Платформа автоматизированного СКУД «Нейроникс» на основе диагностики первичных признаков острых респираторно-вирусных инфекций

Общая информация: Оперативное выявление заболеваний дыхательных путей представляет собой достаточно важную задачу, актуальность которой существенно возросла в связи с распространением короновирусной инфекции.

Быстрое распространение опасных вирусов привело к необходимости создания новых методов и средств их диагностики, позволяющих снизить нагрузку на врачей на этапе определения заболевания и ограничить возможности инфицирования за счет автоматического выявления первичных признаков болезни непосредственно в местах пребывания людей.

Одним из таких средств стал специализированный терминал «Нейроникс», использующий отечественные алгоритмы распознавания болезней и одноименная технологическая платформа для систем автоматизированного контроля и управления доступом на основе диагностики первичных признаков острых респираторно-вирусных инфекций, функционирующие на базе удаленной нейросети.

Специализированный терминал "Нейроникс".

Специалисты ООО «Независимый исследовательский центр перспективных разработок» (НЦПР) по заказу ФГАУ «Ресурсный центр универсального дизайна и реабилитационных технологий» (www.rcud-rt.ru) успешно завершили разработку и лабораторные испытания первого отечественного терминала бесконтактной диагностики воспалительных заболеваний дыхательных путей и острых респираторных вирусных инфекций (ОРВИ), включая астму, туберкулез, коклюш и SARS-CoV-2 (Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2) или COVID-19. Терминал, получивший название «Нейроникс», обеспечивает распознавание болезни у взрослых и детей в течение не более 60 секунд с точностью не хуже 95%.

Терминал использует технологию «Акустери», разработанную специалистами ООО “Кардио Маркер”) , которая позволяет определять характерный акустический паттерн дыхания ( Паттерн дыхания - соотношение компонентов дыхательного акта (длительность фаз, глубина дыхания, динамика давления и потоков в воздухоносных путях) при различных заболеваниях. «Акустери» использует хорошо проработанные методы визуального отображения звука с помощью спектрограммы, которая представляет каждый вид кашля, в том числе, кашель при COVID-19, в виде рисунка, имеющего свой уникальный узор. Разработчики обучили нейросеть анализу этих изображений и выявлению рисунков, характерных для конкретного заболевания. Например, ковидный кашель при визуализации отличается присутствием ярких плотных треугольных областей в основании рисунка, чего нет у кашля при других заболеваниях.

Терминал «Нейроникс» имеет соответствующие проводные и беспроводные интерфейсы, обеспечивающие его сопряжение с локальной вычислительной сетью и подключение к нему исполнительных устройств.

Созданное для терминала программное обеспечение может быть портировано практически на любой современный смартфон, что позволит его владельцу самостоятельно производить первичную диагностику собственных заболеваний.

В исследованиях и клинических испытаниях, связанных с оценкой эффективности новой технологии, приняли участие ФГБУ «Национальный медико-хирургический Центр имени Пирогова» (www.pirogov-center.ru), ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России (www. samsmu.ru), НАО «Медицинский Университет Астана» (www.amu.kz), а также Лаборатория «Сенсор-Тех» (www.sensor-tech.ru).
Результаты работ по созданию терминала «Нейроникс» в составе Национальной технологической инициативы2 представлены в новостной статье информационного канала Russia Today «В России разработали терминал бесконтактной диагностики респираторных заболеваний» www.ru.rt.com/j722.

В процессе разработки терминала специалисты пошли несколько дальше и создали технологическую платформу, получившую аналогичное терминалу название и более широкие функциональные возможности, включая необходимые для ее коммерческого использования. Теперь «Нейроникс» - это платформа общего назначения для запуска различных приложений и сервисов, в том числе, создаваемых специалистами эксплуатирующих ее организаций и профильных разработчиков в области безопасности.

Платформа имеет в своем составе аппаратные средства в виде терминалов и облачные сервисы. В базовой версии «Нейроникс» включает три основных приложения:

− распознавание лиц с внутренней базой пользователей до 100 тысяч записей с фото и персональными данными;
− измерение температуры с точностью 0,5 градуса Цельсия;
− диагностика первичных признаков респираторных заболеваний по дыханию и кашлю.

На платформе предусмотрена возможность установки и запуска сервисов и приложений, созданных другими разработчиками. Взаимодействие с такими приложениями осуществляется на основе собственного API.

Работа базовых приложений сопровождается голосовым ассистентом, озвучивающим на русском и английском языках все события, а также воспринимающим голосовые команды управления, что позволяет реализовать работу платформы в полностью бесконтактном режиме.

В состав платформы «Нейроникс» входит подсистема управления FlexLauncher с локальным и удаленным доступом для настройки следующих параметров:

− включение или отключение сервиса/приложения (имеется возможность отключить любой сервис);
− установка длительности выполнения сервиса/приложения;
− управление логикой взаимодействия сервисов и приложений, загруженных на платформу, в том числе определение последовательности и длительности их выполнения;
− установка продолжительности актуальности проведенной ранее диагностики, позволяющая устанавливать периодичность диагностики раз в час, в сутки, неделю и т.д. (используется при повторном прохождении пользователя в зоне действия терминала);
− установка допустимого температурного порога для допуска в контролируемую зону;
− включение/выключение режима телемедицины, обеспечивающего удаленное подключение профильного врача;
− включение/выключение режима автоматического запоминания лица пользователя, если он ранее не был зарегистрирован во внутренней базе данных (управление контролем доступа по лицу);
− установка языка голосового ассистента;
− установка длительности оповещения голосового ассистента;
− управление световой индикацией состояний в период диагностики;
− управление включением/выключением внешних нагрузок (турникеты, электронные замки).

Подсистема управления FlexLauncher также обеспечивает контроль и обновление версий прошивок установленных приложений в ручном и автоматическом режимах.
В базовой версии применяется следующая логика взаимодействия трех предустановленных на платформе приложений:

− на первом шаге происходит измерение температуры и сравнение с заданным допустимым температурным порогом;
− на втором шаге производится идентификация пользователя по лицу.

В случае, если один из шагов не пройден, доступ пользователя на контролируемую территорию блокируется. Если режим контроля допуска по лицу отключен, на втором шаге происходит запоминание лица пользователя для дальнейшего сохранения/изменения его персональных данных.

После успешного прохождения обоих шагов терминал производит диагностику респираторных заболеваний. Голосовой ассистент просит пользователя сделать 2-3 глубоких вдоха-выдоха или 3-4 серии искусственно вызванного кашля (в зависимости от уровня шума в месте размещения терминала «Нейроникс»).

В состав платформы «Нейроникс» входит подсистема управления подписками FlexApp, обеспечивающая контроль оплаты и активности подписок приложений, на основе которых функционируют базовые и дополнительные сервисы. В коробочной версии терминала три базовых приложения работают на основе бессрочной подписки, не требующей дополнительной оплаты.

Технологическая платформа «Нейроникс» использует облачную инфраструктуру FlexBase, обеспечивающую удаленный доступ и управление терминалами. FlexBase основана на платформе AWS IoT Core, позволяющей производить удаленное подключение десятков тысяч устройств к облаку без задержек и потери функциональности. FlexBase обеспечивает авторизацию устройств с помощью сервера сертификатов. Через панель управления FlexBase пользователь получает возможность удаленного управления приложениями, установленными на терминалах, просмотра журналов событий, мониторинга статистики системы контроля доступа, управления/обновления локальных баз данных пользователей на терминалах, дистанционного контроля и управления обновлениями версий приложений.

Прикладные задачи решаемые на основе платформы "Нейроникс".

Терминал «Нейроникс» создавался как узкопрофильное устройство, предназначенное для решения частной задачи – первичной автоматизированной диагностики заболеваний дыхательных путей непосредственно в местах пребывания людей. Его реализация оказалась очень удачной и он вощел в Топ-100 из 2051 проекта, представленного на всероссийском проектно-образовательном интенсиве Министерства науки и образования Российской Федерации для технологических стартапов «Архипелаг 2121» (https://a2121.ru/), а в разделе "HealthNet", посвященном разработкам в области медицины, терминал занял 15 место. Кроме того, проект вошел в Топ-25 по версии экспертов ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» (www.hse.ru).

Технологическая платформа «Нейроникс» не только существенно расширила области применения собственно терминала, но и позволила создать инструментальное средство для разработки перспективных автоматизированных систем контроля и управления доступом с учетом состояния здоровья персонала любой командой разработчиков, работающей в данном направлении. Другими словами, с ее созданием появился инструмент, позволяющий всем желающим вести разработки высокотехнологичных приложений для различных прикладных задач в области безопасности.

Транспорт (аэропорты, железнодорожные, морские, речные и автовокзалы).

Изначально основным местом применения программно-технических средств «Нейроникс» считались объекты транспортной инфраструктуры, в первую очередь, аэропорты. В пилотных проектах для таких объектов принят следующий алгоритм работы.
В зоне досмотра пассажиров в аэропорту используется двухступенчатое тестирование. Пассажир проходит первичную диагностику, в ходе которой измеряется температура и определяется наличие признаков респираторных заболеваний. В случае получения положительного результата теста, указывающего на вероятность наличия заболевания с вероятностью более 0,5, ему предлагается пройти расширенную диагностику в отдельном помещении, в котором терминал «Нейроникс» работает в режиме телемедицины, подключая удаленно врача-пульмонолога для объективной оценки состояния здоровья пассажира и принятия решения о его дальнейшем следовании по своему маршруту.
Аналогичная процедура может использоваться для допуска на рабочие места и на территорию объекта персонала аэропорта. Кроме того, в режиме телемедицины терминал может использоваться для предполетного медицинского осмотра летного состава. В этом случае базовые функции терминала «Нейроникс» могут быть дополнены, например, функцией измерения артериального давления.

Медицинские учреждения (поликлиники и больницы).

Серьезной проблемой ряда медицинских учреждений является внутрибольничная инфекция и отсутствие возможности предварительной селекции пациентов с организацией их раздельного обслуживания. Не редки случаи, когда обратившийся в поликлинику с попавшей в глаз соринкой пациент после посещения долго борется с «подхваченным» в поликлинике гриппом.
Установка терминала «Нейроникс» на входе в поликлинику позволяет автоматически перенаправить больных с хроническими заболеваниями дыхательных путей или ОРВИ к отдельному входу, а в больницах исключить посещение пациентов родственниками с признаками таких заболеваний.

Проходные учреждений, организаций и предприятий.

На проходной учреждения, организации или предприятия применение «Нейроникс» позволяет обеспечить диагностику первичных признаков респираторных заболеваний с целью предотвращения распространения таких заболеваний среди сотрудников. В таком приложении используется функция распознавания лиц, поскольку сотрудники заранее известны. Кроме того, вход, выход и внутренние перемещения сотрудников в зонах, осанащенных терминалами «Нейроникс», могут производиться без использования пропуска и без участия сотрудника службы охраны, поскольку «Нейроникс» имеет соответствующие интерфейсы для управления турникетами и электронными замками, а встроенный голосовой ассистент в полном объеме обеспечивает взаимодействие с профильными службами, озвучивая статусы и воспринимая голосовые команды. Установка длительности актуальности тестов, равной, например, 24 часам, позволяет производить первичную диагностику сотрудников не чаще раза в сутки или смену.
В настоящее время, в рамках дальнейшего развития платформы, специалистами ООО «НЦПР» ведется разработка функции видеодомофона, позволяющей обеспечить дистанционное управление доступом сотрудников из единого диспетчерского центра, исключая необходимость размещения сотрудников службы охраны в пунктах пропуска. При вводе в эксплуатацию такой функции доступ на объект большей части сотрудников будет обеспечиваться в автоматическом режиме за счет распознавания лиц, а в случае спорных ситуаций общение сотрудника или посетителя с администрацией объекта или с дежурным диспетчерского центра будет происходить в режиме видеодомофона.

Вывод: 1. Специалистами ООО «Независимый исследовательский центр перспективных разработок» (НЦПР) http://www.flexlab.ru по заказу ФГАУ «Ресурсный центр универсального дизайна и реабилитационных технологий» создан первый отечественный терминал бесконтактной диагностики воспалительных заболеваний дыхательных путей и острых респираторных вирусных инфекций «Нейроникс», позволяющий выявлять признаки заболевания астмой, туберкулезом, коклюшем и SARS-CoV-2 или COVID-19. Внедрение данного терминала позволяет снизить нагрузку на врачей на этапе определения заболевания и ограничить возможности инфицирования за счет автоматического вывления первичных признаков болезни непосредственно в местах пребывания людей.
2. Разработанная специалистами ООО «НЦПР» технологическая платформа «Нейроникс» позволяет эффективно разграничивать доступ персорнала учреждений, организаций и предприятий на объект и его перемещения внутри объекта при наличии у него признаков заболеваний дыхательных путей. Платформа может эффективно использоваться техническими специалистами профильных организаций с целью разработки новых приложений в области автоматизированных систем безопасности.