Роботы против коронавируса Как цифровизация помогает бороться с COVID-19

Пандемия и всеобщая изоляция дали шанс развитию новых технологий и гаджетов, которые казались делом отдаленного будущего. Курьеры-беспилотники для доставки еды, медицинские роботы и датчики мониторинга здоровья все активнее начинают применять в Китае, Европе и США. О том, какие цифровые ноу-хау придут в нашу жизнь после кризиса и как инженеры помогают врачам бороться с коронавирусом, — в материале «Ленты.ру».

Цифровой радар

Компания «Газпром нефть» выпустила технологический обзор, в котором обобщила успешные инициативы по борьбе с COVID-19 от Google, MIT, Boston Dynamics и других разработчиков. Авторы исследования отобрали 65 лучших идей и присвоили каждой свой индекс «зрелости» — чем больше этот показатель, тем ближе технология к массовому внедрению.

По словам руководителя программ технологической стратегии «Газпром нефти» Антона Бесходарного, результаты проекта позволяют подобно радару отслеживать цифровые тренды и быстрее внедрять лучшие практики в России. «Сейчас компания рассматривает 6-7 перспективных кейсов, которые в скором времени могут начать использоваться», — отметил эксперт.

Среди потенциальных новинок — робот для дезинфекции офисных и производственных помещений. Анализ его применения в других странах показывает высокую эффективность и практичность. Такая машина подходит для разных типов помещений: современные роботы не боятся лестниц, а безопасность использования подобных разработок подтверждается успешным опытом применения в больницах и даже школах Китая, Италии и Австралии.

Актуальной для российских нефтяников оказалась и технология бесконтактного измерения температуры тела с помощью тепловизионных систем. Сейчас это один из важных элементов диагностики одного из симптомов коронавируса. Использование таких систем позволяет быстро реагировать на возможные риски и не допускать контактов потенциально заболевшего с другими. Такой барьер на пути распространения вируса, который может применяться не только на промышленных объектах и в офисах, но и в аэропортах, вокзалах и даже торговых центрах.

Как отмечают в «Газпром нефти», применение цифровых технологий в борьбе с пандемией можно разделить на несколько сфер деятельности. В первую очередь, это диагностика заболевания, лечение и обслуживание больных. С помощью искусственного интеллекта и различных цифровых платформ инженеры и математики пытаются проводить анализ распространения вируса и контролировать социальное поведение людей. И отдельный большой сегмент — это роботизация и беспилотный транспорт. Беспилотники используют в качестве средств оповещения и взаимодействия с людьми во время карантина, а еще автономную технику применяют для дезинфекции и очистки воздуха.

По словам Бесходарного, опыт российских компаний также изучают за рубежом. Например, последние годы российские нефтяники начали тестировать гаджеты биотелеметрии, обеспечивающие контроль за состоянием здоровья сотрудников в течение рабочего дня. Датчики считывают данные ЭКГ, температуру и другие параметры, и если появятся отклонения — программа оповещает об этом дежурного врача. Дополняет такой комплекс система умной видеоаналитики, которая способна распознать и дать сигнал тревоги, если сотрудник зашел в опасную зону или нарушил протокол безопасности. В перспективе такие гаджеты, к примеру, смогут помочь и в повседневной жизни контролировать социальную дистанцию и избегать контактов с заболевшими людьми.

Именно технологии раннего выявления заболевших граждан и предупреждения их контактов с окружающими эксперты «Газпром нефти» считают наиболее своевременными. Для этого можно использовать продвинутые системы видеоаналитики, а также обычные смартфоны и фитнес-трекеры. В скором времени в офисах и на производствах могут появиться системы позиционирования персонала, сигнализирующие о нарушении безопасной дистанции между сотрудниками. В случае обнаружения первых симптомов или заражения у отдельного сотрудника, работодатель может быстро идентифицировать его местоположение и получить историю всех его контактов с другими сотрудниками.

Другой пример из практики «Газпром нефти» — системы телемедицины на удаленных промышленных объектах. Если сотрудник заболел, врач на нефтепромысле оперативно консультируется с кардиологами, хирургами и другими специалистами в клиниках Москвы или из другого города. Медицинские данные пациента, например, УЗИ, в режиме онлайн транслируют специалисту «на материке», тот изучает их, помогает поставить диагноз и назначить правильное лечение. За год врачи проводят более 200 таких телеконсультаций.

Диагноз без контакта

За последние месяцы появилось много разработок, ориентированных на диагностику коронавируса и других заболеваний. Это различные роботы для измерения температуры, рабочие станции и автономные системы по проверке людей на наличие инфекции, сервисные роботы для мгновенного измерения температуры, телеприсутствия, телемедицины и диагностики симптомов, мобильные манипуляторы для защиты медицинского персонала при лечении пациентов, тепловизоры и удаленные электронные стетоскопы для снижения нагрузки на медицинский персонал, а также всевозможные приложения и интернет-платформы.

Как отмечают аналитики «Газпром нефти», несколько восточных и европейских стран уже решились на размещение роботов в больницах, школах, банках и на уличных перекрестках для мгновенного измерения температуры. Одним из ключевых поставщиков на рынке является китайская компания Ubtech Robotics. Созданные по технологии искусственного интеллекта роботы могут совершать обходы в палатах и находиться рядом с пациентами, а с помощью камеры и возможности видеоконференций они могут позволить врачам удаленно наблюдать за пациентами. В Китае, например, робот Cruzr отслеживает температуру 200 человек в течение минуты, а затем уведомляет медицинский персонал, если кто-то заражен коронавирусом.

В Китае уже существуют прототипы мобильного приложения для выявления симптомов COVID-19 по голосу человека. Алгоритм с помощью искусственного интеллекта определяет состояние пациента в соответствии с голосовыми маркерами по различным заболеваниям (респираторные, кардиологические или болезни, связанные с поведенческими расстройствами, такими как депрессия). Это приложение может использоваться для удаленной диагностики и мониторинга, для того чтобы предотвратить распространение заболевания и перегрузку национальной системы здравоохранения.

А в Сингапуре идет работа над платформой, которая создается для проверки собственных симптомов на риск заражения COVID-19. Это приложение призвано помочь специалистам отслеживать распространение коронавируса, а также оценить вероятность заражения для отдельных граждан. Приложение просит пользователей заполнить данные, включая возраст, пол, даже почтовый индекс, а также ответить на вопрос о наличии хронических заболеваний, таких как сердечные заболевания, астма и диабет. Затем приложение просит всех, кто предоставил информацию, каждый день выделять максимум минуту для того, чтобы сообщить о своем самочувствии.

Также в Китае показали робота, который, по словам ученых, может помогать спасать жизни в больницах во время вспышки коронавируса. Аппарат состоит из роботизированной руки на колесах, которая может выполнять УЗИ и брать мазки из ротовой полости.

Резидент Сколково, фирма Promobot производит автономные терминалы для бесконтактного измерения температуры тела в местах повышенной проходимости. Измерение температуры происходит за 5 секунд, поэтому за час аппарат способен измерить температуру у 600 человек и мгновенно отправить уведомление о негативном результате измерения с фотографией.

Еще один резидент инновационного центра Сколково — компания «Стрим лабс» с проектом «Программно-аппаратный комплекс сложной видеоаналитики». Ее специалисты разработали IP-тепловизор и систему распознавания температуры в потоке людей по лицу для определения людей с повышенной температурой. В дополнение в настоящее время идет работа над телемедицинской информационной системой диагностики, которая может быть использована для мониторинга заболевших в карантине.

Компания «Ланит-Интеграция» в тестовом режиме поставила в главный коронавирусный центр Москвы ГКБ № 40 («Коммунарка») систему для удаленной координации действий медиков. В основе технологического решения — эргономичные «умные очки», оснащенные видеокамерой и компактным экраном. Они соединяются с другими гаджетами общей информационной среды. Медицинский работник, надев очки, может из инфекционного бокса с больным вести онлайн-трансляцию звука и видео в «чистую зону». А врачи из «чистой зоны» в свою очередь могут давать ему рекомендации, передавать необходимые документы — историю болезни, фотографии и т.п.

Похожая технология уже активно используется и на предприятиях российской промышленности. Это позволяет выполнять работы со сложным оборудованием с дистанционным участием инженеров из других городов или даже стран. Принцип простой: специалист на объекте включает на своей каске гарнитуру, а его коллега из другой компании за тысячи километров от завода наблюдает за всеми операциями глазами техника, передавая ему свои рекомендации и инженерную информацию на планшет или другие подручные цифровые устройства.

В помощь врачам

В российский цифровой радар попал и свежий проект от компании Boston Dynamics — разработанный ею четвероногий робот Spot отправится в одну из бостонских клиник и поможет персоналу ухаживать за больными. Spot будет помогать выявлять случаи заражения коронавирусом без риска для медперсонала. Уже сейчас мобильный бот оснащен креплением для iPad, благодаря которому специалисты могут проводить удаленную диагностику. Кроме того, экраны могут быть задействованы в качестве платформы для онлайн-конференции. Компания также рассматривает своих роботов как потенциальных дезинфекторов, которые будут обрабатывать помещения, не подвергая людей риску заразиться. Кстати, в больницах Китая и Италии часть работ по очистке уже легла на роботов.

По мере увеличения числа случаев COVID-19 возрастает и необходимость разработки противовирусного средства для лечения его симптомов. В городе Менло-парк в округе Сан-Матео штата Калифорния в США лаборатория SRI Biosciences разработала правильный процесс, чтобы ускорить этапы тестирования противовирусных препаратов. Робот использует искусственный интеллект, чтобы определить, какие молекулы лучше всего протестировать, чтобы остановить проникновение вируса в клетки человека. Он помогает снизить трудоемкую оценку этих молекул, позволяя выполнять работу 24 часа без вмешательства человека. Основное внимание сейчас уделено адаптации существующих противовирусных препаратов, таких как Ремдесивир Гилеад, разработанный для лечения вируса Эболы, и противомалярийный препарат Куалаквин, чтобы выяснить, могут ли они остановить пандемию COVID-19.

Международный концерн Hamilton с головными офисами в США и Швейцарии еще в марте 2020 года презентовал две новые автоматизированные рабочие станции, призванные помочь работникам здравоохранения и исследователям в борьбе с пандемией коронавируса. Они обеспечивают быструю и высокопроизводительную диагностику вируса COVID-19 и дополняют существующий портфель готовых к анализу рабочих станций, специально предназначенных для автоматизации процессов молекулярной биологии и вирусного тестирования.

На борьбу с пандемией бросились и компании, специализирующиеся на 3D-принтерах, на которых теперь производят компоненты аппаратов искусственной вентиляции легких и комплектующих к ним. Например, компания Formlabs из Массачусетса поставляет свои модели для настольного компьютера, а также работает с Northwell Health, крупнейшим частным медицинским учреждением штата Нью-Йорк над разработкой производства носовых тампонов для тестирования COVID-19 с помощью 3D-печати. А российская компания Temporum (резидент технопарка «Нагатино») на 3D-принтерах начала печатать медицинские маски. Temporum работает по технологии FDM, суть которой заключается в послойном выращивании изделия из предварительно расплавленной пластиковой нити. Маски, напечатанные на 3D-принтере, можно использовать много раз, однако необходимо менять внутренний фильтр.

В России даже появилось свое движение «Мейкеры против COVID-19». Оно объединило волонтеров и медиков с теми, кто готов изготавливать защитные щитки для врачей, заколки для масок и другую продукцию, необходимую сейчас для борьбы с вирусом.

Среди отечественных сервисов, помогающих в столь непростой ситуации врачам, также стоит упомянуть разработку, существующую уже в виде прототипа. Компания Lab2up разработала специальный мониторинг и систему оценки риска ошибок среднего медперсонала при многократном увеличении нагрузки на систему здравоохранения.

Кроме вышеперечисленных решений, уже существуют прототипы и первые пилотные проекты сенсоров для удаленного бесконтактного контроля физического состояния пациента, платформа для ускорения исследований COVID-19 c помощью искусственного интеллекта, блокчейн-платформа для контроля запасов медицинских принадлежностей у поставщиков и даже чат-бот для рекомендаций и консультаций по COVID-19.

Чистый воздух

В ставшем очагом распространения коронавируса китайском Ухане еще в феврале начали использовать роботов для дезинфекции больниц и госпиталей. Их созданием занималась фирма из Шанхая TMiRob. Роботы выкрашены в «больничный» белый цвет, в верхней части находятся распылители для раствора перекиси водорода, а в туловище вмонтированы ультрафиолетовые лампы. Известно, что ультрафиолетовое излучение обладает стерилизующим действием, поскольку оно повреждает генетический материал вирусов и уничтожает их способность к репликации. Именно этот эффект имел в виду Дональд Трамп на брифинге 23 апреля. Роботы применяют для дезинфекции жесткое ультрафиолетовое излучение (UVC), которое не приводит к накоплению дезинфицирующих средств на поверхностях и не требует последующей уборки.

Умные машины снабжены датчиками, которые позволяют им ориентироваться в пространстве, обходить препятствия и качественно обеззараживать буквально каждый сантиметр помещения. Устройства используют в операционных, реаниматологических отделениях и изоляторах. Это позволяет высвободить медицинский персонал, а также избежать заражения людей. К тому же роботы трудятся круглосуточно. Подобные машины используют и в больницах Италии. А в метро Гонконга робот в форме мини-холодильника на колесах разбрызгивает раствор перекиси водорода для дезинфекции поверхностей. Он разработан Корпорацией MTR (система метрополитена Гонконга) совместно с Avalon Biomedical (Management) Ltd. Автономные транспортные средства для уборки улиц с середины прошлого года работают в крупных городах Поднебесной. Это беспилотные электромобили китайской фирмы Viggo.

На прошлой неделе было объявлено, что в России также создали андроида, способного дезинфицировать зараженные помещения без участия человека. Робот-дезинфектор — это модернизированная машина семейства «Юниор», разработанная компанией «Аврора роботикс». «Юниор Дезинфектор 2020» уже прошел испытания. В описании говорится, что робот может быть собран как на гусеницах, так и на колесном приводе, обладает повышенной проходимостью, даже может ходить по лестницам и преодолевать другие препятствия. При этом грузоподъемность его платформы составляет 50 килограммов, что «позволяет разместить достаточно объемные резервуары для распыляемой жидкости». На одном заряде такая машина может работать около двух часов.

Доставит везде

Дезинфекция и обеззараживание воздуха — не единственное назначение беспилотных транспортных средств. Китайская компания Drive Innovation Technology (UDI) с января поставляет тихоходные беспилотные автомобили в сильно пострадавшие от коронавируса районы страны для перевозки свежих фруктов, овощей и других продуктов питания. Каждое транспортное средство с грузом около 750 килограммов и скоростью 15-25 километров в час регулярно отправляется в 16 близлежащих деревень. После того как товары были загружены в автомобиль, пункты назначения выбираются с помощью мобильного приложения. Эти транспортные средства также используются для отправки материалов в больницы в Шэньчжэне и для передачи сообщений населению.

Беспилотные транспортные средства уже достаточно широко используются в странах Юго-Восточной Азии, США и Канаде для доставки товаров и медикаментов, а воздушные беспилотные суда, или так называемые дроны, поставляют медицинские и фармацевтические материалы в отдаленные сельские и пригородные районы, а также забирают обратно образцы крови в лаборатории для тестирования. Еще пять лет назад американская компания Flirtey осуществила первую в истории поставку беспилотников, одобренную правительством США. В сотрудничестве с НАСА они доставляли медикаменты врачам в крупнейшей бесплатной клинике здравоохранения в США.

Сейчас беспилотники применяются уже во многих сферах деятельности. Это и распыление дезинфекционных средств, и оповещение населения, и даже контроль выполнения рекомендаций о социальном дистанцировании. С помощью видеокамер они отслеживают нарушителей режима карантина в общественных местах.

В середине апреля и в России прошли испытания дронов для борьбы с распространением коронавирусной инфекции. Как сообщила пресс-служба Министерства инвестиций, промышленности и науки Московской области, в них приняли участие пять компаний — ведущих российских производителей. Беспилотники исполнили протоколы оповещения населения с применением мегафона, распыления дезинфекционных средств и доставки контейнеров с пробами и лекарствами от больницы до лаборатории.

Большой брат

Множество программ разработано для анализа ситуации с распространением коронавируса и для контроля за социальным поведением граждан во время пандемии. Например, Google проводит анализ данных о местоположении с миллиардов телефонов пользователей его платформы — это самый большой общедоступный набор данных, который помогает органам здравоохранения оценить, соблюдают ли люди указания по местоположению и подобные приказы по всему миру, чтобы остановить вирус. Компания выпустила отчеты для 131 страны с диаграммами, в которых сравнивается трафик с 16 февраля по 29 марта с торговыми и развлекательными центрами, железнодорожными и автобусными станциями, продовольственными магазинами и рабочими местами с пятинедельным периодом ранее в этом году.

В «Газпром нефти» ранее сообщили, что готовят к внедрению цифровую систему для контроля допуска на предприятия — с ежедневным отслеживанием данных о состоянии здоровья каждого работника и его контактной группы. Программа будет устанавливаться на смартфоны сотрудников и синхронизироваться с их пропусками.

Не отстает и «Ростех». Глава госкорпорации Сергей Чемезов обратился к главам российских регионов с предложением установить систему распознавания лиц компании NTechLab («Ростех» владеет 12,5 процента компании) для борьбы с распространением коронавируса. Система позволит регионам выявить потенциальных переносчиков инфекции и людей, контактировавших с ними, проверить наличие масок у людей в карантинных районах, посчитать количество не соблюдающих карантин граждан, а также определить жителей в возрасте старше 65 лет.

Уже существуют и умные браслеты для контроля перемещений людей в карантине. Это специальное устройство, которое может отслеживать мобильный сигнал людей, находящихся дома на карантине. В случае если гражданин выключит телефон или выйдет из дома, устройство автоматически сообщит в полицию о нарушении. А в Китае работает платформа с информацией о зонах с повышенным риском заражения COVID-19. Она использует информацию из официальных источников и отмечает на реальных картах места и целые зоны, непосредственно связанные с повышенным риском заражения новым коронавирусом (на основании официально подтвержденных случаев заражения).

Прошло всего около четырех месяцев с тех пор, как мир узнал о COVID-19, но можно констатировать, что коронавирус ускорил цифровую трансформацию во всем мире, для борьбы с ним используют все средства, включая последние IT-технологии, искусственный интеллект и Big Data.