Ogni volta che un medico aggiorna la cartella clinica di un paziente, o un laboratorio rilascia un rapporto di analisi o viene pubblicato un nuovo lavoro di ricerca, lo tsunami di dati sanitari raggiunge nuove vette. Con un tasso stimato del 36% all'anno, i dati sanitari crescono ancora più rapidamente di quelli dei media, della produzione e dei dati finanziari—e lo stesso vale per la necessità di utilizzare queste informazioni vitali per migliorare la qualità dell'assistenza sanitaria e controllare i costi.
Tuttavia, due formidabili ostacoli impediscono di sbloccare appieno il potenziale dei Big Healthcare Data. Innanzitutto, la maggior parte dei dati sanitari—come le note mediche in formato libero—non sono strutturati, il che rende difficile l'analisi e la condivisione delle cartelle cliniche elettroniche. Inoltre, l'Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA) degli Stati Uniti regola in modo rigoroso l'accesso alle informazioni sanitarie protette e penalizza le violazioni della privacy dei pazienti.
"Quando si tratta di dati sanitari, è una sfida molto interessante", afferma la dottoressa Joshi, Associate Professor of Information Systems presso l'Università del Maryland, Contea di Baltimora (UMBC), nonché Director of the Center for Accelerated Real Time Analytics presso la UMBC. "Per la maggior parte si tratta di dati testuali e molto sensibili che non possono essere condivisi liberamente. Tuttavia, questa enorme quantità di dati deve essere condivisa, soprattutto con la situazione COVID-19. Quindi come si analizzano i dati in modo che la privacy e la sicurezza non vengano violate?"
Automazione
Cloud service forniti per uno studio di ricerca sull'assistenza sanitaria innovativo volto ad automatizzare le normative HIPAA e accelerare l'accesso ai dati crittografati
Soluzioni per gli studenti
Fornirà una soluzione di formazione sul cloud per aiutare i professori a tenere lezioni agli studenti di informatica e ingegneria elettrica
Il dilemma dei dati è ulteriormente amplificato dall'enorme volume di dati sanitari a cui è necessario accedere. "Abbiamo miliardi di dati relativi alla salute e abbiamo bisogno di sistemi per elaborare queste informazioni automaticamente perché farlo manualmente è troppo dispendioso in termini di tempo per l'uomo", afferma la dottoressa Joshi.
La dottoressa Joshi e il suo team di analisi dei dati presso la UMBC hanno riscontrato una necessità pressante di strumenti di ricerca in grado di accelerare e automatizzare l'accesso ai Big Healthcare Data, nonostante gli ostacoli dei dati non strutturati e delle norme sulla privacy. Ma per supportare questa ricerca complessa, avevano bisogno di risorse informatiche che andassero oltre le funzionalità dei tipici laptop, desktop e sistemi IT legacy. "Sono stato introdotto alla tecnologia cloud e al computing virtuale tramite IBM", afferma la dottoressa Joshi," ed è stata un'evoluzione naturale collaborare con IBM Cloud for Education".
Quando la dottoressa Joshi e il suo gruppo di ricerca hanno iniziato a studiare dei modi per analizzare dati sanitari altamente regolamentati e crittografati, una delle domande chiave ruotava intorno alla crittografia. "Nel settore sanitario è necessario conoscere e prendere decisioni rapidamente, ma se si inizia a decrittografare gli enormi volumi di dati coinvolti, ci vorranno giorni interi per decrittografarli tutti", afferma la dottoressa Joshi. "Come si fa a lasciare che i dati rimangano criptati, ma allo stesso tempo a far funzionare gli algoritmi e i meccanismi di controllo degli accessi? Perché quando hai questa enorme quantità di dati crittografati e vuoi interrogarli senza decrittografarli, questo diventa un incubo computazionale."
Sviluppando nuovi approcci utilizzando la crittografia e il ragionamento semantico, il gruppo di ricerca della dottoressa Joshi è stato in grado di scattare piccole istantanee dei dati e di decrittografare piccole sezioni del record per estrarre le informazioni richieste senza dedicare tempo significativo alla decrittografia. "Qualcosa di innovativo che stiamo cercando di fare qui è utilizzare approcci di AI e deep learning per accedere alle informazioni senza decrittografare i dati", afferma la dottoressa Joshi.
Utilizzando lo strumento IBM Cloud for Education per perfezionare questa strategia, il team della UMBC ha recentemente pubblicato due importanti ricerche su questo argomento, tra cui "A Semantically Rich Knowledge Graph to Automate HIPAA Regulations for Cloud Health IT Services" per la Big Data Security 2022 Conference e "Delegated Access Control using Attribute-Based Encryption", sponsorizzato dall'Office of Naval Research.
"I nostri approcci al ragionamento semantico e alla crittografia sono stati accolti molto positivamente dalla comunità di ricerca", afferma la dottoressa Joshi. "Le aziende hanno politiche e le organizzazioni delle regole su come i dati dovrebbero essere crittografati e inviati su Internet. Queste regole non possono essere automatizzate ora e il nostro obiettivo è automatizzare queste politiche."
E continua: "il cloud è un'ottima soluzione per questo lavoro perché è disponibile in qualsiasi momento. Tutti possono condividerlo facilmente. Poiché i requisiti computazionali per la nostra ricerca saranno enormi, il cloud sarà molto importante nel nostro lavoro e la comunità di ricerca è entusiasta dell'idea, così come la comunità sanitaria con cui ci interfacciamo."
Il dottor Anupam Joshi è il professore della famiglia Oros e presidente del dipartimento di Computer Science and Electrical Engineering (CSEE) department presso la UMBC. Per anni, ha utilizzato IBM Cloud for Education per supportare i suoi progetti di ricerca.
"Ad esempio, attualmente sto portando avanti un progetto con gli Stati Uniti e il Giappone per comprendere l'isolamento sociale nelle popolazioni anziane", afferma il dottor Joshi. "Questo studio si basa sui dati audio raccolti dalle conversazioni e gli strumenti di analisi IBM Cloud svolgono un ottimo lavoro fornendoci il tono e il sentiment delle conversazioni, preservando al contempo la privacy."
Il dottor Joshi fornisce inoltre consulenza ai laureati che utilizzano IBM Cloud per progetti di ricerca e sviluppo di tesi. "Il feedback dei miei studenti è uniformemente positivo", afferma. "Ad esempio, quando uno dei miei studenti si è imbattuto in un problema, il problema è stato risolto in un'ora. Gli studenti laureati rispettano i tempi previsti e apprezzano profondamente il fatto che un'azienda delle dimensioni di IBM evada le richieste così rapidamente."
Sulla base della sua esperienza di ricerca con IBM Cloud for Education, la dottoressa Joshi ha scelto la piattaforma Education Solutions on IBM Cloud per insegnare il corso di ingegneria informatica alla UMBC di alto livello sui sistemi operativi. "Al di fuori degli algoritmi, i sistemi operativi sono uno dei corsi più difficili da affrontare in un buon curriculum di informatica", afferma la dottoressa Joshi. "Per eseguire le attività richieste da questo corso, lo stiamo trasferendo su IBM Cloud per utilizzare al meglio la scalabilità del cloud."
Durante la frequentazione del corso, gli studenti devono apportare modifiche al kernel Linux® e riavviare il sistema operativo utilizzando il proprio kernel. "La compilazione di un kernel Linux può richiedere molto tempo sulla propria macchina ed è necessario allestire una "grande scatola", afferma il dott. Joshi. "Grazie all'elasticità della domanda, possiamo far girare le macchine virtuali sul cloud per tutto il semestre quando i progetti sono in scadenza."
Gli studenti della UMBC avranno inoltre l'opportunità di lavorare su macchine virtuali in IBM Cloud, dove potranno sperimentare, gestire il proprio lavoro e acquisire esperienza con le macchine virtuali in preparazione per lavori di ingegneria informatica.
L'istruzione informatica supportata dal cloud risponde al fatto che numerosi studenti provengono da popolazioni poco servite e non possono permettersi laptop potenti. "Il messaggio della UMBC è stato "eccellenza inclusiva." Prendiamo tutti i partecipanti e facciamo del nostro meglio per dare loro i mezzi per avere successo", afferma la dottoressa Joshi. "Invece di dover acquistare macchine costose e all'avanguardia, gli studenti dispongono delle risorse su IBM Cloud che offre loro l'accesso a hardware e software che potrebbero non avere sulle proprie macchine."
Oltre a IBM Cloud for Education and Education Solutions su IBM Cloud, altre soluzioni e servizi IBM che contribuiscono alla ricerca e all'insegnamento dell'UMBC includono:
- IBM Cloud Bare Metal Servers, che eseguono workload IBM Cloud for Education su server completamente dedicati per le massime prestazioni e un single-tenancy sicuro.
- IBM Cloud Satellite Infrastructure Service, una soluzione cloud distribuita che distribuisce ed esegue applicazioni su cloud pubblici, data center on-premise e sistemi edge computing.
- IBM Cloud App ID per aggiungere l'autenticazione, proteggere back-end e API e gestire i dati specifici dell'utente per le applicazioni mobili e web.
- IBM Cloud Object Storage con storage cloud flessibile, conveniente e scalabile in posizioni remote per dati non strutturati come cartelle cliniche e dati di imaging.
- IBM Db2 on Cloud, un cloud database SQL gestito con funzionalità AI che offre un team operativo dedicato, recupero con orario prestabilito e scalabilità indipendente per applicazioni aziendali.
- Red Hat OpenShift on IBM Cloud per automatizzare gli aggiornamenti, la scalabilità e il provisioning con la resilienza per gestire picchi non pianificati.
IBM Cloud for Education è il culmine di anni di collaborazione tra IBM e college e università nelle Americhe e in Europa. "IBM Cloud for Education si basa su una soluzione sviluppata da IBM quasi due decenni fa chiamata Virtual Computing Lab (VCL). Lo Stato della Carolina del Nord è stato l'istituto principale e l'UMBC ha partecipato fin dall'inizio," afferma la dottoressa A. Joshi. "È stata una delle prime soluzioni cloud sviluppate specificamente per l'istruzione, in un momento in cui il termine "cloud computing" non aveva ancora preso piede."
"IBM mi ha fornito l'accesso alla VCL ed è così che sono stato introdotto alla tecnologia cloud e alle macchine virtuali", afferma la dottoressa Joshi. "IBM è stata anche molto disponibile a collaborare con i ricercatori e a scambiare informazioni e idee. Se ho un'idea, so che posso trovare qualcuno che può esaminarla".
A titolo di esempio, ricorda che un avvocato IBM è venuto alla UMBC per tenere una conferenza e successivamente l'ha incontrata per discutere alcune delle sfide legali legate alla conformità dei dati. "L'avvocato ha trascorso mezz'ora con me ed è molto raro avere un consulente di una grande azienda che discute di idee di ricerca. Questo è un altro motivo per cui il nostro rapporto con IBM Cloud funziona."
Nell'autunno del 2022, la dottoressa K. Joshi insegnerà analisi dei dati di livello superiore e prevede di utilizzare le risorse di IBM Cloud for Education per aiutare i suoi studenti. "Ho cercato di fornire ai miei studenti l'accesso agli strumenti di analisi di IBM Watson. Vorrebbero imparare a usare il software in modo da poter diventare esperti una volta laureati, e questa è una delle collaborazioni che spero di avviare."
Oltre a supportare la ricerca accademica e l'insegnamento in classe, IBM Cloud for Education è stato sviluppato anche come piattaforma cloud generica. Può supportare il lato commerciale delle università e un laboratorio di applicazioni che risiede all'interno della piattaforma può integrarsi con altri servizi IBM di interesse per i membri della facoltà tra cui AI, blockchain, IoT e altre soluzioni.
IBM Cloud for Education è supportato anche dall'IBM Center for Advanced Studies (CAST), che gestisce le relazioni con le università per una delle più grandi comunità di sviluppo IBM, tra cui la UMBC e numerose altre istituzioni nordamericane di formazione più elevata.
"Riteniamo che IBM Cloud for Education sia la strada giusta per il futuro, in particolare per i corsi specializzati che richiedono speciali combinazioni di hardware e software, come l'ingegneria informatica e la sicurezza informatica", afferma la dottoressa Joshi. "Continueremo a esplorare le possibilità e a sfruttare l'entusiasmo che abbiamo per questa risorsa informatica".
UMBC (link esterno a ibm.com) è un'università pubblica di ricerca celebre per l'insegnamento innovativo, la ricerca ad alto impatto e una comunità di supporto che potenzia e ispira le menti curiose. La UMBC serve 14.000 studenti universitari e laureati ed è una delle comunità di formazione più inclusive del Paese. US News & World Report classifica la UMBC al 6° posto a livello nazionale sia per l'insegnamento universitario sia per l'innovazione, e la NSF classifica la UMBC tra le migliori università della nazione per quanto riguarda il sostegno alla ricerca federale, in particolare per i finanziamenti alla NASA e alle scienze sociali. L'università contribuisce allo sviluppo economico attraverso partnership governative e di settore che promuovono l'imprenditorialità, la formazione della forza lavoro, l'istruzione K–16 e la commercializzazione delle tecnologie.
Legale
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Prodotto negli Stati Uniti d'America, gennaio 2022.
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