Cada vez que un médico actualiza el historial de un paciente, un laboratorio publica un informe de pruebas o se publica un nuevo trabajo de investigación, el tsunami de datos sanitarios alcanza nuevas cotas. A un ritmo estimado del 36 % anual, los datos sanitarios crecen aún más rápido que los de los medios de comunicación, la industria y las finanzas, y lo mismo ocurre con la necesidad de utilizar esta información vital para mejorar la calidad de la asistencia sanitaria y controlar los costes.
Sin embargo, existen dos barreras formidables que impiden aprovechar todo el potencial de Big Healthcare Data. En primer lugar, la mayor parte de los datos sanitarios, como las notas médicas de formato libre, no están estructurados, lo que dificulta el análisis y el intercambio de historiales médicos digitales. Además, la Ley de Portabilidad y Responsabilidad del Seguro Médico (HIPAA) de EE. UU. regula estrictamente el acceso a la información de salud protegida y penaliza las violaciones de la privacidad del paciente.
"Cuando se trata de datos sanitarios, es un desafío muy interesante", afirma la Dra. Karuna Joshi, profesora asociada de Sistemas de Información en la Universidad de Maryland, condado de Baltimore (UMBC) y directora del Centro de Análisis Acelerado en Tiempo Real de la UMBC. "La mayoría son datos textuales y muy sensibles que no se pueden compartir libremente. Sin embargo, es necesario compartir esta enorme cantidad de datos, especialmente con la situación de la COVID-19. Entonces, ¿cómo se analizan los datos para que no se viole la privacidad y la seguridad?"
Automatización
Se prestaron servicios en la nube a un innovador estudio de investigación sanitaria para automatizar la normativa HIPAA y agilizar el acceso a datos cifrados.
Soluciones para estudiantes
Se proporcionará una solución educativa en la nube para ayudar a los profesores a instruir a los estudiantes de informática e ingeniería eléctrica
El dilema de datos se amplía aún más por el gran volumen de datos sanitarios a los que se debe acceder. "Tenemos miles de millones de registros relacionados con la salud y necesitamos sistemas para procesar esta información automáticamente porque los humanos tardan demasiado tiempo al hacerlo manualmente", dice la Dra. K. Joshi.
La Dra. K. Joshi y su equipo de análisis de datos en UMBC vieron una necesidad apremiante de herramientas de investigación que pudieran acelerar y automatizar el acceso a Big Healthcare Data, a pesar de los obstáculos de los datos no estructurados y las reglas de privacidad. Pero para respaldar esta compleja investigación, necesitaban recursos informáticos que superaban las capacidades de los típicos portátiles, ordenadores de sobremesa y sistemas informáticos heredados. "Conocí la tecnología de la nube y la computación virtual a través de IBM", dice la Dra. K. Joshi, "y fue una progresión natural colaborar con IBM Cloud for Education".
Cuando la Dra. K. Joshi y su equipo de investigación empezaron a investigar formas de analizar datos sanitarios encriptados y altamente regulados, una de las cuestiones clave giraba en torno a la encriptación. "En el ámbito sanitario hay que comprender y tomar decisiones con rapidez, pero si empieza a descifrar los enormes volúmenes de datos implicados, tardará días en descifrarlos", afirma la Dra. K. Joshi. "Entonces, ¿cómo permite que los datos permanezcan cifrados pero al mismo tiempo permiten que los algoritmos y los mecanismos de control de acceso funcionen? Porque si tiene esta enorme cantidad de datos cifrados y quiere consultarlos sin descifrarlos, va a ser una pesadilla computacional".
Al desarrollar nuevos enfoques utilizando el cifrado y el razonamiento semántico, el equipo de investigación de la Dra. K. Joshi pudo tomar pequeñas instantáneas de los datos y descifrar pequeñas secciones del registro para extraer la información requerida sin dedicar un tiempo significativo al descifrado. "Algo innovador que estamos tratando de hacer aquí es utilizar enfoques de IA y deep learning para acceder a la información sin descifrar los datos", dice la Dra. K. Joshi.
Utilizando la herramienta IBM Cloud for Education para perfeccionar esta estrategia, el equipo de la UMBC ha publicado recientemente dos importantes trabajos de investigación sobre este tema: "A Semantically Rich Knowledge Graph to Automate HIPAA Regulations for Cloud Health IT Services", para la conferencia Big Data Security 2022, y "Delegated Access Control using Attribute-Based Encryption", patrocinado por la Oficina de Investigación Naval.
"Nuestros enfoques semánticos de razonamiento y cifrado han sido muy bien recibidos por la comunidad de investigación", dice la Dra. K. Joshi. "Las empresas tienen políticas y las organizaciones tienen reglas sobre cómo deben cifrarse y enviarse los datos a través de Internet. Estas reglas no se pueden automatizar ahora y nuestro objetivo es automatizar estas políticas".
Y continúa: "La nube es una gran solución para este trabajo porque está disponible en cualquier momento. Todos pueden compartirlo fácilmente. Dado que los requisitos computacionales de nuestra investigación serán enormes, la nube será muy importante en nuestro trabajo, y la comunidad investigadora está entusiasmada con la idea, así como la comunidad sanitaria con la que interactuamos".
El Dr. Anupam Joshi es profesor de la familia Oros y director del departamento de Ciencias de la Computación e Ingeniería Eléctrica (CSEE) de la UMBC. Durante años, ha utilizado IBM Cloud for Education para respaldar sus proyectos de investigación.
"Por ejemplo, actualmente estoy haciendo un proyecto con EE. UU. y Japón para entender el aislamiento social en poblaciones antiguas", dice el Dr. A. Joshi. "Este estudio se basa en los datos de audio recopilados de las conversaciones, y las herramientas de análisis de IBM Cloud hacen un gran trabajo por darnos el tono y el sentimiento de las conversaciones, a la vez que preservan la privacidad".
El Dr. A. Joshi también asesora a estudiantes de posgrado que utilizan IBM Cloud para proyectos de investigación y desarrollo de tesis. "Los comentarios de mis estudiantes son uniformemente positivos", dice. "Por ejemplo, cuando uno de mis alumnos tuvo un problema, se solucionó en una hora. Los estudiantes de posgrado están en un cronograma y aprecian profundamente que una empresa del tamaño de IBM atienda las solicitudes tan rápidamente".
Basándose en su experiencia de investigación con IBM Cloud for Education, el Dr. A. Joshi eligió la plataforma Education Solutions on IBM Cloud para ayudar a impartir el curso de ingeniería informática de alto nivel de la UMBC sobre sistemas operativos. "Fuera de los algoritmos, los sistemas operativos son uno de los cursos más difíciles de completar en un buen plan de estudios de informática", afirma el Dr. A. Joshi. "Para realizar las tareas que exigía este curso, estamos haciendo la transición de este curso a IBM Cloud para aprovechar la escalabilidad de la nube".
Mientras toman el curso, los estudiantes deben realizar cambios en el kernel de Linux y reiniciar el sistema operativo con su propio kernel. “Compilar un kernel de Linux puede llevar mucho tiempo en su propia máquina y es necesario configurar 'una caja grande'”, dice el Dr. A. Joshi. "Debido a la demanda elástica, podemos subir las máquinas virtuales en la nube durante todo el semestre cuando vencen los proyectos".
Los estudiantes de UMBC también tendrán la oportunidad de trabajar en máquinas virtuales en IBM Cloud, donde pueden experimentar, administrar su trabajo y adquirir experiencia en VM en preparación para trabajos de ingeniería informática.
La enseñanza de informática en la nube tiene en cuenta el hecho de que muchos estudiantes proceden de poblaciones desfavorecidas y no pueden permitirse ordenadores portátiles potentes. "El mensaje de UMBC ha sido "excelencia inclusiva". Tomamos todos los comentarios y tratamos de darles los medios para tener éxito", dice el Dr. A. Joshi. "En lugar de que los estudiantes tengan que comprar máquinas caras y de última generación, tenemos los recursos en IBM Cloud para darles acceso a hardware y software que tal vez no tengan en sus propias máquinas."
Además de IBM Cloud for Education and Education Solutions en IBM Cloud, otras soluciones y servicios de IBM que contribuyen a la investigación y enseñanza de UMBC incluyen:
- IBM Cloud Bare Metal Servers, que ejecutan cargas de trabajo de IBM Cloud for Education en servidores totalmente dedicados para obtener el máximo rendimiento y una tenencia única rica en seguridad.
- IBM Cloud Satellite Infrastructure Service, una solución de nube distribuida que implementa y ejecuta aplicaciones en nubes públicas, centros de datos locales y sistemas de edge computing.
- IBM Cloud App ID para añadir autenticación, proteger los back-end y las API, y gestionar datos específicos del usuario para aplicaciones móviles y web.
- IBM Cloud Object Storage con almacenamiento en la nube flexible, rentable y escalable en ubicaciones remotas para datos no estructurados, como registros sanitarios y datos de imágenes.
- IBM Db2 on Cloud, una base de datos SQL cloud gestionada con capacidades de IA que ofrece un equipo de operaciones dedicado, recuperación puntual y escalado independiente para aplicaciones empresariales.
- Red Hat OpenShift on IBM Cloud para automatizar las actualizaciones, el escalado y el aprovisionamiento con la resiliencia para manejar los aumentos no planificados.
IBM Cloud for Education es la culminación de años de colaboración entre IBM y universidades en América y Europa. "IBM Cloud for Education se basa en una solución desarrollada por IBM hace casi dos décadas llamada Virtual Computing Lab (VCL). El Estado de Carolina del Norte fue la institución líder y la UMBC participó desde el principio", dice el Dr. A. Joshi. "Fue una de las primeras soluciones en la nube desarrolladas específicamente para la educación en un momento en que el término 'computación en la nube' aún no se había puesto de moda".
"IBM me proporcionó acceso al VCL y así es como me presentaron la tecnología en la nube y las máquinas virtuales", dice la Dra. K. Joshi. "IBM también ha sido muy receptivo a colaborar con investigadores e intercambiar información e ideas. Si tengo una idea, sé que puedo encontrar a alguien que la estudie".
Como ejemplo, recuerda cuando un abogado de IBM llegó a UMBC para una charla y luego se reunió con ella para discutir algunos de los desafíos legales relacionados con el cumplimiento de los datos. "El abogado pasó media hora conmigo y eso es muy raro cuando se tiene al consejero de una gran empresa discutiendo ideas de investigación. Esa es otra razón por la que nuestra relación con IBM Cloud funciona".
En el otoño de 2022, la Dra. K. Joshi enseñará analítica de datos de alto nivel y prevé utilizar recursos de IBM Cloud for Education para ayudar a sus estudiantes. "He estado buscando proporcionar a mis estudiantes acceso a las herramientas analíticas de IBM watsonx. Quieren aprender el software para que puedan ser expertos cuando se graduen, y esa es una de las colaboraciones que espero configurar".
Además de apoyar la investigación académica y la enseñanza en el aula, IBM Cloud for Education también se ha desarrollado como una plataforma cloud de uso general. Puede respaldar la parte empresarial de las universidades y un laboratorio de aplicaciones que reside en la plataforma puede integrarse con otros servicios de IBM de interés para los profesores, como la IA, la blockchain, el IoT y otras soluciones.
IBM Cloud for Education también cuenta con el apoyo del Centro de Estudios Avanzados de IBM (CAST), que gestiona las relaciones universitarias de una de las mayores comunidades de desarrollo de IBM, incluyendo UMBC y muchas otras instituciones de educación superior de América del Norte.
"Creemos que IBM Cloud for Education es la forma correcta para el futuro, especialmente para cursos especializados que necesitan combinaciones especiales de hardware y software como ingeniería informática y seguridad informática", dice el Dr. A. Joshi. "Continuaremos explorando las posibilidades y aprovechando el entusiasmo que tenemos por este recurso informático".
UMBC (enlace externo a ibm.com) es una universidad pública de investigación conocida por su enseñanza innovadora, su investigación de alto impacto y una comunidad de apoyo que capacita e inspira a las mentes inquisitivas. UMBC atiende a 14000 estudiantes de grado y posgrado y es una de las comunidades educativas más inclusivas del país. US News & World Report sitúa a la UMBC en el 6º puesto a nivel nacional tanto en docencia universitaria como en innovación, y la NSF sitúa a la UMBC entre las mejores universidades del país en ayudas federales a la investigación, especialmente en la NASA y en financiación de las ciencias sociales. La universidad contribuye al desarrollo económico a través de asociaciones gubernamentales e industriales que promueven el espíritu empresarial, la capacitación de la fuerza laboral, la educación K-16 y la comercialización de tecnología.
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Producido en los Estados Unidos, enero de 2022.
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