I robot autonomi che eliminano i virus sembrano promettenti nella lotta contro il COVID-19

Il prototipo di robot utilizza l'unità di elaborazione visiva (VPU) Intel® Movidius™ per farsi strada tra le persone durante la sanificazione degli ospedali con luce ultravioletta.

È in corso il test di Violet, il robot basato sull'IA per la disinfezione di superfici contaminate tramite la luce UV. Il suo obiettivo: assistere gli ospedali sovraccarichi durante la lotta contro il COVID-19.

Stevie trascorre solitamente le sue giornate intrattenendo gli ospiti di una casa di riposo. Durante una giornata tipica, lo vedremmo cantare, guidare un ballo di gruppo, chiedere agli anziani di raccontare la loro giornata, fare una battuta di spirito estremamente scontata - tutto il necessario per mantenere alto l'umore.

Così come altri lavoratori nel settore sanitario che si trovano ad affrontare una pandemia globale, Stevie ha dovuto sviluppare nuove competenze per dare una mano. A differenza dei suoi colleghi, però, Stevie è riuscito ad abbandonare le sue sembianze umanoidi di 1,4 metri e resettarsi come "Violet", un nuovo prototipo di robot che combina due superpoteri: l'utilizzo dell'IA per muoversi e la luce ultravioletta per distruggere i batteri e i ceppi virali complessi.

Il robot uccidi-germi Violet e il robot sociale Stevie sono entrambi creazioni di Akara, una startup irlandese che si specializza nella progettazione di assistenti dotati di intelligenza artificiale per il settore sanitario. Gli ingegneri di Akara si sono mossi rapidamente per partecipare alla lotta contro il coronavirus, unendosi a Intel per implementare la tecnologia di base di Stevie, con l'obiettivo di assistere gli ospedali grazie a una sterilizzazione più veloce ed efficace.

L'IA su una nuova lunghezza d'onda

È stato dimostrato clinicamente che una determinata gamma di luce ultravioletta nota come UV-C riesca a eliminare virus e batteri complessi: tale luce ultravioletta è stata perciò utilizzata nell'ultimo decennio all'interno degli ospedali per i processi di disinfezione.

Sebbene non ci siano ancora stati studi conclusivi sugli effetti della UV-C sul virus SARS-CoV-2, causa della malattia COVID-19, le ricerche hanno dimostrato che la UV-C può essere usata contro altri tipi di coronavirus, come ad esempio la SARS-CoV-1.1 La radiazione UV-C altera la struttura del materiale genetico del virus o battere e previene la riproduzione delle particelle virali. I primi risultati derivanti dallo studio svolto presso il centro Disease and Immunity presso la Columbia University sull'efficacia della UV-C contro la SARS-CoV-2 sono promettenti.2

Grazie alle dimensioni compatte e alla capacità di agire in modo sicuro tra le persone, il robot Violet è adatto anche allo svolgimento di attività al di fuori dell'ospedale.

I robot UV-C sono stati usati per la sterilizzazione degli ospedali, ma la maggior parte di loro non è progettata per lavorare con esseri umani presenti nella stessa stanza. Le loro dimensioni ingombranti rendono difficile lo spostamento in luoghi affollati e il raggiungimento di aree poco accessibili. Emanando grandi quantità di un tipo di luce che può essere pericoloso per gli umani in quantità elevate, le stanze devono quindi essere vuote per la sicurezza degli operatori sanitari e dei pazienti poiché l'esposizione a questa luce può essere dannosa, causando ustioni, danni alla vista e persino cancro alla pelle.

Per riuscire a rilevare ed evitare le persone presenti in una sala, il prototipo Violet è progettato per utilizzare sensori di movimento, una unità di elaborazione visiva (VPU) Intel® Movidius™ e una piattaforma Luxonis DepthAI per l'IA, la profondità e il feature tracking. Ciò consente allo snello e agile robot Violet di lavorare tra le persone presenti nella stanza, raggiungere angoli poco accessibili, pulire le superfici e spegnersi automaticamente prima che qualcuno entri nel suo campo limitato di raggi ultravioletti.

Stevie aveva bisogno della visione artificiale per spostarsi all'interno di una stanza e visualizzare una persona che parlava con lui, caratteristiche fondamentali per poter essere socialmente interattivo e risultare coinvolto. Il team Akara ha partecipato a un incubatore fondato da Intel nel gennaio 2020, dove Movidius e Luxonis collaboravano con loro per sviluppare capacità avanzate di percezione per Stevie.

Quando la pandemia di COVID-19 si è diffusa, l'intero team ha cercato un modo per poter essere d'aiuto. Dopo le discussioni nell'incubatore, gli ingegneri di Akara si sono impegnati per assemblare un prototipo di Violet in sole 24 ore. Sono riusciti ad adattare le capacità di visione artificiale di Stevie per far sì che Violet potesse stare lontano dall'interazione umana.

"In un certo senso, il 'rilevatore di persona' di Violet è stato più facile da attivare", afferma Jonathan Byrne, uno sviluppatore esperto di software di Movidius che ha lavorato insieme ad Akara sul robot. "Stevie doveva svolgere 10-15 attività, mentre Violet deve fare molto meno: pulire ed evitare le persone."

Ridurre i tempi per la pulizia senza rinunciare ad alcuna area

Violet non rappresenta il primo tentativo di sostituire le tecniche di disinfezione tradizionali e manuali.

Alcuni ospedali usano oggi altri approcci "a distanza" con detergenti chimici che sono efficaci, ma che richiedono di evacuare la stanza per la maggior parte della giornata.3 ​​​​​​Ad esempio, il vapore di perossido d'idrogeno può impiegare oltre cinque ore per disinfettare una stanza prima che le persone possano tornare a lavorare in sicurezza all'interno dell'area. Ciò non può essere applicato in determinate stanze d'ospedale.

I sistemi sanitari in tutto il mondo stanno già sperimentando lunghe liste d'attesa per l'immaginografia medica e tale rallentamento rende la pressione relativa ai costi ospedalieri ancora più esasperante. Ad esempio, la radiologia presenta sfide uniche: in molti casi, le attrezzature ad alta tecnologia, come gli scanner CT, non possono essere trattate con sostanze chimiche aggressive e devono essere pulite a mano, un processo svolto solitamente dai radiografi che richiede fino a 1,5 ore per ogni procedura di 15 minuti.

Violet, che avrebbe dovuto essere pronta per l'uso in ospedale per la metà del 2020, è stata testata recentemente per la disinfezione degli scanner CT e le camere d'isolamento in Irlanda per ridurre i lunghi tempi di attesa dovuti al processo di disinfezione. Akara ha rilevato che il robot poteva velocizzare il procedimento ed evitare agli operatori sanitari il compito potenzialmente pericoloso di disinfettare le stanze manualmente.

Grazie alle dimensioni compatte e alla capacità di agire in modo sicuro tra le persone, il robot Violet è adatto anche allo svolgimento di attività al di fuori dell'ospedale. Il prototipo è al momento in fase di sperimentazione per il sistema di trasporto pubblico di Dublino e ha mostrato di avere potenziale per la disinfezione di ulteriori spazi difficili da pulire e dove si registra un alto traffico di persone, come bagni, aeroporti, hotel, navi da crociera e sale d'attesa.

"Per quanto riguarda la pandemia di COVID-19, siamo ancora in modalità di emergenza. Ci stiamo concentrando su ospedali e case di riposo, dove le persone vanno e vengono ogni giorno", afferma Niamh Donnelly, co-fondatrice di Akara e direttrice dell'IA e del machine learning.

Tuttavia, riconosce che Violet potrebbe essere presto necessaria in altri luoghi.

"Con il ritorno in ufficio delle persone, le vacanze e il tentativo di tornare alla vita di tutti i giorni, le aree dove Violet potrebbe rendersi necessaria cambieranno. Riceviamo oltre 10-20 email al giorno da diversi settori che ci chiedono di un robot come Violet."

Gli ingegneri stanno già esplorando altre applicazioni di visione artificiale per controllare la diffusione del COVID-19. Grazie al toolkit Intel® Distribution of OpenVINO™, gli ingegneri sono riusciti a monitorare con successo l'utilizzo delle mascherine e l'osservanza delle linee guida in merito al distanziamento sociale.

Barlumi di speranza

In un mondo che è più vulnerabile alle pandemie, gli accademici si stanno concentrando su robot come Violet che giocano un ruolo essenziale per garantire la sicurezza della popolazione.4 ​​​​​​I casi di utilizzo futuri sono già evidenti: robot come Stevie e Violet potrebbero essere ulteriormente adattati all'uso della visione artificiale per monitorare il distanziamento sociale, garantire l'osservanza delle regole relative ai dispositivi di protezione personale (DPI) e persino effettuare il tracciamento dei contatti. Queste funzionalità sono attualmente in fase di esplorazione con l'intelligenza artificiale open source del toolkit Intel® Distribution of OpenVINO™.5​​​​​

Nei primi stadi della risposta alla crisi è stata posta molta attenzione sullo sviluppo di test a risposta rapida e di un vaccino. Questo lavoro è molto importante, ma nel frattempo è necessario ricorrere ad altre innovazioni. Questa esperienza ci ha trasmesso l'urgenza di rendere ogni ospedale pronto ad affrontare una pandemia, per il bene dei pazienti e di chi lavora in prima linea. Ci serve tutto l'aiuto possibile, umano o artificiale.

Per ulteriori informazioni su come Akara e Violet stanno aiutando gli ospedali, fate clic qui.

Avvisi e limitazioni alla responsabilità

Intel non controlla né verifica dati di terze parti. È necessario consultare altre fonti per valutare la precisione.

© Intel Corporation. Intel, il logo Intel e altri marchi Intel sono marchi di Intel Corporation o delle sue filiali. Altri marchi e altre denominazioni potrebbero essere rivendicati da terzi.