Robôs autônomos que exterminam vírus parecem promissores na luta contra a COVID-19

Um protótipo de robô usa a Unidade de processamento visual Intel® Movidius™ (VPU) para se movimentar ao redor de humanos enquanto higieniza hospitais com o uso de luz ultravioleta.

Violet, um robô com IA, está sendo testado na desinfecção por meio de luz UV de superfícies contaminadas. Sua meta: ajudar hospitais sobrecarregados na luta contra a COVID-19.

Stevie normalmente passa seus dias atuando como animador em uma comunidade de aposentados. Todos os dias, ele canta, comanda um grupo de dança, conversa com os moradores, conta piadas sem graça: o que for necessários para levantar os ânimos.

Assim como outros profissionais de saúde que enfrentam uma pandemia global, Stevie teve que aprender novas habilidades para ajudar no que fosse possível. Porém, diferentemente de seus colegas, ele conseguiu abandonar sua aparência humanóide de 1,40 m e reinicializar como “Violet”, um protótipo de um novo robô que combina dois superpoderes: usar a IA para se movimentar pelos espaços e a luz ultravioleta para eliminar bactérias e cepas virais complexas.

Violet, o exterminador de germes, e o robô social Stevie são criações da Akara, uma startup irlandesa especializada no design de ajudantes artificialmente inteligentes para o setor de saúde. Os engenheiros da Akara agiram rapidamente para se juntar à luta contra o coronavírus, unindo-se à Intel para desmembrar a principal tecnologia do Stevie em um novo projeto, com o objetivo de auxiliar os hospitais com esterilizações mais rápidas e eficazes.

IA em um novo comprimento de onda

Uma certa gama de luz ultravioleta conhecida como UV-C foi clinicamente provada como capaz de matar vírus complexos e bactérias, sendo utilizada em hospitais há uma década em processos de desinfecção.

Embora ainda não tenha havido nenhuma pesquisa conclusiva sobre os efeitos do UV-C no vírus SARS-CoV-2 que pode causar a doença da COVID-19, estudos demonstraram que ele pode ser usado contra outros coronavírus, como o SARS-CoV-1.1 A radiação UV-C distorce a estrutura do material genético de um vírus ou bactéria e impede a reprodução das partículas virais. As primeiras descobertas do estudo da eficácia do UV-C contra o SARS-CoV-2 realizadas no Centro de Doenças e Imunidade da Universidade de Columbia foram promissoras.2

O tamanho compacto de Violet e a capacidade de operar com segurança entre as pessoas também o tornam adequado para tarefas fora do hospital.

Os robôs UV-C foram usados para esterilizar hospitais, mas a maioria não foi projetada para trabalhar no mesmo ambiente que humanos. O tamanho volumoso deles dificulta a locomoção em espaços lotados e a áreas com sombras. Eles emitem luzes que, em grandes doses, podem ser perigosas para humanos, exigindo que as salas sejam desocupadas para a segurança dos profissionais de saúde ou pacientes, pois a exposição à luz pode ser prejudicial, causando queimaduras solares, lesões oculares e até câncer de pele.

Para detectar e evitar humanos no ambiente, o protótipo Violet foi projetado para usar sensores de movimento, uma Unidade de processamento visual Intel® Movidius™ (VPU) e uma plataforma Luxonis DepthAI para rastreamento de IA, profundidade e recursos. Isso permite que o pequeno e ágil Violet trabalhe em torno das pessoas no ambiente, acesse cantos escuros, limpe superfícies e se desligue automaticamente antes que alguém entre em seu delimitado campo de raios ultravioletas.

Stevie precisava de visão computacional para se locomover pelos ambientes e olhar para o rosto de uma pessoa que estivesse falando com ele, habilidades essenciais para ser socialmente interativo e simular engajamento. A equipe da Akara ingressou em uma incubadora financiada pela Intel em janeiro de 2020, onde trabalhou junto com a Movidius e Luxonis na criação de capacidades de percepção avançadas para Stevie.

Quando estourou a pandemia da COVID-19, toda a equipe procurou uma maneira de ajudar. Após discussões na incubadora, os engenheiros da Akara correram para montar um protótipo do Violet em apenas 24 horas. Eles adaptaram os recursos de visão computacional de Stevie para garantir que Violet evitasse a interação humana.

“De certa forma, o 'detector de pessoas' de Violet foi mais fácil de ativar,” contou Jonathan Byrne, programador sênior de software da Movidius, que trabalha em estreita colaboração com a Akara no projeto do robô. “Stevie precisava fazer 10 a 15 coisas, enquanto Violet precisa fazer muito menos: limpar e evitar as pessoas.”

Diminuindo o tempo de limpeza sem pegar atalhos

O Violet não representa a primeira tentativa de substituir as técnicas tradicionais de desinfecção manual.

Atualmente, alguns hospitais usam outros métodos “sem contato” com desinfetantes à base de produtos químicos, que são eficazes, mas exigem que os ambientes sejam evacuados por grande parte do dia.3 Por exemplo, o vapor de peróxido de hidrogênio pode levar mais de cinco horas para desinfetar completamente um ambiente antes que as pessoas possam voltar a trabalhar com segurança na área. Obviamente, isso não pode ser feito em alguns ambientes hospitalares.

Os sistemas de saúde em todo o mundo já estão enfrentando longas listas de espera para imagens médicas e a retração apenas agrava a pressão sobre os custos nos hospitais. Por exemplo, a radiologia apresenta desafios únicos: em muitos casos, equipamentos de alta tecnologia, como scanners de tomografia computadorizada, não podem ser tratados com produtos químicos profundos e devem ser limpos manualmente, um processo, frequentemente realizado pelos radiologistas, que leva até 1,5 horas a cada procedimento de 15 minutos.

Esperando estar pronto para hospitais em meados de 2020, o Violet foi recentemente testado na desinfecção de tomógrafos e salas de isolamento na Irlanda, a fim de reduzir longos períodos de inatividade decorrentes do processo de desinfecção. A Akara descobriu que o robô poderia acelerar as coisas e poupar os profissionais de saúde de uma tarefa potencialmente perigosa como a desinfecção manual dos ambientes.

O tamanho compacto de Violet e a capacidade de operar com segurança entre as pessoas também o tornam adequado para tarefas fora do hospital. Atualmente, o protótipo está sendo testado para o sistema de transporte público de Dublin e também mostra potencial para desinfetar outros locais de tráfego intenso e de difícil limpeza, como banheiros, aeroportos, hotéis, navios de cruzeiro e salas de espera.

“Em relação ao surto de COVID-19, ainda estamos no modo de combate ao perigo. Nosso foco está em hospitais e asilos, onde há pessoas entrando e saindo diariamente”, disse Niamh Donnelly, co-fundadora da Akara e diretora do setor de IA e aprendizado de máquina.

Mas ela reconhece que Violet poderá em breve ser necessário em outros locais.

“À medida que as pessoas voltarem ao trabalho, das férias e tentarem retomar suas vidas, haverá uma mudança nas áreas onde o robô Violet será necessário. Recebemos diariamente mais de 10 a 20 e-mails de diferentes setores perguntando sobre um robô como o Violet.”

Os engenheiros já estão explorando outras aplicações da visão computacional para controlar a disseminação da COVID-19. Usando a Distribuição Intel® do kit de ferramentas OpenVINO™, os engenheiros obtiveram sucesso ao monitorar o uso de máscaras e a aderência às diretrizes de distância social.

Centelhas de esperança

Em um mundo mais vulnerável a pandemias, os acadêmicos estão olhando para robôs como o Violet como desempenhando um papel essencial para garantir a segurança da população.4 Casos de uso futuros já estão claros: robôs como Stevie e Violet poderiam ser adaptados para usar a visão computacional no monitoramento do distanciamento social, para garantir a conformidade com as regras de uso dos equipamentos de proteção individual (EPI) e até realizar rastreamento de contato. Atualmente, esses recursos estão sendo explorados com inteligência artificial de código aberto na Distribuição Intel® do kit de ferramentas OpenVINO™.5

Nos estágios iniciais de resposta à crise, a maior parte do foco tem sido no desenvolvimento de testes de resposta rápida e de uma vacina. Esse trabalho é extremamente importante, mas outras inovações são necessárias nesse meio tempo. Essa experiência nos ensinou a urgência de preparar todos os hospitais para a pandemia, em benefício dos pacientes e dos trabalhadores da linha de frente. Precisamos de toda ajuda possível, humana ou não.

Para mais informações sobre como a Akara e o Violet estão ajudando os hospitais, acesse este site.

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