Los robots autónomos exterminadores de virus, una solución prometedora en la lucha contra la COVID-19

Un prototipo de robot utiliza la Unidad de procesamiento de visión (VPU) Intel® Movidius™ para desplazarse entre los humanos y desinfectar los hospitales con luz ultravioleta.

La robot Violet, operada mediante inteligencia artificial, está siendo testada para desinfectar superficies contaminadas con luz ultravioleta. Su objetivo: ayudar a los hospitales sobresaturados en la lucha contra la COVID-19.

Stevie es un robot cuidador que trabaja en una residencia comunitaria para personas mayores. Durante su jornada laboral organiza actividades para los residentes: canta, baila, se interesa por sus problemas e incluso es capaz de contarles un par de chistes malos para levantarles el ánimo.

Al igual que los demás cuidadores sanitarios, Stevie ha tenido que aprender nuevas habilidades para poder echar una mano durante la pandemia. Pero a diferencia de sus colegas, Stevie ha podido renunciar a su apariencia humanoide de metro cuarenta y ser reprogramado como «Violet», un prototipo de nuevo robot que combina dos superpoderes: utiliza la inteligencia artificial para desplazarse por el espacio y emite rayos de luz ultravioleta para destruir bacterias y cepas virales complejas.

Tanto Violet, la robot exterminadora de gérmenes, como Stevie, el robot social, son creaciones de Akara, una empresa emergente irlandesa que diseña asistentes dotados de inteligencia artificial para que trabajen en el sector sanitario. Los ingenieros de Akara se movilizaron rápidamente para unirse a la lucha contra el coronavirus: llamaron a Intel y les propusieron desarrollar conjuntamente la tecnología base de Stevie con el objetivo de ayudar a los hospitales a lograr un proceso de esterilización más rápido y efectivo.

Inteligencia artificial en una nueva longitud de onda

Se ha demostrado clínicamente que hay una gama de luz ultravioleta conocida como UV-C que mata virus y bacterias complejos. Esta técnica se ha estado utilizando en hospitales en distintos procesos de desinfección durante la última década.

Aunque todavía no se han realizado investigaciones concluyentes sobre los efectos de la luz UV-C en el virus del SARS-CoV-2 que puede causar la enfermedad COVID-19, algunos estudios han demostrado que puede utilizarse contra otros coronavirus como el SARS-CoV-1.1 La radiación UV-C deforma la estructura del material genético de un virus o una bacteria e impide que las partículas virales se reproduzcan. En este sentido, los primeros hallazgos del estudio sobre la eficacia de la UV-C contra el SARS-CoV-2 llevados a cabo por el Centro de Enfermedades e Inmunidad de la Universidad de Columbia fueron prometedores.2

El tamaño compacto y la capacidad de Violet para operar de forma segura entre personas también la convierte en la robot adecuada para desempeñar tareas fuera del hospital.

Hasta ahora, la mayoría de los robots UV-C se han utilizado para esterilizar hospitales, pero todavía no están diseñados para trabajar con humanos dentro de una habitación cerrada. Su tamaño voluminoso les dificulta desplazarse por espacios concurridos y zonas sombrías. Los robots emiten una luz que, en grandes dosis, puede ser peligrosa para los seres humanos, ya que puede causar quemaduras solares, daños en los ojos e incluso cáncer de piel. Para garantizar la seguridad del personal sanitario y de los pacientes, pues, es necesario desocupar todas las habitaciones.

Para detectar y evitar a los humanos dentro de una habitación, el prototipo Violet utiliza sensores de movimiento, una Unidad de procesamiento de visión Intel® Movidius™ y una plataforma Luxonis DepthAI que monitoriza la inteligencia artificial, la profundidad y el seguimiento de características. Así, Violet, que posee un cuerpo ágil y delgado, puede trabajar con personas dentro de una misma habitación, desplazarse hacia rincones sombríos, limpiar superficies y apagarse automáticamente antes de que alguien entre en su limitado campo de rayos ultravioleta.

Stevie, además, necesitaba la visión por ordenador para desplazarse dentro de una habitación y poder situarse frente a su interlocutor, una habilidad esencial que le permite ser socialmente interactivo y mostrar interés. El equipo de Akara empezó a trabajar en una incubadora de empresas financiada por Intel en enero de 2020. Allí se juntaron con Movidius y Luxonis y comenzaron a desarrollar facultades perceptivas avanzadas para Stevie.

Cuando la pandemia de la COVID-19 estalló, todo el equipo buscó una manera de ayudar. Después de varias conversaciones en la incubadora, los ingenieros de Akara se afanaron a construir un prototipo de Violet en tan solo 24 horas. Partieron de las capacidades de visión por ordenador de Stevie y las modificaron para que Violet se mantuviera alejada de la interacción humana.

«En cierto modo, el "detector de personas" de Violet ha sido más fácil de activar», sostiene Jonathan Byrne, desarrollador de software senior de Movidius, quien ha estado trabajando en el robot junto a los ingenieros de Akara. «Stevie necesitaba saber 10-15 cosas, pero Violet hace mucho menos: solo limpia y evita a las personas».

Reducir el tiempo de limpieza sin mermar la eficiencia

Violet no es el primer intento de reemplazar las técnicas tradicionales de desinfección manual.

Algunos hospitales hoy en día utilizan estrategias de desinfección sin contacto personal con desinfectantes químicos. Son eficaces, pero requieren la evacuación de las habitaciones durante gran parte del día.3 A modo de ejemplo, el vapor de peróxido de hidrógeno puede tardar más de cinco horas en desinfectar completamente una habitación antes de que las personas puedan volver a trabajar en la zona con seguridad. Además, hay algunas habitaciones de hospital en las que no se puede aplicar.

Los sistemas de salud de todo el mundo ya cuentan con largas listas de espera para pruebas diagnósticas por imágenes y este tipo de demoras no hacen sino exacerbar la presión de los costos en los hospitales. Sin ir más lejos, la radiología presenta desafíos únicos: en muchos casos, los equipos de alta tecnología (como los escáneres de tomografías computerizadas) no pueden tratarse con productos químicos puros y deben limpiarse a mano, un proceso que a menudo realizan los radiógrafos y que lleva hasta una hora y media por cada procedimiento de 15 minutos.

Esperando estar lista para los hospitales a mediados de 2020, Violet fue probada recientemente en Irlanda. Le hicieron desinfectar los escáneres de tomografías y las salas de aislamiento para ver si lograba reducir los largos tiempos de inactividad que se necesitan para los procesos de desinfección. En Akara descubrieron que la robot podía acelerar estos procesos y evitar a los trabajadores sanitarios la peligrosa tarea de desinfectar manualmente las habitaciones.

El tamaño compacto y la capacidad de Violet para operar de forma segura entre personas también la convierte en la robot adecuada para desempeñar tareas fuera del hospital. Actualmente, este prototipo se está testando para ser usado en el sistema de transporte público de Dublín, ya que también ha demostrado potencial para desinfectar zonas de alto tráfico peatonal y espacios difíciles de limpiar como baños, aeropuertos, hoteles, cruceros o salas de espera.

«Para el brote de COVID-19, todavía estamos en modo "apagafuegos". Ahora mismo nos estamos centrando en hospitales y residencias de ancianos, lugares donde la gente entra y sale todos los días», afirma Niamh Donnelly, cofundadora de Akara y directora del departamento de Inteligencia Artificial y Aprendizaje Automático.

Pero reconoce que Violet pronto puede ser necesaria en otros espacios.

«A medida que la gente empiece a regresar al trabajo, se vaya de vacaciones y trate de reanudar sus vidas, las áreas en la que se necesitará a Violet irán cambiando. Todos los días recibimos más de 10-20 correos electrónicos de diferentes industrias preguntando si pueden incorporar un robot como Violet».

Los ingenieros ya están pensando en qué otros usos pueden dar a la visión por ordenador para controlar la propagación de la COVID-19. Así, por ejemplo, mediante la Distribución Intel® del kit de herramientas OpenVINO™, los ingenieros han podido monitorizar el uso de máscaras por parte de los ciudadanos y el cumplimiento de las normas de distanciamiento social.

Un resquicio de esperanza

En un mundo más vulnerable a las pandemias, los académicos consideran que los robots como Violet desempeñan un papel esencial a la hora de garantizar la seguridad de la población: 4 Cómo utilizarlos en el futuro ya está claro: los robots como Stevie y Violet podrían modificarse aún más y utilizar su visión por ordenador para vigilar el distanciamiento social, asegurar el cumplimiento de las normas de equipos de protección personal (EPP) e incluso rastrear contactos.  Actualmente, estas potencialidades se están estudiando con la inteligencia artificial de código abierto que contiene la Distribución Intel® del kit de herramientas OpenVINO™.5

En las primeras etapas de la respuesta a las crisis se ha prestado mucha atención al desarrollo de la vacuna y de tests de respuesta rápida. Si bien este tipo de trabajo es absolutamente importante, también hay que hacer otras innovaciones entre tanto. Esta experiencia nos ha demostrado la urgencia de que cada hospital esté preparado para una pandemia, tanto para los pacientes como para los trabajadores de primera línea. Y para ello necesitamos toda la asistencia posible, humana o no.

Para obtener más información sobre cómo Akara y Violet están ayudando en los hospitales, haga clic aquí.

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