Project Premonition busca usar mosquitos, drones y cómputo en la nube para prevenir brote de enfermedades


Todo empieza con una mejor trampa para mosquitos

Después vienen los drones más autónomos, la innovadora biología molecular y el avanzado análisis de datos basado en la nube.

Y por último, la gran recompensa: Project Premonition, un sistema que busca detectar brotes de enfermedades infecciosas antes de que se esparzan, con la meta de prevenir el mayor número de desastres de salubridad.

Tal vez suene como la trama de una película taquillera, solo que Project Premonition busca ser un hecho, no ficción. Los investigadores de Microsoft trabajan con socios académicos de múltiples disciplinas para desarrollar el sistema, el cual recolecta y analiza mosquitos para buscar señales tempranas que podrían esparcir algunas enfermedades dañinas.

“En verdad empujamos fuerte muchas maneras”, dijo Ethan Jackson, el investigador de Microsoft que dirige este proyecto.

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Ethan Jackson, Investigador de Microsoft dirige Project Premonition

El trabajo inicial en Project Premonition, en el que se incluye un estudio de viabilidad que los investigadores hicieron en Granada en marzo de 2015, fue presentado de manera pública hace unas semanas en TechFair, un show de innovación de Microsoften Washington, D.C.

Los investigadores esperan que les tomará varios años completar todos los elementos de la investigación. Pero dicen que Project Premonition podría permitir, de manera eventual, que los oficiales de salubridad den un gran paso para prevenir brotes de enfermedades como la fiebre del dengue o la gripe aviar, antes de que ocurran, sin importar si es o no un enfermedad esparcida por mosquitos. Lo hará apoyándose en lo que Jackson llama “drones naturales” (mosquitos), para buscar señales tempranas de que una enfermedad en particular podría estar en movimiento.

“La habilidad de predecir un epidemia sería enorme”, dijo Douglas Norris, profesor de microbiología molecular e inmunología en la Escuela de Salud Pública Johns Hopkins Bloomberg, que trabaja en este proyecto.

Ese es un gran salto hacia adelante a partir del sistema actual. Por lo general, los oficiales de salud sólo descubren un brote una vez que la gente ya está enferma. Esto significa que cosas como las vacunas y las clínicas de salud tal vez no estén en funcionamiento, hasta después de un par de meses de que una enfermedad haya comenzado a esparcirse, dijo James Pipas, profesor de biología molecular en la universidad de Pittsburgh, quien también trabaja en Project Premonition.

“Si ustedes saben que viene, pueden estar preparados para responder a tiempo”, mencionó.

Mejores trampas y drones más seguros e inteligentes

Aunque trabajan hacia esa meta de largo plazo para anticipar los brotes, los investigadores dicen que esperan que el proyecto tenga más beneficios inmediatos en diversos campos importantes.

“Esto es sin duda alguna, una visión de al menos cinco años”, dijo Jackson. “Pero en el camino, los avances que hacemos en cada una de estas áreas tienen mucho valor en su propio derecho”.

Eso empieza con la trampa para mosquitos.

Norris, el profesor de Johns Hopkins, ha dedicado la mayor parte de su vida adulta al estudio de los mosquitos, garrapatas y las enfermedades que estos transmiten. Eso significa que a menudo se encuentra en lugares remotos como Brasil y al sur del Sahara en África, recolectando mosquitos con ayuda de las trampas que son un poco diferentes a las que se diseñaron en las décadas de los cincuenta y los sesenta.

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El prototipo de una trampa para mosquitos que se muestra aquí, busca ahorrar dinero y recursos.

Las trampas están tensadas con retos.

Requieren baterías que son costosas y tienen que ser cambiadas varias veces al año. Algunos experimentos requieren que se transporten químicos por barco, ya que las regulaciones de seguridad de los aviones no permiten su transportación por aire.

De manera ideal, usan hielo seco como cebo, pero es imposible obtenerlo en partes de África, así que Norris y otros investigadores tienen que lograrlo con otras soluciones improvisadas, tales como poner las trampas junto a pollos o incluso personas que duermen debajo de un nido de mosquitos.

Las trampas también recolectan otros insectos de manera indiscriminada, así que los entomólogos deben pasar horas para clasificarlos a través de lo que Norris llama la “sopa” para sacar a los mosquitos.

“Ustedes tienen un par de mosquitos en esta gran pila de cosas”, él dijo. “Es como buscar la cabeza de un personaje de Lego en la pila de Legos”.

El diseño de la trampa para mosquitos de Project Premonition, utiliza menos energía y se apoya en baterías más ligeras. También tiene un nuevo sistema de cebo para atraer mosquitos, el cual es un sensor que clasifica de manera automática a los mosquitos de otros insectos y los químicos que pueden preservarlos para estudios de laboratorio. Se espera que sea más barata y ligera que las trampas actuales.

Norris dijo que esas mejoras podrían ahorrar incontables horas de trabajo.

“Cualquiera de ellas sería una gran ventaja para la gente que trabaja en el campo”, Norris dijo. “Es como el Santo Grial, será algo increíble”.

Sistemas ciber-físicos más seguros

Entonces están los drones. Para que funcione Project Premonition, el equipo de Jackson se apoyará en los drones que puedan llevar las trampas de los mosquitos dentro y fuera de áreas remotas de una manera semi-autónoma, en lugar de tener que estar dirigidos de manera constante desde el piso.

Los investigadores de Microsoft ya empezaron a desarrollar formas para hacer que los drones sean más autónomos y también trabajan con los oficiales de la Administración de Aviación Federal para los requerimientos regulatorios.

Jeannette Wing, vicepresidente corporativa de Microsoft que supervisa el núcleo de los laboratorios de investigación de la compañía, dijo que la capacidad de fabricar drones que puedan navegar un ambiente de manera cuidadosa por sí solos, es clave para otra meta más amplia de Project Premonition: Construir sistemas ciber-físicos más seguros.

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Ethan Jackson sostiene un dron durante el estudio de viabilidad realizado en Granada a principios de este año.

Un sistema ciber-físico es cualquier sistema basado en una computadora que interactúa con el mundo real, en el que se incluye todo, desde dispositivos médicos implantados hasta drones y autos sin conductor. Es mucho más complicado salvaguardar un sistema ciber-físico que, digamos, un programa de software, ya que existen otros factores para pensar más allá de sólo código, como el viento, la temperatura o los peatones.

Mientas la gente crece y se vuelve dependiente de estos tipos de sistemas y el Internet de las Cosas evoluciona, Wing dice que los científicos de cómputo necesitan pensar sobre formas para asegurar que están a salvo, antes de que se usen de manera amplia.

“La seguridad de todos estos sistemas ciber-físicos es extrema”, él dijo. “Necesitamos estar a la cabeza del juego”.

Analítica avanzada

Una vez que los mosquitos han sido recolectados, el siguiente reto es analizarlos para ver microbios y virus que pudieran ser una amenaza para los humanos.

Hasta hace poco, la idea del sacrificio a través de los mosquitos para tratar de encontrar enfermedades que son tanto conocidas como desconocidas, habría sido algo bastante impráctico.

“Incluso hace cinco años, el costo de una sistema como este habría sido muy alto” dijo Jackson, el investigador de Microsoft.

En lugar de eso, los investigadores habrían buscado de manera laboriosa a través de pruebas para intentar encontrar una enfermedad en específico, tal como la malaria.

Pero ahora, los últimos desarrollos en biología molecular y secuencias genéticas ya permiten a los investigadores ir a través de pruebas para buscar múltiples virus, en los que se incluyen aquellos que aún no se han descubierto, dijo Pipas, el biólogo molecular.

Los investigadores pueden entonces crear bases de datos basadas en la nube de la información que encuentren, y conseguir algoritmos para evaluar cuál de esos virus pudiera presentar una amenaza para humanos o animales en los que se apoyan los humanos.

Pipas también realiza investigaciones similares con aguas residuales y dice que encontró que la mayoría de los virus que ellos ven, ni siquiera han sido descubiertos aún.

Él espera que será bastante difícil darse cuenta de cuál de los virus que logren identificar en los mosquitos sea una amenaza, aunque también dice que un sistema como ese puede sostener la increíble promesa de prevenir brotes.

“Ese el tipo de cosas que en verdad me emocionan”, dice Pipas.

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