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Autismo poderia ser diagnosticado por um computador? - Tismoo - diagnóstico por inteligência artificial

A aposta é de que inteligência artificial e aprendizado de máquina poderão ajudar médicos a chegar num diagnóstico mais fácil e mais rápido

Diagnosticar autismo não é uma tarefa fácil. A ciência não conhece hoje um biomarcador para que se faça um exame simples para o detectar o Transtorno do Espectro do Autismo (TEA). Sim, há um estudo britânico em andamento para um exame de sangue para detectar autismo, mas ainda precisa ser testado e validado com muitos pacientes para ter algum resultado conclusivo — ou seja, é só uma possibilidade que ainda precisará de muitos anos de testes e estudos a respeito disso. O diagnóstico hoje é clínico, feito por um médico especialista — e tem acontecido, em média, aos quatro anos de idade nos Estados Unidos. No Brasil, não temos números sobre isso.

Com o aprimoramento da inteligência artificial e do aprendizado de máquina, alguns pesquisadores dizem que o atraso no diagnóstico de autismo pode diminuir num futuro muito próximo. O aprendizado de máquina (em inglês: machine learning) ou aprendizagem automática é um subcampo da ciência da computação que evoluiu do estudo de reconhecimento de padrões e da teoria do aprendizado computacional em inteligência artificial — ou AI, como é globalmente citada, pelo termo em inglês: Artificial Intelligence.

A aposta vem da versão mais recente do aprendizado de máquina, o aprendizado profundo (em inglês: deep learning) que, segundo especialistas, seus métodos e aplicações nunca foram tão efetivos para realmente ter um impacto clínico como é o deep learning.

Segundo Martin Styner, professor associado de psiquiatria e ciência da computação na Universidade da Carolina do Norte, em Chapel Hill, nos Estados Unidos, o poder do deep learning vem da descoberta de padrões sutis, com combinações de recursos, que a princípio podem não parecer relevantes ou óbvios para o olho humano. Isso significa que é muito mais adequado para identificar a natureza heterogênea do TEA. Onde a intuição humana e as análises estatísticas podem procurar por um único traço, possivelmente inexistente, que diferencie consistentemente todas as crianças com autismo daquelas que não estão no espectro, os algoritmos de deep learning procuram, em vez disso, agrupamentos de diferenças.

Esses algoritmos, porém, dependem muito do “ensino” humano. Para aprender novas tarefas, eles “treinam” em conjuntos de dados que normalmente incluem centenas ou até milhares de modelos “certos” e “errados”, como, por exemplo, uma criança sorrindo ou não, classificada anteriormente por uma pessoa. Com todo esse exaustivo “treinamento” intensivo, softwares de deep learning acabaram tendo a precisão dos especialistas humanos — em algumas situações, até melhor que nós, de carne e osso.

Ceticismo

Nem todo mundo, porém, está otimista com essa promessa. Muitos especialistas destacam que há obstáculos técnicos e éticos que essas ferramentas computacionais dificilmente conseguiram transpor. Para Shrikanth Narayanan, professor de engenharia elétrica e ciência da computação na Universidade do Sul da Califórnia, em Los Angeles, nos EUA, essas tecnologias não são “varinhas mágicas” e ele tem uma posição cética sobre o assunto. “Quando se trata de fazer um diagnóstico há a chance de um computador errar, o que traz implicações graves para crianças com autismo e suas famílias”, disse ele ao site Spectrum News. O professor, porém, compartilha do otimismo que muitos na área expressam a respeito de que essas tecnologias de inteligência artificial poderiam reunir pesquisas sobre genética, imagens cerebrais e observações clínicas. O potencial é enorme para casos em todo o espectro do autismo.

Para esse tipo de tecnologia “aprender”, porém, é necessário uma grande quantidade de dados de treinamento e é um grande desafio na área do TEA, pois a maioria dos dados relevantes para diagnósticos vem de observações clínicas meticulosas — e, portanto, limitadas. Alguns pesquisadores estão começando a reunir conjuntos de dados maiores usando dispositivos móveis com câmeras (celulares e tablets) ou sensores vestíveis para rastrear comportamentos e sinais fisiológicos, como os movimentos dos membros e o olhar.

Robôs e apps

Em 2016, na Europa, iniciou o projeto DE-Enigma para reunir um banco de dados em grande escala baseado no comportamento de 128 crianças autistas. Hoje eles já têm 152 horas de vídeos de crianças interagindo com adultos ou robôs com o objetivo de “ensinar” a AI a reconhecer emoções e expressões faciais. Ao mesmo tempo, os robôs tentam ensinar habilidades sociais para as crianças com autismo usando inteligência artificial e redes neurais, as deep neural networks.

Outro projeto é o Autism & Beyond, da Duke University, nos EUA, que está coletando vídeos de crianças com autismo através de um aplicativo para iPhone, usando o Research Kit, uma biblioteca de desenvolvimento de código aberto da Apple dedicado à pesquisa científica. No primeiro ano do projeto, em 2017, mais de 1.700 famílias participaram, enviando quase 4.500 vídeos de comportamento de seus filhos e respondendo a um questionário de pesquisa. Segundo Guilherme Sapiro, professor de engenharia elétrica e de computação da Duke University, que está trabalhando na próxima fase do aplicativo, o grupo conseguiu em um ano a quantidade de dados que os especialistas obtêm em uma vida. O aplicativo não está mais disponível, pois esta primeira fase da pesquisa se encerrou, mas enquanto o estudo estava sendo realizado, esteve disponível na App Store (a loja de aplicativos online da Apple) dos EUA.

Humanos + robôs

O programa dominical de TV “Fantástico” (Rede Globo) exibiu reportagem (assista ao vídeo) recentemente falando da possibilidade de colaboração ou de substituição de humanos por robôs em certas funções, especialmente os diagnóstico médicos, como a interpretação de uma mamografia, citada por Lily Peng, pesquisadora do Google. Para Alexandre Chiavegatto Filho, professor da Faculdade de Saúde Pública da USP, a aposta é de que a inteligência artificial deve mudar muita coisa na medicina, não só no diagnóstico, mas de maneira colaborativa. “Humano mais algoritmo mais inteligência artificial toma decisões melhores”, resumiu ele.

Fantástico Robôs - Tismoo

Com informações do Spectrum News, Apple e Fantástico.

 

Uso da tecnologia é também objeto de estudos científicos na área

Gabriel é autista e não-verbal. A dificuldade com a linguagem, típica na maioria das pessoas com Transtorno do Espectro do Autismo (TEA), foi o que estimulou seu pai, Wagner Yamuto, a estudar programação de aplicativos e criar um app de comunicação alternativa, o “Matraquinha“, sem jamais ter programado. Além de ajudar o filho, hoje com 9 anos, Wagner disponibilizou o aplicativo gratuitamente nas lojas para equipamentos iOS, da Apple (App Store), e para Android, do Google (Play Store) — o lançamento foi em julho de 2018.

Antes de ter o aplicativo, o Gabriel usava o sistema de comunicação alternativa chamado PECS (sigla em inglês para Picture Exchange Communication System — um sistema de comunicação alternativa por troca de figuras), que utiliza uma pasta pesada e desconfortável para ser levada a todo lugar. “Ter um aplicativo para isso, ajuda muito, não só pela mobilidade como pelo fato de muitas vezes perdermos alguns cartões de figuras, o que não ocorre no aplicativo”, explicou Wagner, que é gerente de operações. O Matraquinha oferece uma gama de opções de imagens que, quando o usuário toca, o smartphone ou tablet emite o som da mensagem relacionada à imagem, como: “quero brincar”, ou “estou com fome”, além de objetos de uso do dia-a-dia.

Para o desenvolvimento desse seu primeiro app — que levou cerca de três meses de estudo e mais três semanas de codificação —, Wagner teve a ajuda do irmão, Adriano Yamuto, analista de sistemas, que também estudou como programar e desenvolver apps, sem ter nenhum conhecimento prévio. Além disso, os dois contaram com a assessoria da esposa de Wagner, a administradora de empresas Grazyelle Yamuto, que foi fundamental, já que é ela quem tem mais prática com o uso e o manuseio do PECS — afinal a mãe fica com Gabriel grande parte do dia e sabe as necessidades reais do filho. Esta não foi a primeira vez que a família se une para compartilhar algum benefício com o próximo, eles criaram uma ONG para dar suporte a famílias que pretendem adotar uma criança, a Adoção Brasil, desde 2007. O app Matraquinha foi só mais um passo nesse propósito de vida.

Outras iniciativas

Outro exemplo é o de Carlos Pereira, pai de Clara e analista de sistemas, de Recife (PE). Ele também criou um aplicativo para mudar a vida da filha, que tem paralisia cerebral e hoje está com dez anos de idade. O app, chamado “Livox“, ganhou prêmios no exterior e já ajuda na comunicação de milhares de pessoas. Foram prêmios importantes: da ONU (Organização das Nações Unidas) como o melhor aplicativo de inclusão do mundo; do Banco Interamericano de Desenvolvimento, de inovação tecnológica, como maior impacto em 2014; o primeiro lugar na Copa do Mundo de Tecnologia do Vale do Silício, na Califórnia, em 2015; além do Prêmio Empreendedor Social, da Folha de São Paulo, em 2016. Traduzido para 25 idiomas, dois terços das pessoas que usam o Livox são autistas.

Outro premiado foi Pablo Ramon de Lima Pinheiro, pai e empresário de João Pessoa (PB), da área de tecnologia, que desenvolveu o app “Descobertas de Albert” para seu filho Heitor. Ele desenvolveu um jogo para ajudar o garoto a expandir suas percepções cognitivas. “Comecei a estudar o assunto e como fazer para desenvolver as percepções dos autistas e surgiu o edital do Ministério das Comunicações que estava premiando projetos de educação, saúde e várias categorias. Foram premiados 100 projetos no Brasil todo e 20 de cada linha. E o Descobertas de Albert  ficou entre eles”, contou Pablo. O app tem versões para iOS, Android e para Windows.

Fora do Brasil

Não só no Brasil temos histórias para contar, mas muitos pais foram em buscas de alternativas para seus filhos mundo a fora. Nos Estados Unidos, Rob Laffan é pai de Sadie, uma menina não-verbal que está no Transtorno do Espectro do Autismo. Ele desenvolveu o app Tippy Talk para auxiliar na comunicação. Em 2015 ele recebeu o prêmio Enterprise Ireland Student Entrepreneur Awards, como empreendedor do ano, além de 11 mil dólares. O app tem versões para iOSAndroid e Kindle Fire.

Uma história mais antiga, também nos EUA, é a de Ian Jones, que em 2013 criou um app para sua filha Nieve, então com nove anos de idade. O aplicativo era para crianças com autismo ou dislexia (ou ambos), o “Visual Reading”. O objetivo era facilitar a leitura de Nieve, que tinha dificuldade, mas era muito visual. O app tem versão apenas para iPad, mas não é atualizado desde 2015.

Apps em estudos científicos

O “Otsimo” é outro exemplo de aplicativo, porém este é turco. Trata-se de um jogo educativo baseado em técnicas de ABA (em inglês, Applied Behavior Analysis — análise aplicada do comportamento), criado por Zafer Elcik inspirado não no filho, mas no irmão mais novo, diagnosticado com TEA. O app, que foi tema de um estudo científico, publicado em 2014 na Turquia, tem versão para AndroidiOS.

Mais um aplicativos para pessoas com TEA também foi tema de uma pesquisa científica, publicada em 2012, quando um casal de cientistas da computação nos Estados Unidos estava aguardando uma longa lista de espera para tratamento de seu filho, que tem autismo. Com experiência em aprendizado de máquina, os dois se juntaram a outros profissionais — incluindo analistas de comportamento, fonoaudiólogos e psicólogos — para encontrar uma solução automatizada para o problema. O resultado foi o desenvolvimento de um aplicativo para iPad chamado TOBY (Therapy Outcomes by You), mais tarde objeto de um estudo científico, que sugere que o aplicativo para tablets pode ajudar crianças com autismo a melhorar diversas habilidades.

O app não é um substituto para a terapia comportamental, mas pode ser útil para famílias aguardando tratamento. O aplicativo incorpora os elementos mais importantes da terapia comportamental, usando tarefas na tela para ensinar imitação, discriminação sensorial, linguagem e habilidades sociais. Cada criança recebe um programa individualizado conforme seu progresso e um adulto precisa supervisionar o uso do aplicativo, mas não precisa de um treinamento especializado. O TOBY tem versão apenas para iPad e está disponível somente nos EUA. Também foi lançado um livro de atividades, que seria a “versão em papel” do app.

Em um artigo para o site Spectrum News, a professora de Psicologia Educacional da Universidade de Monash, em Melbourne, na Austrália, explica também sobre o uso de tecnologias como a realidade virtual no tratamento de TEA, o que também é o objeto de estudo científico: “O uso da realidade virtual na terapia do autismo pode ajudar a preencher a lacuna que existe entre o jogo (na tela) e a vida real. Ambientes simulados proporcionam às crianças um local seguro para a prática de vários tipos de habilidades para a vida diária. No final, podemos ser capazes de reunir várias tecnologias para criar uma abordagem automatizada para uso doméstico, a fim de ensinar às crianças com autismo as habilidades necessárias para serem produtivas, independentes e felizes”.

Leia também nossos textos sobre os aplicativos brasileiros da Fundação Panda e Chups, além dos 5 aplicativos para crianças com autismo.