COVID-19 - Software de computação visual para monitorizar as regras de distanciamento social

Utilizar a Inteligência artificial (IA) para monitorizar o cumprimento das regras – uso de máscara, distanciamento social e número máximo de pessoas por metro quadrado – e a tomada de decisão em ações de mitigação à propagação do COVID-19.

A pandemia COVID-19 - doença respiratória causada pelo coronavírus da síndrome respiratória aguda grave 2 (SARS-CoV-2) - é uma emergência de saúde pública, de âmbito internacional e com disseminação global, que requer ações efetivas, rápidas e colaborativas por parte de todos.

As ações de combate a esta pandemia baseiam-se numa estratégia de distanciamento social e na utilização de máscara de proteção individual. Contudo, assegurar o cumprimento generalizado destas medidas tem vindo a revelar-se um verdadeiro desafio.

Os casos de incumprimento das medidas definidas e impostas pela DGS e OMS, nomeadamente o distanciamento social e a obrigatoriedade na utilização de máscaras de proteção individual em transportes públicos e/ou espaços fechados, têm vindo a multiplicar-se substancialmente, ameaçando a capacidade dos países para controlar as cadeias de contágio, o que poderá dar origem a novas vagas de surto.

Projeto

A solução proposta no âmbito deste projeto consiste na utilização de inteligência artificial ("IA") para monitorizar o cumprimento das regras definidas pelo governo, DGS e OMS, no que diz respeito ao distanciamento social, uso de máscara de proteção individual e número máximo de pessoas por metro quadrado, bem como dar suporte na tomada de decisão para evitar o incumprimento.

A solução de IA que a equipa da Capgemini Engineering pretende desenvolver irá operar a dois níveis:

(I) incorporar um sistema de alertas que será acionado aquando da deteção de determinado incumprimento face às regras previstas

(II) gerir relatórios sobre as zonas avaliadas (por exemplo, em espaços fechados, a solução deve ser capaz de identificar as zonas de maior risco de contágio - maior número de aglomerações), o que, no seu conjunto, constituirá um mecanismo de apoio à tomada de decisão/ação (sugerindo, por exemplo, a necessidade de reorganizar zonas de passagem de cidadãos, por forma a reduzir/evitar infrações).

Objetivos

Este projeto visa o desenvolvimento de uma solução de inteligência artificial que permita:

1. Monitorizar o cumprimento das regras definidas pela DGS e OMS (distanciamento social, uso de máscara e número de pessoas por m2);

2. Facilitar a tomada de decisão em ações de mitigação à propagação do COVID-19.

O objetivo do projeto parte da premissa de desenvolvimento e aplicação pioneira de novas tecnologias de informação e comunicação ao setor da Saúde.

Pretende-se desenvolver uma solução inovadora, através da aplicação de algoritmos de inteligência artificial a sistemas de videovigilância em espaços fechados, permitindo otimizar o processo de vigilância do cumprimento das regras definidas e impostas, no contexto da atual pandemia, pela Direção Geral de Saúde (DGS) e pela Organização Mundial de Saúde (OMS).

Esta solução deverá, assim, auxiliar as entidades governamentais e privadas na gestão de espaços fechados, através de um mecanismo inteligente de análise em real time que crie alertas e indique/antecipe riscos perante situações relacionadas com o distanciamento social, fazendo leitura de parâmetros como a concentração de indivíduos (m2) e o uso (ou não) de máscara de proteção individual.

A concretização dos objetivos do projeto permitirá desenvolver algoritmia avançada no que respeita à aplicação de inteligência artificial para otimizar a monitorização de espaços fechados, nomeadamente através da criação de alertas e da identificação e antecipação de riscos a partir da análise à concentração de indivíduos por m2 e à utilização de máscaras.

A utilização de algoritmos avançados de inteligência artificial irá permitir: (i) alertar as entidades de gestão quando ocorrer um incumprimento das regras previstas e (ii) identificar zonas/situações com maior potencial de contágio, contribuindo desta forma para a prevenção da saúde pública.

Entende-se, assim, que a solução almejada marcará um novo patamar de estado da arte, por via do desenvolvimento de uma solução tecnológica avançada, robusta e pioneira para o setor da Saúde, com impactos muito significativos a nível científico e social.

Resultados Esperados

Resumidamente, esta solução permitirá:

1. apoiar a tomada de decisão por parte dos agentes responsáveis pela segurança pública;

2. avaliar o grau de cumprimento das normas de segurança estabelecidas no contexto da pandemia e os riscos inerentes;

3. promover a segurança da população e

4. diminuir o risco de propagação do vírus.

Deste modo este projeto visa ter um efeito direto e efetivo na redução do número básico de reprodução do vírus (R0), contribuindo, consequentemente, para minimizar os fatores de risco à propagação do COVID-19 e para a redução da taxa de mortalidade associada à pandemia (por efeito da redução de contágio, mas também face à possibilidade de reforçar a vigilância a grupos populacionais de risco).

O desenvolvimento da solução alvo do projeto de I&DT irá ser orientado numa lógica de interoperabilidade entre sistemas, contando com uma arquitetura que privilegie o recurso a circuitos de imagem fechados existentes nos locais, onde a solução seja integrada em sistemas de videovigilância.

A equipa de I&D prevê a escalabilidade de implementação deste produto em diversos contextos, nomeadamente: (i) em transportes públicos (com recurso aos sistemas de vigilâncias dos autocarros, metros, comboios), (ii) espaços públicos (estações de metro, comboio, aeroportos, repartições públicas, tipicamente dispõem de sistemas de vigilância), (iii) espaços comerciais (lojas e/ou centros comerciais com sistema de videovigilância próprio) ou (iv) espaços de desporto/ lazer (ginásios, recintos desportivos, ou qualquer outro espaço fechado com o referido sistema).

Apoio

Apoiado pelo COMPETE 2020 no âmbito do Sistema de Incentivos à I&DT, o projeto COVID-19 - SW de Monitorização das regras de distanciamento através de computação visual envolveu um investimento elegível de 112 mil euros, correspondendo a um incentivo FEDER de cerca de 89 mil euros.

Estado atual e a importância do apoio para a Capgemini Engineering

Sílvio Filipe | Engenheiro da equipa do projeto

 

Desde o término do projeto, a equipa tem estado focada na otimização do sistema que foi desenvolvido. Esta otimização centra-se no tempo de execução, uma vez que a obrigatoriedade de teletrabalho imposta pela pandemia em todo o país, tem impossibilitado capturar imagens que permitem o treino dos algoritmos de IA utilizados.

O apoio do Compete 2020 foi crucial para a concretização do projeto, dado que a pandemia colocou um grande desafio às empresas: a suspensão de projetos com clientes que, face ao panorama atual, se encontravam receosos a continuar os seus investimentos sem saber qual seria o futuro. Por outro lado, a pandemia fez emergir novas necessidades, como a de controlar a utilização de máscara ou o distanciamento social, numa tentativa para reduzir o alto nível de transmissibilidade do vírus SARS-CoV-2. O apoio do Compete 2020 permitiu responder a essas novas necessidades com soluções baseadas em IA, através do processamento automático de imagens ou vídeos de circuitos de videovigilância, e, também, aumentar as competências dos profissionais, o seu nível de preparação para desenvolver soluções nesta área e aumentar o portfólio de aplicações em IA. Com estes avanços inovadores, esperamos o aumento no pedido de soluções desta tipologia por parte dos parceiros.