“Onze gezondheid is het gebied dat de meeste baat heeft bij kunstmatige intelligentie.” De drie Zuid-Hollandse universiteiten helpen deze winst te behalen. Drie onderzoekers vertellen over hun gezamenlijke onderzoek naar AI voor gezondheid, de ontdekking van medicijnen en gezondheidszorg in het AI-kenniscluster in Zuid-Holland.

Deel 4 in een serie over vijf thema’s waarin de drie universiteiten en twee medische centra AI-gerelateerd onderzoek doen.

“Mensen, professionals en de samenleving als geheel worden er steeds vaker mee geconfronteerd: kunstmatige intelligentie in of rond gezondheid en gezondheidszorg. Onze gezondheid is het gebied dat de meeste baat heeft bij kunstmatige intelligentie.”

Dit zijn de woorden van Alessandro Bozzon, die als hoogleraar Human-Centred Artificial Intelligence onderzoek doet naar een breed scala aan AI-toepassingen. Hij is hoofd van de afdeling Sustainable Design Engineering aan de Technische Universiteit Delft (TU Delft) en doet onder andere onderzoek naar smart cities. “AI helpt een rijker beeld te krijgen op basis van data.”

Ondersteunen in plaats van vervangen

Dit geldt voor een MRI-scan of andere diagnostische methoden, maar net zo goed voor de inrichting van een stad. Wat zijn bijvoorbeeld de beste groene ruimtes voor een oudere bevolking? AI kan ook helpen bij het plannen van zorg, zodat het schaarse operatiekamerpersoneel zo efficiënt mogelijk wordt ingezet. Bozzon benadrukt dat AI nooit mensen in de gezondheidszorg zal vervangen. “Het ondersteunt ze alleen. De machine helpt de mens om te functioneren en andersom.”

Niet bang om ideeën te delen

Over het algemeen weten wetenschappers elkaar te vinden als het gaat om vruchtbare samenwerking, zegt Gerard van Westen. Hij is hoogleraar AI en Medicinale Scheikunde in Leiden en doet al een paar jaar multidisciplinair onderzoek op het gebied van AI-assisted geneesmiddelenontwikkeling. “Bestaande netwerken zorgen ervoor dat we snel kunnen handelen en niet bang zijn om ideeën te delen. We zien collega’s van andere instituten niet als concurrenten.”

“Maar”, voegt Van Westen toe, “het kan een verfrissende afwisseling zijn om binnen de Zuid-Hollandse universiteiten nieuwe mensen te ontmoeten en te kijken hoe je elkaar en het veld verder kunt brengen. Leiden heeft veel expertise op het gebied van scheikunde en kleine moleculen. Delft is vergevorderd met automatisering en robotica, en Erasmus heeft veel waardevolle patiëntendatasets waar AI-systemen van kunnen leren. En het was fantastisch om bijvoorbeeld Catholijn Jonker te leren kennen. Geweldig mens! Ze ziet kansen en heeft een frisse blik”, zegt Van Westen over deze Delftse hoogleraar hybride intelligentie.

De ‘softe kant’ is essentieel

Binnen de focusgroep AI en gezondheid is er veel ruimte voor de ‘softere kant’ in de vorm van sociale wetenschappen. Dat is een ontwikkeling die Moniek Buijzen steeds vaker ziet. Zij is hoogleraar gedragsverandering aan de Erasmus Universiteit Rotterdam. “Wij gedragswetenschappers worden nu vanaf het begin betrokken bij projecten en dat biedt kansen. Het voorkomt dat je er achteraf achter komt dat een innovatie helemaal niet bij de gebruikers past.”

Aan de andere kant ziet Buijzen haar vakgebied steeds ‘harder’ worden. Ze gebruikt de algoritmes die sociale media gebruiken om mensen voor te schotelen wat ze interessant vinden. “Als het je lukt om online de juiste buzz te creëren met bijvoorbeeld leuke challenges die gezond gedrag stimuleren… Dan kom je echt ergens!”

Gigantische marketingbudgetten

Buijzen draait de zaken slim om. Als marketing en influencers ons tot alles kunnen verleiden, kunnen ze mensen dan ook tot gezond gedrag verleiden? Het is moeilijk om op te boksen tegen de gigantische marketingbudgetten in de voedingsindustrie en de enorme invloed van reclame op kinderen, maar ze timmert toch aan de weg. Welke rol spelen invloedrijke kinderen in een klas of buurt en hoe kun je ze gebruiken om gezond gedrag te bevorderen?

Hieronder staan enkele voorbeelden van het werk van elk van de drie professoren: AI-gerelateerd onderzoek in gezondheid

Schitterende kadasterdata laat zien waar 1,5 meter afstand moeilijk was

TU Delft – Alessandro Bozzon

“In 2020 moesten we opeens 1,5 meter afstand houden van anderen. Besluitvormers die verantwoordelijk waren voor de openbare ruimte hadden een probleem: waar moeten ze maatregelen nemen en welke? Waar is het moeilijk om deze afstand te bewaren en waar zijn de hotspots waar mensen samenkomen?”

“Kunstmatige intelligentie bood een oplossing”, zegt Alessandro Bozzon. “Het werkt alleen als je veel goede gegevens hebt, en die hadden we. Het kadaster heeft uitstekende gegevens over wegen en smalle trottoirs, maar ook over restaurants en andere plekken waar mensen samenkomen. Hierdoor konden we mobiliteit simuleren en de kans op problemen op locatie X berekenen.”

Zo kan kennis over de omgeving helpen bij het ontwikkelen van een slimme stad, een van Bozzons speerpunten. “Je kunt zo’n systeem ook gebruiken om te kijken in hoeverre het voor mensen in een bepaalde stad mogelijk is om dagelijks een wandeling in de frisse lucht te maken. Is er in de buurt van elk huis genoeg groen voor zo’n wandeling? Waar moeten we ingrijpen? Er zijn veel gegevens beschikbaar van het kadaster of het Centraal Bureau voor de Statistiek (CBS). Als we daar goed gebruik van maken, kan dat helpen om de gezondheid van mensen te verbeteren.”

Gezonde jongeren uit achterstandswijken geven de hele buurt een boost

Erasmus Universiteit Rotterdam – Moniek Buijzen

Huizen met schimmel op de muren. In achterstandswijken leven mensen veel ongezonder dan elders en zijn jongeren minder gelukkig en gezond. Moniek Buijzen wil helpen de extreme gezondheidsverschillen in Nederland aan te pakken. “Ondanks hun slechte omstandigheden lukt het sommige jongeren om een goed leven te leiden. Hoe doen zij dat?” Het antwoord kan anderen helpen.

In het Planet Rock project, waar ook de VU Amsterdam en de Universiteit Leiden aan deelnemen, hebben jongeren en data-analyse met AI-technieken zelfs een hoofdrol. De onderzoekers houden bijeenkomsten met jongeren uit achterstandswijken in Amsterdam en Rotterdam. Hun belangrijkste vragen zijn: Wat betekent een gezonde leefstijl voor jou? Waar moet je je op richten? Wie zijn voorbeelden voor jou? Activity trackers en gegevens over de fysieke, sociale en culturele omgeving van deze jongeren helpen ook om een duidelijk beeld te krijgen van wat de situatie is en wat er moet veranderen.

“Soms merk je dat je niet recht op je doel af kunt gaan”, zegt Buijzen. “Vanuit een sessie over gezond eetgedrag, maar ook vanuit welzijn, werd duidelijk dat jongeren moeite hebben met een onveilig en onzeker gevoel op straat en een negatief zelfbeeld hebben door sociale media. Dat hebben we uitgewerkt: het heeft weinig zin om sinaasappels te promoten bij een doelgroep die zich zorgen maakt over hun veiligheid op straat.”

Niet lineair maar circulair: een nieuwe manier om medicijnen te ontwikkelen

Universiteit Leiden – Gerard van Westen

Zijn ambitie: een virtueel mens, bestaande uit algoritmes die voorspellen wat een toegediende stof in ons lichaam doet. Gerard van Westen is al een eind op weg. Hij ontwikkelt een systeem gebaseerd op miljoenen metingen die zijn gedaan naar hoe stof X reageert op lichaamseiwit Y. Deze gegevens leren een algoritme om te voorspellen hoe andere mogelijk effectieve chemische structuren zouden reageren op de duizenden relevante eiwitten in het lichaam. Dit is een enorme hulp voor geneesmiddelenontwikkelaars. Je weet in welke richting je moet zoeken voor een goed medicijn.

Elk onderdeel van de ontdekkingsketen van medicijnen wordt al ondersteund door AI. Van het ontwikkelen van mogelijke medicinale stoffen die vervolgens getest kunnen worden in een petrischaaltje, dieren en mensen tot gepersonaliseerde voorspellingen van wat de bijwerkingen kunnen zijn als het medicijn eenmaal daadwerkelijk in gebruik is. Er is automatische gegevensanalyse, robotsynthese, voorspelling van de veiligheid en nog veel meer.

Zodra de keten is voltooid en er een nieuw medicijn op de markt is, levert ook dit nieuwe gegevens op voor de virtuele mens van Van Westen. Nieuwe informatie over hoe het nieuwe medicijn reageert met alle relevante eiwitten in het lichaam wordt toegevoegd aan zijn model en zijn voorspellingen worden nog beter. Dit maakt het begin van de ontdekkingsketen van medicijnen – het maken van moleculen die mogelijk effectief zijn – weer efficiënter. Dit betekent dat de ontwikkeling van medicijnen niet langer lineair is, maar circulair. Met kunstmatige intelligentie in het midden van de cirkel.