5/11/2021

Robotica e intelligenza artificiale durante la pandemia Covid-19: un concreto aiuto per diagnosi, valutazione del rischio, monitoraggio, teleassistenza, disinfezione e molto altro

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La pandemia di COVID-19 è senza dubbio la più grande catastrofe del 21° secolo, probabilmente la crisi globale più significativa dopo la seconda guerra mondiale.
La rapida diffusione del virus ha costretto la popolazione mondiale a mantenere rigorose misure preventive e ha creato un'enorme domanda di attrezzature sanitarie e medicinali, insieme alla necessità di una robotica avanzata e di applicazioni basate sull'intelligenza artificiale.

I sistemi intelligenti (intelligent robot systems) hanno avuto un importante ruolo nel fornire servizi di diagnosi, valutazione del rischio, monitoraggio, teleassistenza, disinfezione e molte altre operazioni durante questa pandemia, il che ha contribuito a ridurre notevolmente il carico di lavoro degli operatori in prima linea.

Una revisione sistematica ha indagato l'uso della robotica, delle tecnologie basate sull'intelligenza artificiale e delle loro applicazioni, nel settore sanitario durante la pandemia di COVID-19.

E' stata condotta una ricerca con il metodo Preferred Reporting Items for Systematic Review and Meta-Analyses (PRISMA) per identificare la letteratura su questo tema ed è stata eseguita una revisione completa di 147 studi selezionati.

Nel documento, sono elencate alcune applicazioni dell'intelligenza artificiale e della robotica che sono state adattate per essere utilizzate nell'emergenza COVID-19.

Con l'intelligenza artificiale sono stati determinati nuovi algoritmi per creare alternative agli approcci convenzionali per il rilevamento precoce e rapido del virus e il tracciamento della trasmissione nella comunità.
Gli esperti hanno affrontato il monitoraggio delle regole di distanziamento sociale con la collaborazione di metodologie di visione artificiale e apprendimento automatico (computer vision e machine learning).
Anche la ricerca sui farmaci per il trattamento del COVID e la tanto attesa scoperta del vaccino sono state accelerate con l’intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico. Quest'ultimo, considerato l’hot-spot dell'intelligenza artificiale, ha guidato l'attività di modellazione delle previsioni, determinando la gravità dei pazienti dai sintomi iniziali, identificando gli individui ad alto rischio e vulnerabili e prevedendo la diffusione del virus in luoghi diversi.

Sono stati proposti e predisposti numerosi sistemi di automazione per alleviare i carichi di lavoro degli operatori sanitari in lavori ad alto rischio come la disinfezione delle aree ospedaliere, l'erogazione dell'assistenza clinica, il test dei prototipi, la formazione in ambito sanitario e altro ancora.

La revisione è organizzata in sezioni
  • La sezione 1 riporta una introduzione al tema.
  • La sezione 2 contiene una rappresentazione dettagliata degli ambiti sanitari durante questa pandemia ed è suddivisa in:
    • Cure generali (prevenzione primaria e supporto sanitario)
    • Cure ospedaliere (cure acute e di emergenza)
    • Assistenza ambulatoriale, domiciliare e a lungo termine per pazienti “non COVID-19”
    • Educazione (formazione) medica
    • Ricerca e sviluppo.
  • Nella sezione 3, sono descritte in modo elaborato varie applicazioni della robotica e dell'intelligenza artificiale utilizzate durante la pandemia, suddivise in sottosezioni talvolta completate da tavole riassuntive e da immagini:
    • Diagnosi di Covid-19
    • Valutazione del rischio COVID-19
    • Sorveglianza della pandemia Covid-19
    • Servizi di teleassistenza durante il COVID-19
    • Consegne e catene di fornitura durante COVID-19
    • Automazione dei servizi
    • Disinfezione
    • Accelerazione della ricerca e dello sviluppo di farmaci
  • La sezione 4 presenta una discussione sulle direzioni future dell’utilizzo delle tecnologie considerate. Riportiamo alcuni esempi:
    • L'automazione con la robotica e le tecnologie potenziate dall'intelligenza artificiale possono accelerare la produzione e la distribuzione del vaccino, e il processo di vaccinazione
    • Robot con più funzionalità possono essere adoperati per aiutare medici e operatori sanitari
    • Strumenti di apprendimento automatico possono essere utilizzati per condurre analisi predittive di future mutazioni virali. Oltre a prevedere possibili mutazioni, tali strumenti possono anche per analizzare l'efficacia attuale di farmaci e vaccini, e aiutare lo sviluppo di nuovi
    • L’intelligenza artificiale può indagare la storia e la diffusione del coronavirus e prevedere future epidemie che potrebbero verificarsi. Le infrastrutture esistenti possono essere valutate utilizzando strumenti di intelligenza artificiale per stimare la preparazione e le capacità di risposta a futuri focolai. L'intera storia della pandemia e delle pandemie precedenti possono essere analizzate per preparare linee guida per future emergenze sanitarie che potrebbero verificarsi
    • Una parte significativa della letteratura è stata concentrata sulla rilevazione dei casi positivi al COVID-19 da scansioni TC del torace, raggi X e sintomi, utilizzando l'intelligenza artificiale e le tecnologie basate su deep learning. Queste tecniche dipendono fortemente da enormi quantità di dati, talvolta purtroppo carenti. Sarà necessario facilitare lo sviluppo di set di dati pubblici e open-source costituiti da immagini mediche e sintomi clinici, annotazioni di medici, ricercatori e altri esperti nel campo. In assenza di grandi dataset, per sviluppare modelli in modo accurato, potrebbero essere considerati algoritmi all’avanguardia come gli “one-shot learning“, “zero-shot learning “ e “deep metric learning”
    • La robotica e le tecnologie basate sull'intelligenza artificiale possono essere implementate per consentire il controllo automatico della temperatura corporea e l'autorizzazione/divieto d’ingresso in molti luoghi pubblici come supermercati, aeroporti, parchi, teatri e ristoranti
    • Nel campo dei servizi di teleassistenza e telemedicina, i chatbot hanno avuto molte applicazioni. Modelli di linguaggio all'avanguardia, come i GPT-3, possono essere incorporati per lo sviluppo di chatbot con capacità di conversazione quasi umane.
  • La sezione 5 riporta le osservazioni conclusive.
    Si prevede che le tecnologie di intelligenza artificiale e robotica discusse in questo documento aiuteranno in modo significativo l'umanità nella lotta alla pandemia di COVID-19 e a future calamità che potrebbero verificarsi.
Riportiamo sotto solo alcune delle immagini presenti nello studio.

Sezione 2I servizi nei reparti sanitari durante l'emergenza sanitaria
sono suddivisi nelle cinque categorie rappresentate in figura.
suddivisione cure durante covid
Sezione 3
: Servizi di teleassistenza, in particolare teleconsulto, telechirurgia, teleultrasuoni, robot di telepresenza, servizi di autocontrollo e chatbot di intelligenza artificiale.
cure durante covid teleassistenza

Sezione 3: Automazione dei servizi. La Robotic process automation (RPA),è la tecnologia utilizzata per automatizzare alcune operazioni riducendo l'intervento su compiti monotoni, ripetitivi e noiosi di solito svolti dai lavoratori in prima linea e assicurando così un utilizzo più efficace delle risorse umane.
Le aree in cui questa tecnologia è stata utilizzata sono così rappresentate:
cure durante covid automazione servizi

Sezione 3: Robot sono stati utilizzati nella catena di fornitura e consegna di materiali.
cure durante covid robot

Per saperne di più:

quadratino Robotics and artificial intelligence in healthcare during COVID-19 pandemic: A systematic review
Sarker S, Jamal L, Ahmed SF, Irtisam N. Rob Auton Syst. 2021 Dec;146:103902. doi: 10.1016/j.robot.2021.103902. Epub 2021 Oct 6. PMID: 34629751; PMCID: PMC8493645.