自動消毒機器人對抗 COVID-19 時的表現,令人充滿期待

機器人原型利用 Intel® Movidius™ 視覺處理器(VPU)在人類周遭移動,同時利用紫外線對醫院進行消毒。

目前 AI 驅動機器人 Violet 正在接受測試,使用紫外線消毒受污染的地面。目標:幫助負擔沉重的醫院對抗 COVID-19。

Stevie 通常每天都會在退休人員社區娛樂大眾。他每一天都會唱歌、領導舞蹈團體、問候居民一天的生活、迅速想出煩人的老掉牙笑話 — 他願意不計任何代價振奮大家的精神。

與其他面臨全球疫情大流行的醫護人員一樣,Stevie 不得不學習新技能以助一臂之力。但他與同事們不同,他脫下了 4 呎 7 吋的人形機器人外觀,並重新啟動成為「Violet」。這是一種結合了兩種超能力的新型機器人原型:他能使用 AI 進行空間導航,並使用紫外線消滅細菌和複雜病毒株。

愛爾蘭新興公司 Akara 專門為醫療保健行業設計人工智慧助手,殺菌機器人 Violet 和社交機器人 Stevie 都是這間公司的產品。Akara 的工程師迅速採取行動,共同對抗冠狀病毒,並與 Intel 合作利用 Stevie 的核心技術衍生開發新產品,為醫院提供更快更有效的消毒效果。

新波長的 AI

臨床上已經證明,名為 UV-C 的特定波長範圍紫外線能夠殺死複合病毒和細菌,同時在過去十年也已用於醫院的消毒流程中。

雖然「UV-C 對於 COVID-19 病源 SARS-CoV-2 病毒的效果」研究尚未得到結論,但研究顯示 UV-C 可用於對抗其他冠狀病毒,例如 SARS-CoV-1。1 UV-C 輻射會扭曲病毒或細菌的遺傳物質結構,阻止病毒粒子繁殖。哥倫比亞大學疾病與免疫中心的研究早期發現中指出,UV-C 對於 SARS-CoV-2 效果十分值得期待。2

Violet 的小巧尺寸以及在人群中安全作業的能力,使其也能勝任醫院外的工作。

UV-C 機器人曾用於醫院消毒,但大多數機器人的功能並不支援在房間內有人類的環境中工作。這些機器人體積龐大,難以在擁擠的空間中移動和觸及陰暗區域。機器人射出的光線如果經過大量曝曬,可能會對人體造成危害。由於醫護人員或患者暴露在光下會受到傷害,進而導致曬傷、眼睛受損,甚至是皮膚癌,因此必須清空房間,確保醫護人員或患者的安全。

為了偵測並避開室內的人,Violet 原型設計使用運動感應器、Intel® Movidius™ 視覺處理器(VPU) 和 Luxonis DepthAI 平台(提供 AI、深度和特徵追蹤)。這些功能讓苗條又敏捷的 Violet 可以在房間中的人類周圍工作、導航至陰影角落、清潔地面,並且在任何人進入紫外線限制區域前自動關閉。

Stevie 需要電腦視覺進行房間導航並面對與他交談的人,這是社交互動與表現參與的關鍵技能。Akara 團隊於 2020 年 1 月加入了 Intel 資助的孵化器,Movidius 和 Luxonis 在這裡與他們合作,為 Stevie 打造了先進的感知能力。

當 COVID-19 疫情大流行時,整個團隊都在尋求方法提供協助。在孵化器中進行討論後,Akara 的工程師全速衝刺,僅花了 24 小時就組裝出了一台 Violet 原型。他們採用了 Stevie 的電腦視覺功能,確保 Violet 能夠避開與人接觸的情況。

Movidius 的高級軟體開發人員 Jonathan Byrne 表示:「從某些方面來說,Violet 的人體偵測器更容易啟動。」Movidius 一直與 Akara 密切合作開發機器人。「Stevie 必須做 10 到 15 件事,而 Violet 要做的事情就少得多:清潔並避開人員。」

減少清潔時間且無死角

Violet 並非替代傳統手動消毒技術的首次嘗試。

如今,某些醫院仍在使用其他「無接觸」的方式並搭配化學消毒劑使用,這種方法雖然有效,但一天中大部分時間房間都必須淨空。3舉例來說,過氧化氫蒸汽可能必須花費五個多小時才能對房間進行完全消毒,然後人們才能安全地返回該區域工作。而且這種化學藥劑根本無法在某些醫院的房間中使用。

全世界的醫療系統都面臨大排長龍的醫學影像等候清單,而速度放緩只會加重醫院的成本壓力。舉例來說,放射部門面臨到獨特的挑戰:在許多情況中,CT 掃描儀之類的高科技設備無法使用深度化學物質清理,必須使用手工清潔,而清潔的過程通常必須由放射線技師完成。每 15 分鐘的清潔,時間恐長達 1.5 小時。

預計 Violet 將於 2020 年中期投入醫院使用,最近 Violet 已在愛爾蘭的 CT 掃描儀和隔離室進行了消毒測試,以減少因消毒過程而造成的長時間停機。Akara 發現機器人可以加快流程,讓醫護人員不必再承受潛在危險性,執行手動消毒房間任務。

Violet 的小巧尺寸以及在人群中安全作業的能力,使其也能勝任醫院外的工作。該原型機目前正在針對都柏林的公共運輸系統進行測試,並且展現出了針對其他高人流、難以清潔的空間(例如浴室、機場、酒店、遊輪和候車室)進行消毒的潛力。

「對於 COVID-19 爆發的疫情,我們仍處於救火階段。我們關注的重點是醫院和療養院,那裡每天都有人進出,」人工智慧和機器學習聯合創始人兼總監 Akara Niamh Donnelly 表示。

但是她承認 Violet 可能很快就會在其他地方派上用場。

「當人們重新回去上班、休假並嘗試恢復生活時,將會有其他的地區需要 Violet。我們每天都收到 10 到 20 封來自各行各業的電子郵件,詢問 Violet 這種機器人的資訊。」

工程師已經在探索電腦視覺的其他應用功能,希望能抑制 COVID-19 的傳播。工程師使用 Intel® Distribution of OpenVINO™ 工具組,成功地監控了口罩的使用與安全社交距離規範的實施。

希望之光

在這個更容易受到流行病衝擊的世界中,學者們正在尋找像 Violet 這樣的機器人,因為這種機器人能在確保人群安全方面扮演至關重要的角色。4未來的使用案例已經非常明確:像 Stevie 和 Violet 這種機器人可以進一步改造,利用電腦視覺來監視安全社交距離、確保人們遵守個人防護設備(PPE)規則,甚至是進行接觸者追蹤。這些功能目前正透過 Intel® Distribution of OpenVINO™ 工具組中的開放原始碼人工智慧進行探索。5

在危機應變的早期階段,人們非常關注快速應變測試與疫苗的開發。這項工作非常重要,但與此同時,也需要其他創新。這次經驗告訴我們,為了患者和第一線工作者,讓每家醫院都做好準備應對流行病迫在眉睫。無論是人力與否,我們都必須盡可能取得協助。

如果深入了解 Akara 和 Violet 如何幫助醫院,請前往這裡

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