Obiecujące perspektywy wykorzystania autonomicznych robotów niszczących wirusy w walce z COVID-19

W prototypie robotów wykorzystano jednostkę przetwarzania widzenia Intel® Movidius™ odpowiedzialną za poruszanie się wokół ludzi podczas dezynfekcji szpitali światłem ultrafioletowym.

Trwają testy wykorzystującego sztuczną inteligencję robota Violet, który jest używany do dezynfekcji skażonych powierzchni za pomocą promieni UV. Jego zadanie to wspomaganie przeciążonych szpitali w walce z COVID-19.

Stevie zwykle spędza dni na zapewnianiu rozrywki grupie emerytów. W poszczególne dni śpiewa, prowadzi grupę taneczną, gawędzi z rezydentami, niekiedy rzuci koszmarnie kiepski żart, słowem robi wszystko, cokolwiek poprawia nastrój.

Podobnie jak inni pracownicy służby zdrowia w obliczu globalnej pandemii Stevie musiał przyswoić nowe umiejętności, aby nieść innym pomoc. Jednak w przeciwieństwie do swoich kolegów był w stanie porzucić swoje człowiecze ciało i przekształcić się w prototyp nowego robota Violet wyposażonego w supermoce dwojakiego rodzaju: sztuczną inteligencję umożliwiającą poruszanie się w przestrzeni i światło ultrafioletowe do niszczenia bakterii oraz złożonych szczepów wirusów.

Usuwający zarazki robot Violet i pełniący funkcję społeczną robot Stevie to dzieła firmy Akara, irlandzkiego przedsiębiorstwa typu startup, które specjalizuje się w projektowaniu urządzeń wykorzystujących sztuczną inteligencję i pełniących funkcję pomocniczą w sektorze służby zdrowia. Inżynierowie z Akary szybko zaangażowali się w walkę z koronawirusem i we współpracy z firmą Intel wykorzystali kluczowe rozwiązania technologiczne zastosowane w robocie Stevie na potrzeby szybszej i skuteczniejszej dezynfekcji w szpitalach.

Sztuczna inteligencja na nowej długości fali

Pewien zakres promieni ultrafioletowych znanych jako UV-C ma potwierdzone klinicznie działanie bakteriobójcze i wirusobójcze na złożone wirusy i bakterie, dlatego od dziesięciu lat jest stosowany w szpitalach do dezynfekcji.

Chociaż nie istnieją żadne wiążące badania na temat wpływu UV-C na wirus SARS-CoV-2, który wywołuje chorobę COVID-19, z badań wynika, że mogą być one wykorzystywane do niszczenia innych wirusów takich jak SARS-CoV-1.1 Promieniowanie UV-C zniekształca strukturę materiału genetycznego wirusa lub bakterii i blokuje rozmnażanie się cząstek wirusa. Pierwsze wyniki badań nad skutecznością UV-C w niszczeniu wirusa SARS-CoV-2 w Centrum Chorób i Immunologii Uniwersytetu Columbia są obiecujące.2

Kompaktowe wymiary robota Violet i jego zdolność do bezpiecznego funkcjonowania wśród ludzi potwierdzają jego przydatność również do zadań poza szpitalem.

Roboty wykorzystujące promienie UV-C były używane do dezynfekcji szpitali, lecz większość z nich nie została zaprojektowana do pracy z ludźmi w jednym pomieszczeniu. Duże rozmiary utrudniały poruszanie się w zatłoczonych pomieszczeniach i dotarcie do zacienionych obszarów. Roboty emitują światło, które w dużych dawkach może być niebezpieczne dla ludzi. Dla bezpieczeństwa pracowników służby zdrowia lub pacjentów dezynfekowane pomieszczenia muszą być puste, ponieważ ekspozycja na promieniowanie może być szkodliwa, powodować poparzenia, uszkodzenie oczu, a nawet raka skóry.

Prototyp Violet jest wyposażony w czujniki ruchu, takie jak jednostka przetwarzania widzenia Intel® Movidius™ i platforma Luxonis DepthAI do namierzania SI, głębokości i kształtów w celu wykrywania i unikania ludzi w pomieszczeniu. W ten sposób smukły i zwinny robot Violet może pracować wokół ludzi w pomieszczeniu, poruszać się w zacienionych kątach, czyścić powierzchnie i automatycznie wyłączać się, zanim ktokolwiek znajdzie się w ograniczonym polu emitowanych przez niego promieni ultrafioletowych.

Stevie potrzebował przetwarzania obrazu, aby poruszać się w pomieszczeniu i ustawiać się przodem do osoby, która do niego mówiła, a więc do kluczowych umiejętności w przypadku interakcji społecznej i okazywania zainteresowania. W styczniu 2020 r. zespół z Akary dołączył do założonego przez firmę Intel inkubatora, gdzie połączył siły z firmami Movidius i Luxonis w celu stworzenia zaawansowanych możliwości percepcyjnych Steviego.

Kiedy wybuchła pandemia COVID-19, cały zespół szukał sposobności pomocy. Po rozmowach w ramach inkubatora inżynierowie z firmy Akara złożyli prototyp Violet w niewiarygodnym czasie 24 godzin. Dostosowali przetwarzanie obrazu wykorzystane w Steviem, aby wyposażyć Violet w umiejętność unikania interakcji z ludźmi.

„W pewnym sensie umiejętność wykrywania osób przez Violet była łatwiejsza do uruchomienia", stwierdził Jonathan Byrne, starszy programista w firmie Movidius, który ściśle współpracował z Akarą przy tworzeniu robota. „Stevie musiał wykonywać 10-15 rzeczy, natomiast Violet ma do zrobienia znacznie mniej: musi sprzątać i unikać ludzi".

Krótszy czas czyszczenia bez omijania kątów

Violet nie jest pierwszą próbą zastąpienia tradycyjnych, ręcznych technik dezynfekcji.

Niektóre szpitale stosują obecnie inne „bezkontaktowe” rozwiązania z użyciem środków dezynfekujących na bazie substancji chemicznych, które są skuteczne, lecz wymagają opuszczenia pomieszczenia na większość dnia.3Na przykład w pomieszczeniu poddawanym pełnej dezynfekcji oparami ​​nadtlenku wodoru można bezpiecznie powrócić do pracy dopiero po upływie ponad pięciu godzin. Co więcej nie mogą być one stosowane w niektórych pomieszczeniach szpitalnych.

Systemy opieki zdrowotnej na całym świecie już teraz muszą mierzyć się z długim czasem oczekiwania na obrazowanie medyczne, a spowolnienie tylko potęguje presję kosztową wywieraną na szpitale. Radiologia na przykład stoi przed wyjątkowymi wyzwaniami: w wielu przypadkach zaawansowany technologicznie sprzęt, np. skanery do tomografii komputerowej nie mogą być dezynfekowane za pomocą silnie oddziałujących substancji chemicznych i wymagają czyszczenia ręcznego. Czynności te są często wykonywane przez radiologów i trwają nawet 1,5 godziny po 15-minutowym zabiegu.

Szacuje się, że Violet trafi do szpitali w połowie 2020 r. Robot był ostatnio testowany w Irlandii do dezynfekcji skanerów do tomografii komputerowej i izolatek w celu ograniczenia przestojów wynikających z procesu dezynfekcji. Firma Akara stwierdziła, że robot będzie mógł przyspieszyć pracę i odsunąć pracowników służby zdrowia od potencjalnie niebezpiecznego zadania, jakim jest ręczna dezynfekcja pomieszczeń.

Kompaktowe wymiary robota Violet i jego zdolność do bezpiecznego funkcjonowania wśród ludzi potwierdzają jego przydatność również do zadań poza szpitalem. Prototyp jest obecnie testowany w dublińskim systemie transportu publicznego. Obiecująco przedstawia się również perspektywa dezynfekcji innych stref o dużym natężeniu ruchu pieszych, obszarów trudnych do czyszczenia, takich jak łazienki, lotniska, hotele, statki wycieczkowe i poczekalnie.

„Jeżeli chodzi o COVID-19, wciąż jesteśmy na etapie gaszenia pożaru. Koncentrujemy się na szpitalach i domach opieki, do których ludzie wchodzą i z których wychodzą każdego dnia”, tłumaczy Niamh Donnelly, współzałożycielka firmy Akara oraz dyrektor ds. SI i uczenia maszynowego.

Przyznaje jednak, że robot Violet może przydać się wkrótce w innym miejscu.

„Ludzie wracają do pracy, znów wyjeżdżają na wakacje i próbują wrócić do normalnego życia, dlatego obszary, w których można wykorzystać Violet, będą się zmieniać. Codziennie otrzymujemy ponad 10-20 e-maili z różnych branż przemysłowych z pytaniami o robota takiego jak Violet.

Inżynierowie już badają inne zastosowania przetwarzania obrazu do monitorowania prędkości rozprzestrzeniania się COVID-19. Zastosowanie zestawu narzędzi OpenVINO™ w dystrybucji Intel® pozwoliło inżynierom stworzyć skuteczny system monitorowania noszenia masek i stosowania wytycznych dotyczących dystansu społecznego.

Promienie nadziei

W świecie, który jest bardziej podatny na pandemie, naukowcy szukają sposobów na wykorzystanie robotów takich jak Violet do kluczowych zadań związanych z zagwarantowaniem bezpieczeństwa ludności.4​​​ Zakres przyszłych zastosowań jest już sprecyzowany: roboty takie jak Stevie i Violet należałoby przystosować do wykorzystywania przetwarzania obrazu na potrzeby monitorowania dystansu społecznego, dbania o przestrzeganie stosowania środków ochrony osobistej, a nawet do ustalania kontaktów zakaźnych. Możliwości te bada się obecnie z wykorzystaniem sztucznej inteligencji open source w zestawie narzędzi OpenVINO™ w dystrybucji Intel®.5

Na wczesnych etapach reagowania kryzysowego znaczny nacisk położono na opracowanie szybkich testów i szczepionki. Działania te są niezwykle ważne, jednak równocześnie potrzebne są inne innowacyjne rozwiązania. Doświadczenia pokazały nam pilną potrzebę przygotowania każdego szpitala do walki z pandemią, dla dobra pacjentów i pracowników z pierwszej linii frontu. Potrzebujemy każdej możliwej do uzyskania pomocy, bez względu na to, czy pochodzi od człowieka czy nie.

Aby dowiedzieć się więcej, jak firma Akara i stworzony przez nią robot Violet pomagają szpitalom, wejdź tutaj.

Zastrzeżenia i uwagi prawne

Firma Intel nie sprawdza ani nie weryfikuje danych podawanych przez osoby trzecie. Aby ocenić ich dokładność, należy się zapoznać z innymi źródłami.

© Intel Corporation. Intel, logo Intel i inne znaki Intel są znakami towarowymi firmy Intel Corporation lub jej spółek zależnych. Inne nazwy oraz marki mogą być przedmiotem praw ich właścicieli.