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 de atención médica alcanza nuevas cotas. A un ritmo estimado del 36% anual, los datos de atención médica crecen aún más rápido que los datos de los medios de comunicación, de fabricación y financieros—y lo mismo ocurre con la necesidad de utilizar esta información vital para mejorar la calidad de la asistencia médica y controlar los costos.
Sin embargo, dos barreras formidables se interponen en el camino de desbloquear todo el potencial de Big Healthcare Data. Primero, la mayoría de los datos de atención médica—como las notas médicas de forma libre— no están estructurados, lo que dificulta el análisis y el uso compartido de los registros médicos electrónicos. Además, la Ley de Portabilidad y Responsabilidad del Seguro Médico de Estados Unidos (HIPAA, por sus siglas en inglés) regula estrictamente el acceso a la información de salud protegida y penaliza las violaciones de privacidad del paciente.
"Cuando se trata de datos de atención médica, es un desafío muy interesante", dice 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 en Tiempo Real Acelerado de la UMBC. "La mayoría de ellos son datos textuales y muy confidenciales que no se pueden compartir libremente. Sin embargo, esta enorme cantidad de datos debe compartirse, especialmente con la situación de la COVID-19. Entonces, ¿cómo analiza los datos para que no se violen la privacidad y la seguridad?"
Automation
Proporcionó servicios en la nube para un innovador estudio de investigación de atención médica para automatizar las regulaciones de la HIPAA y acelerar el acceso a datos encriptados
Soluciones para estudiantes
Proporcionará una solución educativa en la nube para ayudar a los profesores a instruir a los estudiantes de ciencias informáticas e ingeniería eléctrica
El dilema de datos se amplifica aún más por el gran volumen de datos de atención médica 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 es demasiado tiempo para que los humanos la hagan manualmente", dice la Dra. K. Joshi.
La Dra. K. Joshi y su equipo de análisis de datos de UMBC vieron una necesidad urgente 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 dar soporte a esta compleja investigación, necesitaban recursos informáticos más allá de las capacidades típicas de los sistemas heredados de equipos portátiles, equipos de escritorio y TI. "Me presentaron la tecnología en 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 de atención médica altamente regulados y encriptados, 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 empiezas a descifrar los enormes volúmenes de datos implicados, tardarás días en descifrarlos", afirma la Dra. K. Joshi. "Entonces, ¿cómo permite que los datos permanezcan encriptados pero al mismo tiempo permite que los algoritmos y los mecanismos de control de acceso funcionen? Porque cuando tienes esta enorme cantidad de datos encriptados y quieres consultarlos sin descifrarlos, será una pesadilla computacional”.
Al desarrollar nuevos enfoques utilizando el encriptado 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 intentando hacer aquí es utilizar enfoques de IA y aprendizaje profundo 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 encriptado 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 los datos deben cifrarse y enviarse a través de Internet. Estas reglas no se pueden automatizar ahora y nuestro objetivo es automatizar estas políticas".
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 Informática e Ingeniería Eléctrica (CSEE) de la UMBC. Durante años, ha utilizado IBM Cloud for Education para apoyar sus proyectos de investigación.
"Por ejemplo, actualmente estoy haciendo un proyecto con los Estados Unidos y Japón para comprender el aislamiento social en poblaciones mayores", dice el Dr. A. Joshi. “Este estudio se basa en datos de audio recopilados de conversaciones, y las herramientas de análisis de IBM Cloud hacen un gran trabajo al darnos el tono y el sentimiento de las conversaciones, al tiempo 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 alumnos son siempre positivos", afirma. "Por ejemplo, cuando uno de mis alumnos se enfrentó a un problema, su asunto se solucionó en una hora. Los estudiantes de posgrado están en un cronograma y están muy agradecidos de que una empresa del tamaño de IBM cumpla con 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 enseñar el curso de ingeniería informática de UMBC de alto nivel en sistemas operativos. "Fuera de los algoritmos, los sistemas operativos son uno de los cursos más difíciles de conseguir en un buen plan de estudios de ciencias informáticas", dice el Dr. A. Joshi. "Para realizar las tareas que este curso exige, 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. "Recopilar un kernel Linux puede llevar mucho tiempo en tu propia máquina y necesitas configurar una 'caja grande'", dice el Dr. A. Joshi. "Debido a la demanda elástica, podemos acelerar las máquinas virtuales en la nube a lo largo del 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 obtener experiencia VM en preparación para trabajos de ingeniería informática.
La enseñanza de informática en la nube trata 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 costosas y de última generación, tenemos los recursos de 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 completamente dedicados para obtener el máximo rendimiento y una única tenencia rica en seguridad.
- IBM Cloud Satellite® Infrastructure Service, una solución de nube distribuida que despliega y ejecuta aplicaciones en nubes públicas, centros de datos locales y sistemas de computación perimetral.
- IBM Cloud App ID para añadir autenticación, proteger back-ends y APIs, 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 de atención médica y datos de imágenes.
- IBM Db2® on Cloud, una base de datos en la nube SQL administrada con capacidades de IA que ofrece un equipo de operaciones dedicado, recuperación puntual y escalado independiente para aplicaciones empresariales.
- Red Hat® OpenShift® en IBM Cloud para automatizar las actualizaciones, el escalamiento 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 las universidades de América y Europa. "IBM Cloud for Education se basa en una solución desarrollada de IBM hace casi dos décadas llamada Virtual Computing Lab (VCL). El estado de Carolina del Norte fue la institución principal y UMBC participó en un principio", dice el Dr. A. Joshi. "Fue una de las primeras soluciones en la nube desarrolladas específicamente para la educación a la vez cuando el término 'computación en la nube' aún no se había puesto de moda".
“IBM me proporcionó acceso al VCL y así fue como me introdujeron a la tecnología en la nube y las máquinas virtuales”, dice la Dra. K. Joshi. “IBM también ha sido muy receptiva a colaborar con investigadores e intercambiar información e ideas. Si tengo una idea, sé que puedo encontrar a alguien que pueda buscarla”.
Como ejemplo, recuerda cuando un abogado de IBM vino a UMBC para una charla y luego se reunió con ella para discutir algunos de los desafíos legales relacionados con el cumplimiento de datos. "El abogado pasó media hora conmigo y eso es muy raro cuando tienes al consejero de una gran empresa discutiendo ideas de investigación. 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 Watson. Quisieran aprender el software para que puedan ser expertos cuando se gradúan, y eso es una de las colaboraciones que espero establecer".
Además de apoyar la investigación académica y la enseñanza en el aula, IBM Cloud for Education también se desarrolló como una plataforma en la nube de propósito general. Puede respaldar el lado comercial de las universidades y un laboratorio de aplicaciones que resida dentro de la plataforma puede integrarse con otros servicios de interés de IBM para los docentes, incluyendo IA, blockchain, IoT y otras soluciones.
IBM Cloud for Education también cuenta con el respaldo del Centro de Estudios Avanzados de IBM (CAST), que gestiona las relaciones universitarias para una de las comunidades de desarrollo de IBM más grandes, incluyendo la 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. "Seguiremos explorando las posibilidades y explotando el entusiasmo que tenemos para este recurso informático".
UMBC (el enlace se encuentra fuera de ibm.com) es una universidad de investigación pública conocida por la enseñanza innovadora, la investigación de alto impacto y una comunidad de apoyo que empodera e inspira mentes sensibles. UMBC atiende a 14,000 estudiantes de pregrado 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 tecnológica.
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Producido en los Estados Unidos de América, enero de 2022.
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