Riešenie DOLORES.AI má viacero výhod z hľadiska použitia.
Ilustračná fotografia. Cestujúci mladí ľudia počas pandémie. Zdroj: iStockphoto.com
Hoci je pandémia, chystáte sa do múzea, pretože sa konečne trochu uvoľnili opatrenia. V interiéroch však môže byť obmedzený počet ľudí a musia mať rúška. Keď prichádzate ku vchodu, všimnete si viacero ľudí a kamerový systém, ktorý tam predtým nebol. Po zakúpení lístka zisťujete, že musíte sledovať tabuľu, ktorá upozorní, kto môže ísť dnu. Systém totiž sleduje, kto vchádza a kto vychádza. Taktiež vidíte, že v sále upozorní personál návštevníka, aby si správne nasadil rúško. Mal ho totiž pod nosom.
Aj takto by mohli v dohľadnej dobe fungovať inteligentné bezpečnostné opatrenia pri vstupe na rôznych miestach. V čase pandémie sa jednoznačne ukázalo, že nikdy nebolo dôležitejšie kontrolovať pohyb nákazy a prijať preventívne opatrenia, ktoré zaistia zdravie. Keďže interiéry budov, staníc, obchodov či tovární sú hlavným miestom šírenia vírusov, akým je aj nový SARS-CoV-2, pravidlá vstupu do nich sa v súčasnosti zásadne posunuli.
Veľa vedcov hľadá riešenia pre lepší život v pandemických časoch. Aj náš tím zo Žilinskej univerzity v Žiline robil rôzne experimenty v danej oblasti. Na ich základe sme vytvorili model hlbokého učenia DOLORES.AI (disciplína, ktorá využíva hlavne neurónové siete na spracovanie údajov) pre analýzu správneho nasadenia rúška na tvári. Myslíme si, že teraz je vhodný čas na zváženie vývoja systémov, ktoré riadia prístup do vnútorných priestorov.
Dnes už existujú technológie, ale rozpočet je pre bežnú prevádzku alebo firmu príliš vysoký. Preto sme projekt navrhli s cieľom nájsť cenovo dostupné riešenia s čo najlepšími možnými parametrami.
Systém na počítanie vstupov
Dnešné sociálne dištancovanie zmenilo spôsob, akým ideme do práce alebo nakupujeme. Spoločnosti boli nútené úplne zmeniť svoje obchodné praktiky. Ľudia sa snažia prísť s nástrojmi, ktoré majú pomôcť porozumieť, zorientovať sa a zastaviť šírenie tejto pandémie. Pomôcť chceme aj my.
Cieľom nášho projektu je navrhnúť systém, ktorý bude automaticky podmieňovať prístup v kritických virologických situáciách. Hlavnou úlohou systému je detekcia správneho používania masky, bezdotykové meranie teploty a počítanie prichádzajúcich a odchádzajúcich osôb pre jedno- alebo viacvchodové vstupy či brány.
Keďže chceme vytvoriť cenovo dostupný systém s konečnou cenou pod tisíc eur, je potrebné optimalizovať analýzu správneho nasadenia masky pre najjednoduchší možný hardvér. Metodológia vychádza z doteraz realizovaného experimentálneho výskumu.
Náš systém v súčasnosti dokáže rozoznať, či má osoba nasadené rúško a či je nasadené správne. Veľkou výzvou bude presné bezkontaktné meranie teploty. Aj najdrahšie termokamery merajú iba povrchovú teplotu, preto chceme vyvinúť model hlbokého učenia, ktorý bude odhadovať vysokú teplotu pomocou viacerých meraní bodovej teploty z čela, očí a ďalších častí tváre. Údaje skombinuje so skutočnými poveternostnými podmienkami.
Horný panel: Príklad klasifikácie rúška na tvári. Dolný panel: Príklad rozloženia teploty termálnej kamery na ľudskej tvári. Zdroj: Patrik Kamencay
Nízkonákladové riešenia s rôznymi verziami
Veľmi dôležité bude, aby vznikla kvalitná databáza. Tá je potrebná na to, aby systém správne uskutočnil svoju úlohu. Bude nevyhnutné vytvoriť centralizovaný systém pre zber, vyhodnocovanie a vizuálne zobrazenie zozbieraných údajov. Vytvorenie systému pozostáva zo štyroch krokov.
Prvým bude správne navrhnutie a vytvorenie potrebnej infraštruktúry na prepojenie hardvérových súčastí. Hlavný dôraz bude na využití už existujúcej sieťovej a bezdrôtovej infraštruktúry. Druhým krokom je vytvoriť optimálny databázový model pre uchovanie údajov s možnosťou jednoduchého rozširovania do budúcnosti. Treťou fázou bude návrh a vytvorenie programovacieho rozhrania pre zabezpečený prístup k dátam v databáze. Posledným bude vytvorenie webovej aplikácie, ktorá bude slúžiť na správu hardvérových súčastí či vizualizáciu zozbieraných údajov z meracích jednotiek.
Všetky funkcie sa začlenia do centralizovaného systému so samostatnými klientmi. Finálny prototyp pre klienta bude obsahovať hardvérové a softvérové riešenie. V rámci dizajnu hardvérového riešenia bude potrebné analyzovať prehľad dostupného vybavenia a potrebných senzorov.
Na základe týchto a ďalších skutočností bude možné navrhnúť nízkonákladové riešenia s niekoľkými verziami, ako sú napríklad s obrazovkou alebo bez nej, s dotykovým displejom, infračervené bodové senzory alebo termokamery a ďalšie.
Bloková schéma navrhovaného hardvérového riešenia. Zdroj: Patrik Kamencay
Viacero výhod
Takto navrhnutá technológia umožní spustenie novej generácie bezpečnostných systémov, ktoré sú založené na umelej inteligencii s dôrazom na pandemické predpisy. Vzniká teda priestor pre inovatívne riešenia v oblasti bezpečnosti budov, obchodov, tovární, staníc verejnej dopravy, letísk a podobne.
Využitie technológie môže priniesť zmeny v spoločnosti v aktuálnej situácii a aj pre budúcnosť. Ciele projektu priamo reagujú na výzvu zameranú na posilnenie systému pripravenosti a rýchlej reakcie Slovenska na biologické (pandemické) ohrozenia verejného zdravia. Zameriava sa pritom na epidemiologické postupy a dohľad nad infekčnými chorobami. Výsledný systém bude možné používať pri vchodoch do verejných a súkromných budov nielen na Slovensku, ale aj v zahraničí.
Samotné riešenie DOLORES.AI má viacero výhod z hľadiska použitia.
Napríklad inteligentné monitorovanie vstupu môže v kritických virologických situáciách rapídne zvýšiť úspešnosť boja proti vírusom. Cieľom je vytvoriť lacný a cenovo dostupný systém, ktorý by si mohli dovoliť aj malé podniky. Navyše posilnenie postavenia Slovenska v bezpečnostných systémoch môže mať pozitívny vplyv na hrubý domáci produkt so silným potenciálom pre implementáciu systému v zahraničí.
Poďakovanie: Táto práca bola podporená projektom PP-COVID-20-0100 „DOLORES.AI: Systém pandemickej ochrany“.
Autormi sú doc. Ing. Patrik Kamencay, PhD., Ing. Miroslav Benčo, PhD., a prof. Ing. Róbert Hudec, PhD., z Katedry multimédií a informačno-komunikačných technológií Fakulty elektrotechniky a informačných technológií Žilinskej univerzity v Žiline.
(MAT)
