L’internet delle cose… medicali: l'Internet of Things
L'Internet delle cose o meglio conosciuto come Internet of Things (IoT) consiste in una rete di oggetti fisici, le "cose", munite di sensori, tecnologie integrate e software che hanno l’obiettivo di connettersi, scambiare e condividere dati con altri dispositivi e sistemi attraverso Internet.
Nella visione dell'Internet delle cose, tutti i dispositivi creano un sistema interconnesso attraverso l’ausilio di varie tecnologie di comunicazione. Sebbene l’impostazione nella comunicazione IoT sia nata inizialmente a corto raggio, con l’avvento di nuove tecnologie è stato possibile rendere più efficiente e affidabile la comunicazione tra dispositivi. I protocolli di comunicazione standard IEEE 802.15.4 e l’ultima release IEEE 802.15.4e, unite alle tecnologie integrate, consentono ai dispositivi di interagire con i nodi della rete Internet.
I dispositivi connessi possono essere, ad esempio, smartphone, smartwatch, elettrodomestici smart, serrature e allarmi, nonché assistenti virtuali come Alexa e molto altro. Con il progredire delle tecnologie integrate nei dispositivi, il concetto di Internet delle cose si è esteso anche al settore sanitario.
L’Internet of Medical Things
L’Internet of Medical Things, abbreviato in IoMT, è la coniugazione dell’Internet of Things nella Telemedicina che offre incredibili opportunità. Infatti secondo le stime di una ricerca condotta da Deloitte quello dell’healthcare è un settore che raggiungerà entro i prossimi sei anni un giro di affari pari a 187 miliardi di dollari.
L’IoMT sfrutta i concetti dell’IoT con l’intento di rivoluzionare il settore sanitario, lo fa attraverso il miglioramento nella cura dei pazienti, consentendo le cure a livello domiciliare delle patologie croniche e lo sviluppo della medicina personalizzata. Nell’era post pandemica il settore sanitario è nella situazione non facile di dover ottimizzare tutte le risorse disponibili, pertanto l’IoMT rappresenta uno strumento potente mediante il quale è possibile riorganizzare numerosi protocolli medici e sfruttare meglio le strutture sanitarie. L’IoMT è la trasposizione dell’IoT poiché si costituisce da qualsiasi dispositivo medico connesso a un operatore sanitario attraverso Internet, infatti i dispositivi medici e le applicazioni sono in grado di collegarsi ai sistemi IT del servizio sanitario tramite le reti IT. Questi dispositivi devono pertanto possedere una connettività che consenta una comunicazione macchina-macchina (M2M) che permetta loro di collegarsi in cloud per poter analizzare, archiviare e rendere condivisibili, con tutti i crismi di protezione, i dati acquisiti. La diffusione dell’IoMT sta avvenendo anche grazie alla crescente disponibilità di device che integrano tag RFID e connettività NFC (Near Field Communication).
Quali sono i dispositivi IoMT
I dispositivi utilizzati nell’IoMT possono essere molto diversi l’uno dall’altro così come la loro funzione può differire in modo significativo. Questi dispositivi sono in grado di generare, raccogliere, analizzare e trasmettere numerosissimi parametri vitali, resi fruibili per monitorare lo stato di salute, individuare o anche modificare le cure mediche. Generalmente si tratta di dispositivi wearable come anche tool per il monitoraggio da remoto dei pazienti, dispositivi di infusione dei medicinali, letti ospedalieri e molto altro. Strumenti e dispositivi sono sviluppati per consentire alle attività mediche di essere più efficaci per i soggetti in cura e risultare più efficienti per il personale sanitario. Con questo nuovo approccio alla medicina tecnologica vengono poste le fondamenta di un nuovo e rivoluzionario mondo dell’healthcare.
L’IoMT è fondamentale poiché permette agli operatori sanitari di formulare diagnosi o terapie puntuali e precise e di conseguenza stabilire con sufficiente anticipo le cure più efficaci. Analizzando in profondità l’IoMT esso si può suddividere in:
In-Home – che comprende tutti i dispositivi che il paziente utilizza presso il proprio domicilio allo scopo di monitoraggio remoto
On-Body – ossia dispositivi che un soggetto indossa per il monitoraggio dei parametri (es. Smart Watch) oppure per la somministrazione di farmaci (es. Smart Pump per l’insulina), ecc...
In-Hospital – che comprende tutti i dispositivi utilizzati per il monitoraggio e cura all’interno delle strutture ospedaliere
Le opportunità dell’IoMT
Come accennato, le applicazioni di tecnologie IoMT sono molteplici e nel corso degli anni sono destinate ad aumentare diventando sempre più efficienti e smart. Tra le varie applicazioni possiamo annoverare:
Remote Patient Monitoring: nel caso in cui si abbiano in cura pazienti affetti da malattie croniche o di lungo corso, a seguito di un intervento chirurgico oppure durante il ciclo di un trial farmaceutico per una nuova terapia, vengono utilizzati device per il monitoraggio da remoto dei vari parametri vitali. Attraverso i dispositivi wearable, è possibile tenere sotto controllo in modalità remota i pazienti, monitorandone gli esiti e le reazioni alle terapie e confrontando man mano i parametri dei dati raccolti. I dispositivi sono in grado di inviare le informazioni direttamente all’operatore sanitario e richiedere un intervento qualora dovessero riscontrarsi anomalie.
Smart Pill: le pillole smart sono minuscole capsule dotate di videocamere che assolvono all’esecuzione di endoscopie capsulari in alternativa ai tradizionali esami ambulatoriali. Inoltre, la smart pill consente di esaminare ad esempio tratti dell’intestino che non possono essere raggiunti dagli esami eseguiti con tecniche e strumenti tradizionali. Le pillole smart, durante il transito gastrointestinale, sono in grado di registrare dati, riscontrare anomalie e localizzarle con precisione, misurare valori come la pressione, il pH, la temperatura e altri parametri vitali più specifici del tratto gastrointestinale, come lo svuotamento o la durata del transito.
Monitoraggio del glucosio: in questo caso abbiamo smart device incaricati del prelievo automatico di campioni di sangue per l’analisi del livello del glucosio, allertando il paziente quando si rende necessaria un’iniezione di insulina. Questi dispositivi possono anche essere predisposti per interagire direttamente con le pompe di insulina ed erogarla quando è il momento, senza alcun intervento del paziente.
Smart Bed: Il letto intelligente rientra fra le tecnologie In-Hospital IoMT. Grazie a numerosi sensori disposti all’interno del letto, vengono inviate informazioni sulla salute del paziente direttamente ai dispositivi degli operatori sanitari. I parametri monitorati comprendono la posizione del paziente ma anche valori vitali più specifici come la frequenza cardiaca, la respirazione o l’andamento del sonno. Ad esempio, lo smart bed può essere utilizzato per analizzare i sintomi di patologie come apnee notturne o russamento senza la necessità di utilizzare i più tradizionali dispositivi di monitoraggio cablati, e ciò consente al paziente una ben più alta libertà di movimento in modo da riprodurre fedelmente lo scenario domestico.
Smart Room: uno smart bed non può che essere contenuto in una smart room; non solo i letti intelligenti, ma le stesse stanze di una struttura ospedaliera possono essere integrate con tecnologie IoMT. I dispositivi collegati possono assolvere al monitoraggio del numero di camere o letti occupati e consentire una visione completa e aggiornata dei posti a disposizione. In questo modo è possibile migliorare l’efficienza di uno specifico reparto come anche gli accessi di pazienti provenienti da altri reparti, ad esempio dal Pronto Soccorso.
L’IoMT, tanti vantaggi ma alcuni pericoli
L’IoMT ha già fatto grandi passi avanti e ha tutte le caratteristiche per rivoluzionare profondamente il settore medico e migliorare notevolmente l’esperienza dei pazienti. In modo parallelo al grande sviluppo delle tecnologie IoMT è tuttavia necessario valutare numerosi ostacoli come, ad esempio, la sicurezza dei dati sensibili e il rischio di cyber attacchi. Inoltre, va anche considerato che, da una parte, non sono rari i casi in cui strutture ospedaliere utilizzino device obsoleti e dall’altra il digital gap che appartiene a una parte della popolazione; questi ultimi due aspetti vanno in qualche modo a rendere poco tangibili i benefici dell’IoMT e rendono difficoltoso l’utilizzo dei dispositivi smart da parte dei soggetti meno avvezzi alla tecnologia.
Il contributo di MAS Elettronica
Le tecnologie IoMT ci offriranno enormi opportunità e sfide per il futuro della medicina. MAS Elettronica si impegna nel fornire soluzioni embedded innovative dedicate al settore IoMT, accompagnando i clienti lungo il percorso di sviluppo dei prodotti in ambito medicale. Single board come l’SBC FRIDA – IMX8M oppure le CPU Anita I.MX8M Mini o AURORA IMX8M plus, rappresentano il punto di partenza per la creazione di nuovi dispositivi e nuove applicazioni per il mondo healthcare.
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Carenza di manodopera qualificata per il settore embedded
In Europa le aziende stanno affrontando un problema molto serio: la carenza di manodopera qualificata. Ciò riguarda anche i settori dell’elettronica e dell’informatica, e di conseguenza quello dei sistemi embedded. Con la crescente transizione digitale verso l’Industria 4.0 e un maggior impegno sulla sostenibilità, la richiesta di forza lavoro professionale si fa sempre più forte.
Secondo le stime dell’Unione Europea, mancano ancora all’appello 11 milioni di lavoratori per raggiungere l’obiettivo di 20 milioni di professionisti delle tecnologie dell’informazione e comunicazione entro il fatidico 2030. Per fare un esempio, la domanda di ingegneri elettronici è circa il doppio del numero dei laureati in quella disciplina. Domanda e offerta, in questo caso, sono molto lontani da potersi sovrapporre.
Cos'è che provoca questa carenza di manodopera qualificata?
La mancanza di specialisti qualificati è particolarmente rilevante nei settori scientifici, tecnologici, ingegneristici, matematici (STEM). Tra le cause, troviamo un ambiente poco competitivo con condizioni di lavoro precarie e orari di lavoro difficili che non si conciliano con la nuove generazioni; l’invecchiamento della popolazione e la conseguente diminuzione dei lavoratori in età lavorativa e lo squilibrio di genere nel mondo del lavoro.
Sempre secondo una stima dell’Unione Europa, le donne rappresentano solo il 17% del totale dei lavoratori del settore ICT. E’ per questo che è imprescindibile focalizzarsi sulla forza lavoro femminile per affrontare la crisi della carenza di manodopera qualificata.
Per superare questa crisi lavorativa è importante che le aziende e i Governi lavorino per migliorare le condizioni di lavoro, per poter trasmettere sicurezza e passione ai propri lavoratori e guidare verso il futuro l’Europa.
E’ anche fondamentale guardare al lavoratore come essere umano a tutto tondo e quindi con bisogni e necessità che vadano oltre le otto ore in azienda. Un esempio? Un’assistenza all’infanzia che sia accessibile e di qualità per poter aiutare le famiglie, e le donne in particolare, a conciliare famiglia e lavoro.
Non serve infine un turnover della manodopera: basta focalizzare i propri lavoratori su formazione e aggiornamento, come momento di arricchimento e sviluppo. La crescita della forza lavoro è simbiotica con lo sviluppo di una azienda.
In particolar modo, citando il Professor William Fornaciari, docente di Sistemi Embedded del Politecnico di Milano, il settore dei sistemi embedded rappresenta “l’invisible computing dell’Industry 4.0 e costituisce la base della piramide dell’industrial IoT”. Per questo è fondamentale trovare e formare manodopera qualificata e costruire una base solida che renda le aziende più efficienti, sostenibili e competitive.
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Robotica e modularità per una fabbrica efficiente
L’automazione robotica sta profondamente ridisegnando il panorama manifatturiero, soprattutto nell’ottica dell’Industry 4.0 e della trasformazione digitale. L'adozione delle nuove tecnologie, sempre più presenti nelle strategie aziendali, apporta infatti importanti benefici alle piccole e grandi industrie, migliorando in primo luogo l’efficienza e la sostenibilità.
La robotica collaborativa trasforma l’ambiente di lavoro, rendendolo più dinamico, flessibile e sicuro. Grazie ai Cobots, i collaborative robots, le forze lavoro - che siano umane o robotiche - collaborano sinergicamente per raggiungere insieme gli obiettivi aziendali.
Grazie all’utilizzo della robotica, le aziende possono dedicare e valorizzare le competenze specifiche dei propri dipendenti e demandare ai robot i compiti più ripetitivi, rischiosi o dove è necessaria una precisione 'sovrumana'.
Con la robotica, una fabbrica più efficiente
Tra gli ambiti dove la robotica può migliorare l’efficienza di un’azienda vi è sicuramente l’assemblaggio di componenti. Grazie alla modularità e flessibilità di programmazione di un Cobot, è possibile implementare una automazione meno rigida rispetto al passato. I macchinari smart possono assemblare oggetti più complessi, affiancando l’operatore nei task dove è richiesta una precisione millimetrica e l’errore umano sarebbe più probabile.
I Cobots possono infatti essere impiegati per affiancare gli operatori, eseguire task ripetitivi o potenzialmente pericolosi. Grazie alle tecnologie di machine learning, i robot si adattano a nuovi compiti, imparando dagli input ricevuti.
Anche la movimentazione di merci e materiali è un ambito dove i robot possono migliorare la produttività ed efficienza. I macchinari smart possono spostare e gestire carichi pesanti, voluminosi, delicati o pericolosi.
Il controllo qualità è un altro settore dove i Cobots sono protagonisti: la precisione e affidabilità di una macchina rispetto ad un operatore è indubbiamente maggiore. Un robot può eseguire un controllo visivo, eseguire misurazioni e al contempo verificare la qualità del prodotto. I difetti vengono prontamente individuati, evitando una produzione fallace che porterebbe un danno produttivo ed economico. Grazie alla loro altissima precisione, i macchinari robotici permettono anche di ridurre gli sprechi e massimizzare l’efficienza produttiva.
Tra i benefici dell’utilizzo dell’automazione robotica, è utile ricordare anche la sicurezza nell’ambiente di lavoro, un tema che merita particolare attenzione. Con l’utilizzo di sensori e tecnologie di Internet of Things, è possibile ridurre il rischio di infortuni sul lavoro. I robots vengono inoltre impiegati in task potenzialmente più pericolosi.
Le tecnologie di MAS Elettronica per la robotica
In MAS Elettronica supportiamo quotidianamente i nostri clienti per poter compiere la transizione digitale e implementare le migliori soluzioni di robotica.
Tra i nostri prodotti studiati per l’automazione industriale, vi parliamo di:
- CPU Aurora IMX8M Plus: CPU con processore neurale dedicato ad applicazioni IA. Una soluzione che garantisce bassa dissipazione, bassi consumi e altissime prestazioni per diverse applicazioni oggi al centro sul mercato Industriale, IOT e mobilità.
- SBC Mina IMX8M Mini/Nano: single board computer indicato per il settore industriale, medicale e automotive dove l’automazione robotica gestisce diverse fasi di lavorazione, produzione e gestione dei prodotti. SBC MINA è pronta all’uso ed è in grado di supportare alti volumi di calcolo.
- SBC Frida IMX8M Mini/Nano: single board computer che, grazie alla forma standard PICO ITX e SMARC 2.0, offre la completa modularità della soluzione adattandosi perfettamente al settore industriale, medicale e automotive.
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Inquinamento digitale, cos'è e soluzioni
È innegabile che le nuove tecnologie abbiano offerto enormi benefici sia nell’ambito industriale che nella vita privata. Un esempio che coglie entrambi gli aspetti è ad esempio la grande diffusione dello smart-working, oppure la continua crescita dell’automazione come anche la transizione all’e-commerce di grandi e piccoli business e il relativamente recente e rapido sviluppo dell’IA. Tuttavia, come tutte le grandi innovazioni, nel complesso dei vantaggi vi sono anche alcuni lati negativi e criticità. Quando sentiamo la parola “inquinamento” la tendenza è quella di pensare subito ai mezzi di trasporto, alle emissioni delle industrie o dei grandi complessi di produzione energetica o anche, specialmente in inverno, ai sistemi di riscaldamento. Forse non tutti sanno che vi è anche un’altra tipologia di inquinamento che sta impattando in misura crescente: l’inquinamento digitale. In questo articolo Sandro Mascetti, il nostro CEO parla di questa tematica andando ad effettuare considerazioni sull’attuale scenario oltre a prendere in esame quali possono essere le azioni da intraprendere e quali quelle già messe in atto per cercare di mitigare l’impatto ambientale della nostra vita quotidiana online.
L’inquinamento digitale, cos’è e cosa comporta
Si è già molto discusso di quanto tutti i tool digitali siano particolarmente energivori e di come la quantità di energia richiesta sia direttamente proporzionale alla loro potenza e capacità operativa. Quando si parla inquinamento digitale si fa quindi riferimento a quello relativo al funzionamento e alla produzione dei dispositivi digitali ma anche al funzionamento dei complessi di stoccaggio ed elaborazione dei dati o ai dispositivi di connessione, trasmissione e streaming delle informazioni. Insomma, dal semplice dispositivo wearable fino ad arrivare al cloud passando per vari tool, lo scenario riguarda tutta la “filiera”. L’intera rete digitale ha quindi un forte impatto, la cosiddetta carbon footprint, l’impronta che tende a diventare gigante nonostante vi siano in atto alcuni provvedimenti per cercare di ridurre l’inquinamento digitale. Tuttavia, vi è da considerare l’aspetto che il comportamento di qualsiasi utente può influire anch’esso positivamente o negativamente.
Adottare una filosofia che preveda di non utilizzare ciò che non sia davvero necessario in quel preciso momento, può portare ad un progressivo cambiamento nella cultura dell’uso dei dispositivi e delle conseguenze positive. Stando a recenti studi che prendono in considerazione la quantità di CO2 riferita all’inquinamento digitale, si raggiunge circa il 4% delle emissioni mondiali annue. Per quanto riguarda l’aspetto energetico, circa il 28% delle emissioni viene prodotto per alimentare il web. Inoltre, le stime per i prossimi anni prevedono un quasi quadruplicamento degli attuali valori. Queste cifre derivano da vari aspetti come ad esempio il più evidente è l’utilizzo dei combustibili fossili per generare e fornire energia a server, data center, e tutto il sistema che consente di mantenere il mondo connesso. È paradossale il fatto che se da un lato la tecnologia ha consentito di digitalizzare i processi e smaterializzare le informazioni non solo a livello lavorativo ma anche ludico e di svago, dall’altro ha aumentato le emissioni in misura superiore di quanto era necessario per produrre ad esempio carta e supporti fisici su cui conservare i dati.
L‘energia non è mai abbastanza
Come accennato, la grandissima sfida da vincere è quella che riguarda l’aspetto energetico necessaria non solo per la connessione e il funzionamento dei dispositivi connessi, per il mantenimento dei dati ma anche per la produzione dei medesimi. Quest’ultimo aspetto va a toccare anche il discorso di recupero delle terre rare attraverso la rigenerazione dei componenti esausti e ha un’importanza crescente in relazione alla crisi delle materie prime, e qui sarebbe necessario aprire un discorso a parte.
Andiamo brevemente a toccare anche l’ambito dello smaltimento e della rigenerazione dei dispositivi elettronici, tema anch’esso di crescente importanza. Siamo al corrente della crisi delle materie prime e dell’incremento dei costi, sappiamo anche che vi è uno sforzo da parte di molti paesi nell’incentivare la filiera della rigenerazione e nella sensibilizzazione dei consumatori. Per poter arrivare all’obiettivo di una completa rigenerazione dei prodotti esausti è necessario disporre di molta energia con la quale effettuare i processi. Gli aspetti energetici vanno quindi a sommarsi con quelli discussi nel paragrafo precedente e rendono componenti e digitalizzazione un percorso assai poco sostenibile.
Quali soluzioni possono contribuire a ridurre l’inquinamento digitale
I provvedimenti che possono essere adottati per mitigare l’inquinamento digitale fanno parte di un insieme di regole e best practice complesse, le quali non mirano soltanto ad attenuare il numero di utenze connesse o la riduzione dei relativi tempi di utilizzo. Proviamo a considerare un “pacchetto” di temi che tutti insieme possono influire in modo significativo.
Riduzione del consumo dei dispositivi
Rispetto al passato, i requisiti dei dispositivi elettronici hanno subito mutamenti radicali e prevedono al giorno d’oggi l’utilizzo di componentistica che ha raggiunto livelli di consumo energetici estremamente bassi. Questo aspetto è assai importante poiché è proprio da questo punto che ha origine una nuova filiera meno energivora.
Maggiore sfruttamento delle energie green ed energy harvesting
L’utilizzo delle energie rinnovabili è sempre sotto i riflettori, specialmente dopo le vicende geopolitiche che hanno innalzato il prezzo dei gas naturali ultimamente usati in larga misura per la produzione energetica. Inoltre è noto che server e data center convertono parte dell’energia consumata in calore; questo calore che andrebbe altrimenti perso può essere sfruttato per produrre, sebbene in misura minore, altra energia. E in tema di raffreddamento esistono sistemi che non fanno uso di aria condizionata.
Riprogettazione della filiera produttiva
Unitamente all’uso delle energie green e all’energy harvesting va ripensata in modo profondo la filiera produttiva dei dispositivi. Ciò risulta critico e in antitesi con i paradigmi di produzione che finora sono stati utilizzati ma che tuttavia dovrà essere preso in considerazione, anche in relazione alle normative in fatto di emissioni che diventeranno via via sempre più stringenti. Si può ad esempio ipotizzare di fabbriche di componentistica o dispositivi che implementino al loro interno aree per la rigenerazione degli esausti; in questo modo si creerà un “chilometro zero” per le materie prime rigenerate andando a ridurre anche le emissioni per la logistica con i trasporti verso aziende terze non più necessari.
Utilizzo consapevole e responsabile
Tutte le azioni fin qui menzionate sarebbero pressochè inutili se prima non si promuove un cambio netto di mentalità da parte dell’utenza. Si continua a dire che siamo in piena transizione energetica il che prevede tutta una serie di cambiamenti. Tuttavia questi cambiamenti devono avvenire in primis nelle abitudini. Molti anni fa la pubblicità progresso incentivava al risparmio sull’utilizzo dell’illuminazione domestica… Questo criterio non è mutato, sono soltanto variate le circostanze. Ad esempio, i meeting e le videoconferenze la cui frequenza è aumentata vertiginosamente durante la pandemia, sono servizi energivori. L’accorgimento di tenere la telecamera spenta durante l’intera trasmissione, può ridurre l’inquinamento del 96%, oppure spegnere i dispositivi oppure interrompere la connessione se l’utilizzo non è necessario. Questi sono semplici esempi di come può cambiare la cultura energetica di ognuno.
Il contributo di MAS Elettronica a supporto della tecnologia e dell'inquinamento
MAS Elettronica progetta schede, processori e tecnologie digitali che garantiscono ottime prestazioni ma che al contempo devono avere un impatto ridotto sull’ambiente. Oltre ai consumi contenuti, è altrettanto importante avere un monitoraggio preciso dell’energia assorbita. A questo scopo MAS Elettronica ha messo a punto uno Smart Gateway Controller dedicato a tutte le applicazioni di Smart Energy e IoT, tecnologie che consentono il rilevamento, il monitoraggio e la gestione costante dei consumi.
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