Automatizzare gli ambienti dei laboratori farmaceutici
Sebbene i test manuali di sterilità costituiscano un elemento di routine critico nei laboratori, introducono contaminazioni e inefficienze a causa dell’elevata frequenza con cui vengono effettuati quotidianamente. D’altro canto, l’automazione non ha ancora preso il sopravvento perché i robot non sono dotati della flessibilità necessaria per svolgere compiti critici per la vita. Di conseguenza, la creazione di prodotti medici, farmaceutici e sanitari continua a dipendere da operatori umani e il processo viene ulteriormente rallentato da lunghi controlli di qualità, nonché dalle verifiche normative. Il progetto TraceBot(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, si è proposto di far progredire ulteriormente le operazioni robotiche nei laboratori farmaceutici concentrandosi su attività manuali critiche come i test di sterilità su membrana. «Queste procedure vengono solitamente eseguite da personale di laboratorio qualificato in base a norme rigorose e richiedono un’estrema precisione, poiché anche piccoli errori possono mettere a repentaglio la sicurezza o compromettere i risultati», spiega Maike Neumann, la coordinatrice del progetto.
Operazioni robotiche sicure, spiegabili e certificabili
TraceBot affronta sfide chiave nel campo della farmaceutica garantendo la piena tracciabilità delle azioni robotiche, ovvero consentendo di registrare, ricostruire e verificare ogni fase. Il progetto permette inoltre ai robot di comprendere e ragionare sulle proprie azioni in modo facilmente comprensibile per gli esseri umani. Per di più, la futura certificazione normativa è supportata dalla fornitura di prove digitali verificabili delle decisioni e delle prestazioni dei robot. «Mentre la maggior parte dei sistemi robotici di laboratorio è incentrata sull’automazione e sulla produttività, TraceBot dà la priorità alle capacità cognitive: esso è costruito non solo per eseguire i compiti, ma anche per comprendere e spiegare il ragionamento alla loro base, andando oltre la semplice esecuzione delle azioni», sottolinea Neumann. Ciò che distingue TraceBot è anche la sua capacità di giustificare le decisioni in tempo reale, un’area in cui la maggior parte dei sistemi attuali non è all’altezza, non essendo dotata della capacità di spiegare o ragionare sulle proprie azioni. «Progettato pensando agli ambienti farmaceutici, TraceBot è costruito al fine di soddisfare i severi requisiti di tracciabilità e responsabilità esistenti», aggiunge Neumann.
Combinare le tecnologie dei sensori, dell’intelligenza artificiale e dei gemelli digitali
In particolare, il consorzio del progetto ha sviluppato un innovativo sistema robotico che combina sensori avanzati per una percezione precisa, una pianificazione delle azioni e un rilevamento degli errori guidati dall’intelligenza artificiale (IA) e un gemello digitale che monitora e valuta le azioni del robot in tempo reale. «Il gemello digitale non è solo una replica virtuale del robot, ma funge inoltre da sistema di monitoraggio cognitivo, sincronizzandosi in tempo reale con il robot fisico per riflettere le sue azioni e il feedback dei sensori», spiega Neumann. Comprendendo il contesto dei compiti, la soluzione è in grado di rilevare incongruenze o errori durante l’esecuzione e utilizzare l’IA simbolica per il ragionamento semantico al fine di valutare se il comportamento del robot è in linea con le procedure previste. Generando giustificazioni leggibili da esseri umani per le sue decisioni, il sistema supporta anche l’analisi in seguito agli eventi e permette di far progredire lo sviluppo dell’IA spiegabile in ambienti critici per la sicurezza.
Un ampio impatto sul settore
TraceBot ha riunito un team interdisciplinare di esperti di robotica, IA, verifica del software e automazione di laboratorio, che hanno lavorato a fianco degli utenti finali e delle autorità di regolamentazione del settore per garantire la rilevanza pratica. Sebbene inizialmente incentrato sui test di sterilità, le tecnologie di base del progetto, come il gemello digitale cognitivo, la robotica spiegabile e il quadro di tracciabilità, sono altresì applicabili in altri settori critici per la sicurezza, tra cui i farmaci personalizzati, la diagnostica e la produzione biotecnologica. A dimostrazione dell’innovazione e dell’impatto sul settore, il dimostratore di TraceBot ha già ottenuto il riconoscimento del prestigioso premio RAYA(si apre in una nuova finestra) per le future tendenze del software nel settore farmaceutico.
