Les robots tueurs de virus autonomes sont prometteurs dans la lutte contre le COVID-19

Un prototype de robot utilise l'unité de traitement de la vision Intel® Movidius™ pour se déplacer et éviter les humains tout en désinfectant les hôpitaux avec de la lumière ultraviolette.

Un robot alimenté par l'intelligence artificielle, Violet, est en cours d'essai pour désinfecter les surfaces contaminées à l'aide de la lumière UV. Son objectif : aider les hôpitaux surchargés dans la lutte contre le COVID-19.

Stevie passe généralement ses journées à divertir une communauté de retraités. Chaque jour, il chante, dirige un groupe de danse, interroge les résidents sur leur journée, raconte une blague péniblement banale, tout ce qu'il faut pour remonter le moral.

Comme d'autres professionnels de la santé confrontés à une pandémie mondiale, Stevie a dû acquérir de nouvelles compétences pour pouvoir donner un coup de main. Mais contrairement à ses collègues, il a réussi à se débarrasser de son apparence humanoïde de 1,40 m et à redémarrer sous le nom de « Violet », le prototype d'un nouveau robot qui combine deux super-pouvoirs : l'intelligence artificielle pour se déplacer et la lumière ultraviolette pour détruire les bactéries et les souches virales complexes.

Le tueur de germes Violet et le robot social Stevie sont tous deux des créations d'Akara, une start-up irlandaise spécialisée dans la conception d'aides basées sur l'intelligence artificielle pour le secteur de la santé. Les ingénieurs d'Akara ont rapidement rejoint la lutte contre le coronavirus, s'associant à Intel pour améliorer la technologie de base de Stevie dans le but d'aider les hôpitaux à stériliser plus rapidement et plus efficacement les surfaces.

L'IA sur une nouvelle longueur d'onde

Il a été cliniquement prouvé qu'une certaine gamme de lumière ultraviolette connue sous le nom d'UV-C tue les virus et les bactéries complexes, et celle-ci a été utilisée dans les hôpitaux pour les processus de désinfection au cours de la dernière décennie.

Bien qu'il n'y ait pas encore eu de recherches concluantes sur les effets des UV-C sur le virus du SRAS-CoV-2 qui peut causer la maladie COVID-19, des études ont démontré qu'ils peuvent être utilisés contre d'autres coronavirus tels que le SRAS-CoV-1.1 Le rayonnement UV-C déforme la structure du matériel génétique d'un virus ou d'une bactérie et empêche les particules virales de se reproduire. Les premières conclusions de l'étude de l'efficacité des UV-C contre le SRAS-CoV-2 au Centre pour les maladies et l'immunité de l'Université Columbia ont été prometteuses.2​​​​

La taille compacte de Violet et sa capacité à travailler en toute sécurité au milieu de personnes le rendent également adapté aux tâches en dehors de l'hôpital.

Des robots UV-C ont été utilisés pour stériliser les hôpitaux, mais la plupart ne sont pas conçus pour travailler avec des humains dans la pièce. Leur taille encombrante rend difficile le déplacement dans les espaces encombrés et l'accès aux zones sombres. Ils projettent de la lumière qui peut être dangereuse pour les humains à forte dose, ce qui oblige à libérer les pièces pour la sécurité des professionnels de santé ou des patients. L'exposition à cette lumière peut provoquer des coups de soleil, des lésions oculaires, et même le cancer de la peau.

Afin de détecter et d'éviter les humains dans la pièce, le prototype Violet est conçu pour utiliser des capteurs de mouvement, une unité de traitement de la vision Intel® Movidius™ et une plate-forme Luxonis DepthAI pour l'intelligence artificielle, la profondeur et le suivi des fonctionnalités. Cela permet à l'agile Violet de travailler autour des personnes dans la pièce, de se diriger vers les coins sombres, de nettoyer les surfaces et de s'éteindre automatiquement avant que quiconque ne pénètre dans son champ limité de rayons ultraviolets.

Stevie avait besoin de la vision par ordinateur pour se déplacer dans une pièce et faire face à une personne qui lui parlait, des compétences essentielles pour être socialement interactif et avoir l'air intéressé par une discussion. L'équipe Akara a rejoint un incubateur financé par Intel en janvier 2020, où Movidius et Luxonis ont travaillé avec eux pour développer des facultés perceptuelles avancées pour Stevie.

Lorsque la pandémie de COVID-19 a frappé, toute l'équipe a cherché un moyen d'aider. À la suite de discussions à l'incubateur, les ingénieurs d'Akara ont travaillé d'arrache-pied pour assembler un prototype de Violet en 24 heures seulement. Ils ont adapté les capacités de vision par ordinateur de Stevie pour s'assurer que Violet pourrait se tenir à l'écart des interactions humaines.

« D'une certaine manière, le "détecteur de personnes" de Violet a été plus facile à activer », a déclaré Jonathan Byrne, un développeur de logiciels senior chez Movidius, qui a travaillé en étroite collaboration avec Akara sur le robot. « Stevie devait faire 10 à 15 choses, tandis que Violet doit en faire beaucoup moins : nettoyer et éviter les personnes. »

Réduire le temps de nettoyage sans transiger sur la sécurité

Violet ne représente pas la première tentative de remplacer les techniques traditionnelles de désinfection manuelle.

Certains hôpitaux utilisent aujourd'hui d'autres approches « sans contact » avec des désinfectants à base de produits chimiques, qui sont efficaces, mais nécessitent l'évacuation des pièces pendant une grande partie de la journée.3 Par exemple, la vapeur de peroxyde d'hydrogène peut prendre plus de cinq heures pour désinfecter complètement une pièce avant que les personnes puissent retourner travailler en toute sécurité dans la zone. Et cette technique ne peut tout simplement pas être appliquée dans certaines pièces de l'hôpital.

Les systèmes de santé du monde entier connaissent déjà de longues listes d'attente pour l'imagerie médicale, et le ralentissement ne fait qu'exacerber la pression sur les coûts des hôpitaux. Par exemple, la radiologie présente des défis uniques : dans de nombreux cas, les équipements de haute technologie comme les scanners ne peuvent pas être traités avec des produits chimiques profonds et doivent être nettoyés à la main, un processus souvent effectué par les radiographes qui prennent jusqu'à 1h30 pour chaque procédure de 15 minutes.

Violet a récemment été testé en désinfectant des scanners et des chambres d'isolement en Irlande, afin de réduire les temps d'arrêt dus au processus de désinfection. Son lancement dans les hôpitaux est prévu d'ici mi-2020. Akara a constaté que le robot pouvait accélérer le nettoyage et épargner aux professionnels de la santé la tâche potentiellement dangereuse de la désinfection manuelle des pièces.

La taille compacte de Violet et sa capacité à travailler en toute sécurité au milieu de personnes le rendent également adapté aux tâches en dehors de l'hôpital. Le prototype est actuellement testé pour le système de transport public de Dublin, et il a également démontré son potentiel pour désinfecter d'autres espaces très fréquentés et difficiles à nettoyer, tels que les sanitaires, les aéroports, les hôtels, les bateaux de croisière et les salles d'attente.

« Pour l'épidémie de COVID-19, nous sommes toujours prêts à faire face au moindre problème. Nous nous concentrons sur les hôpitaux et les maisons de retraite, où les personnes entrent et sortent chaque jour », a déclaré Niamh Donnelly, co-fondatrice et directrice de l'IA et de l'apprentissage automatique d'Akara.

Mais elle reconnaît que Violet pourrait bientôt être nécessaire ailleurs.

« Alors que les gens retournent au travail, partent en vacances et tentent de reprendre leur vie, les secteurs où Violet sera nécessaire vont changer. Nous recevons plus de 10 à 20 e-mails par jour de différentes industries qui nous demandent des informations sur un robot comme Violet ».

Les ingénieurs explorent déjà d'autres applications de la vision par ordinateur pour contrôler la propagation de COVID-19. En utilisant la distribution Intel® du kit d'outils OpenVINO­™, les ingénieurs ont pu valider une solution permettant de surveiller l'utilisation des masques et le respect des directives de distanciation sociale.

Une lueur d'espoir

Dans un monde plus vulnérable aux pandémies, les universitaires considèrent que des robots comme Violet pourraient jouer un rôle essentiel pour assurer la sécurité des populations4. Les cas d'utilisation futurs sont déjà clairs : des robots comme Stevie et Violet pourraient être modifiés et améliorés pour utiliser la vision par ordinateur afin de surveiller la distanciation sociale, de s'assurer du respect des règles relatives à l'équipement de protection individuelle (EPI) et même de procéder à la recherche de contacts. Ces capacités sont actuellement explorées avec l'intelligence artificielle open source sur la distribution Intel® du kit d'outils OpenVINO™.5

Dans les premières étapes de la réponse à la crise, l'accent a été mis sur le développement de tests rapides et d'un vaccin. Ce travail est profondément important, mais d'autres innovations sont nécessaires en attendant. Cette expérience nous a appris qu'il est urgent de préparer chaque hôpital aux pandémies, dans l'intérêt des patients et des travailleurs de première ligne. Nous avons besoin de toute l'aide que nous pouvons obtenir, humaine ou non.

Pour en savoir plus sur la manière dont Akara et Violet aident les hôpitaux, cliquez ici.

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