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Informatica e Covid-19: la reazione italiana

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L'informatica ha avuto e ha un ruolo importante nella pandemia di Covid-19, per esempio nell'ambito della telemedicina e del contact tracing, nonché nel supporto ad altre scienze. Un gruppo di ricercatori del CINI ha organizzato un censimento dei progetti informatici nati in Italia. 

Crediti immagine: Mathew Schwartz/Unsplash

Le scienze e le tecnologie informatiche giocano un ruolo primario nella lotta contro Covid-19, direttamente, attraverso sistemi e servizi specifici (contact tracing, monitoraggio del rispetto delle norme di distanziamento sociale, telemedicina, didattica a distanza), o a supporto di altre scienze (diagnostica per immagini, epidemiologia e virologia computazionale). Per avere un’idea più precisa dell’importanza di questo fenomeno in Italia, nel maggio 2020, in coda alla prima ondata pandemica, abbiamo organizzato un censimento dei progetti informatici nati per fronteggiare la pandemia. L’iniziativa è nata all’interno della task force Covid-19 del Consorzio Interuniversitario Nazionale (CINI) di cui facciamo parte. In poco più di una settimana sono stati raccolti 131 contributi che proveremo a riassumere di seguito. Questi descrivono una risposta più o meno uniforme sul territorio nazionale, cha ha coperto diverse aree di applicazione.

Il censimento

Il censimento si è svolto fra il 12 e il 20 maggio 2020 tramite un questionario via web inviato ai partecipanti, sfruttando le mailing list che raggruppano i ricercatori nel settore dell’informatica e dell’ingegneria informatica a livello nazionale

Oltre a una descrizione sommaria dell’attività, il questionario chiedeva di categorizzare il proprio progetto secondo otto parametri, tra cui il tipo di attività (progetto, prototipo, studio, costruzione di database, consulenza scientifica), la rilevanza territoriale (locale, regionale, nazionale, europea, internazionale), il livello di maturità tecnologica (sintetizzato attraverso un indice da 1 a 9 chiamato technology readiness level), l’ambito di applicazione (virologia ed epidemiologia computazionale, eventi digitali, didattica a distanza, diagnostica per immagini, dispositivi medici, sistemi di telemedicina, ecc.), la sua accessibilità (gratuito o a pagamento) e il suo stato di avanzamento

Analisi territoriale

Dal punto di vista della rilevanza territoriale dei progetti, abbiamo constatato una netta maggioranza di iniziative a valenza internazionale (32,2%), seguite da quelle con rilevanza nazionale (24,6%), regionale (17%), europea (14,2%) e locale (12,0%). È importante osservare che in molti casi l'approccio proposto in piccola scala può essere esteso anche su scala molto più ampia grazie all’approccioadottato, trattandosi in prevalenza di progetti di ricerca a carattere scientifico-metodologico.

Le iniziative censite sono ben distribuite sul territorio italiano, come mostra la mappa qui sotto, con la sola eccezione della Sardegna da cui non sono pervenuti contributi. In particolare, è stata forte la risposta delle grandi città come Milano, Roma, Bologna, Genova, Pisa, L’Aquila e Bari, mostrando una correlazione non solo con l’estensione della città ma anche e soprattutto col numero di università e centri di ricerca presenti nell’area. È evidente, inoltre, una maggiore concentrazione delle attività al nord, rispetto a centro e sud, più equamente bilanciate. Questo si può direttamente ricondurre all’impatto della pandemia durante la prima ondata, che ha colpito più duramente l’area settentrionale.

Ambiti di applicazione

Le 131 attività censite sono state suddivise in 17 ambiti applicativi non esclusivi, ossia associandoli prevalentemente, mediamente, marginalmente a uno o più ambiti applicativi.

La figura sopra raggruppa i progetti per ambiti applicativi indipendentemente dall’importanza. La maggior parte delle iniziative sono riferite all’ambiti della “Prognostica e diagnostica” e dei “Servizi ed applicazioni intelligenti” (circa il 14%), seguiti da “Virologia ed epidemiologia computazionale” (12%), “Servizi a supporto di problemi sociali” e “Distanziamento sociale” (entrambi indicati come aree di riferimenti nell’8% dei progetti censiti), “Telemedicina” (7%), “Immagini mediche” e “Tecnologie assistive in remoto” (entrambi 6%). Gli altri ambiti ottengono percentuali inferiori al 5%. Il 23% delle iniziative censite si riferisce a un singolo ambito applicativo, il 32% in due, il 22% in tre e il 23% in quattro o più.

In ciò che segue proveremo a fornire qualche esempio degli ambiti applicativi più rappresentati.

Prognostica e diagnostica
Prognostica e diagnostica è un ambito applicativo a cavallo tra l'Informatica e la medicina, dove le tecnologie ICT, specialmente quelle basate sul rilevamento di schemi attraverso l’utilizzo dell’intelligenza artificiale, sono impiegate per supportare la diagnosi di Covid-19 a partire da esami clinici e la prognosi più precisa e tempestiva dei pazienti.

Sono 53 i progetti in questo ambito, di cui 34 con attinenza prevalente, 13 con attinenza moderata e 6 con attinenza marginale. Tra i progetti menzioniamo reti cliniche, sorveglianza clinico-epidemiologica, diagnosi Covid-19 attraverso emocromo, radiomica, modelli di previsione prognostica, monitoraggio pazienti a distanza, diagnosi precoce e gestione pazienti in base alla fragilità, gestione pronto soccorso e reparti Covid-19, rapporto tra inquinamento e Covid-19.

Servizi ed applicazioni intelligenti
Sono stati censiti 52 progetti orientati a Covid-19 nell’area “servizi e applicazioni intelligenti”, di cui 26 con attinenza prevalente, 15 con attinenza moderata e 11 con attinenza marginale. Nello specifico le iniziative si sono focalizzate sul tracciamento, gestione delle informazioni, contenimento della diffusione, monitoraggio e previsione dei comportamenti, identificazione di assembramenti, gestione logistica e volontariato. I contesti in cui sono stati sviluppati sono prevalentemente tecnologici come quelli delle smart cities, industria 4.0 e simili, dove il coinvolgimento attivo degli utenti è spesso un parametro fondamentale.

Virologia ed epidemiologia computazionale
L’utilizzo di metodi computazionali in virologia riguarda la scoperta, la filogenesi, l’evoluzione, la classificazione, i mutamenti dei virus, lo studio di cure e vaccini, l’interazione virus-ospite. L’epidemiologia computazionale utilizza l’informatica insieme alla matematica le scienze dell’informazione geografica, e la medicina per comprendere meglio la diffusione di malattie o l’efficacia di un intervento di sanità pubblica. In questa area, il censimento ha registrato 43 progetti, di cui 27 con attinenza prevalente, 10 con attinenza moderata e 6 con attinenza marginale.

Servizi a supporto di problemi sociali
Nell'ambito applicativo di “Servizi a supporto di problemi” sociali sono stati censiti 29 progetti orientati a Covid-19, 21 dei quali con attinenza prevalente, 6 con attinenza moderata e 2 con attinenza marginale. Tra le soluzioni proposte ci sono sistemi informatici in grado di monitorare la sfera psichica, la sfera familiare e la mobilità cittadina.

Distanziamento sociale
Con distanziamento sociale si intende l’insieme degli interventi di natura non farmacologica per il controllo delle infezioni volti a rallentare o fermare la diffusione di una malattia contagiosa. L'obiettivo del distanziamento sociale è di diminuire la probabilità di contatto di persone portatrici di un'infezione con individui non infetti, così da ridurre al minimo la trasmissione della malattia, la morbilità e, conseguentemente, la mortalità. L’importanza di questi interventi e la necessità di renderli il più efficaci possibile sono fondamentali soprattutto in assenza di farmaci efficaci per curare la malattia o di vaccini.

In questo ambito sono stati censiti 29 progetti, di cui 17 con attinenza prevalente, 8 con attinenza moderata e 4 con attinenza marginale. Tra le iniziative censite, diverse si basano su telecamere, flussi video ed intelligenza artificiale, mentre altre soluzioni su dispositivi ad hoc e tecnologie Bluetooth. Diverse le soluzioni che mischiano più tecnologie.

Telemedicina
L’ambito della telemedicina include tutte le iniziative che hanno come scopo quello di supportare l’interazione a distanza tra medici e pazienti. In questo ambito il censimento ha registrato 27 progett, di cui 17 con attinenza prevalente, 6 con attinenza media e 4 con attinenza marginale. Le iniziative censite implementano prevalentemente servizi di telemonitoraggio e assistenza domiciliare ed analisi dei dati biologici in remoto di pazienti con diverse patologie e nelle diverse fasi, anche riabilitative. Alcune delle iniziative censite si occupano di integrare dati provenienti da cartelle cliniche e sistemi sanitari eterogenei.

Diagnostica per immagini
Lo studio di strategie diagnostiche, basate sul rilevamento di pattern attraverso l’utilizzo di metodologie di intelligenza artificiale e signal processing, e riconducibile allo screening radiografico su Covid-19 e, sono una delle iniziative prese da diversi gruppi di studio medico-informatici per ideare strategie utili a contrastare la diffusione e la propagazione di questa patologia. Sono 21 i progetti censiti in questo ambito, 15 dei quali con attinenza prevalente e 6 con attinenza marginale. Diversi tipi di informazioni e immagini (ecografia, TAC, RX) vengono riportati nelle iniziative, allo scopo di effettuare diagnostica e prognostica, spingendosi in alcuni casi a valutare la gravità della polmonite interstiziale da Covid-19 e i danni arrecati, dunque predicendo le prospettive di vita rimanenti. Diverse le iniziative finalizzate alla collezione di immagini e alla loro condivisione attraverso dataset pubblici.

Tecnologie assistive in remoto
Tra le misure anti-Covid supportate dall’informatica, le tecnologie assistive, già utilizzate nella vita quotidiana da molti soggetti fragili e con disabilità, sono utili per aiutare la popolazione cercando di limitare più possibile i contatti e quindi le occasioni di contagio e al tempo stesso mantenere il contatto con i pazienti e offrirgli le migliori cure possibili. In questo ambito il censimento ha rilevato 21 progetti, di cui 11 con attinenza prevalente, 6 con attinenza moderata e 2 con attinenza marginale. La gran parte di essi propongono il monitoraggio a distanza, sfruttando soluzioni più tradizionali (dispositivi medici collegati a smartphone/gateway) o specifiche (dispositivi ad hoc, body sensor network, soluzioni smart home).

 

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