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salute

Digitale per la disabilità: l’aiuto che arriva da app e intelligenza artificiale

Un’app per superare il disagio e la difficoltà di muoversi in carrozzina: ecco come, grazie a un approccio collaborativo e a un algoritmo di AI, si può generare un percorso di navigazione privo di ostacoli e barriere per permettere all’utente disabile di usufruire di servizi al pari delle persone che non hanno limitazioni

04 Dic 2018

Sara Comai

docente, DEIB - Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria Politecnico di Milano

Emanuele De Bernardi

Fabio Salice

docente, DEIB - Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria Politecnico di Milano


Un aiuto dalla tecnologia gratuita per aiutare le persone con disabilità motorie a muoversi in città superando barriere e ostacoli (scale, salite, buche, marciapiedi senza scivoli, macchine parcheggiate, cartelli stradali posizionati male) grazie alle segnalazioni degli utenti del servizio, che rendono disponibile la loro esperienza

Marco è una persona con importanti disabilità motorie e si muove nella città di Milano con una carrozzina elettrica. Anche quando riesce a muoversi in modo autonomo e indipendente i suoi spostamenti richiedono tempi elevati: “Quando chi non ha disabilità motoria parte da casa, stima un tempo per raggiungere un obiettivo e, solitamente, lo rispetta. Per fare quello stesso percorso io devo raddoppiare o triplicare i tempi… e non è neppure detto che riesca a raggiungere il mio obiettivo”.

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, circa il 15% della popolazione mondiale ha una qualche forma di disabilità e visitare o spostarsi in città è una delle principali preoccupazioni per le persone con difficoltà motorie.

Disabilità motoria e accessibilità

Quando si parla di disabilità motoria, si parla delle difficoltà che limitano la capacità di movimento di una persona. La Convenzione O.N.U. sui diritti delle persone con disabilità, ratificata dal Parlamento italiano nel 2009, identifica la disabilità come “il risultato dell’interazione tra persone con minorazioni e barriere attitudinali ed ambientali, che impedisce la loro piena ed efficace partecipazione nella società su una base di parità con gli altri” e stabilisce che è un dovere preservare il diritto di ognuno alla libertà di movimento migliorando l’accessibilità di ogni spazio, incrementando la possibilità di muoversi liberamente e permettendo all’utente disabile di usufruire di servizi al pari delle persone che non hanno limitazioni.

Attraversare una città è facile per chi non si scontra con barriere e ostacoli; ma scale, salite, buche, marciapiedi senza scivoli, macchine parcheggiate, cartelli stradali posizionati male, per chi si muove con una carrozzina, sono spesso la fine di un percorso l’inizio della ricerca di un tragitto alternativo. Basta poco per sperimentare il disagio e le difficoltà di chi si muove con una carrozzina: è sufficiente provare ad evitare di scendere da un marciapiede se non ha uno scivolo, evitare tutte le scale, utilizzare sempre ascensori, non passare tra un paletto ed un altro o schiacciarsi contro un muro per superare una macchina parcheggiata male.

L’aiuto che può arrivare dalla tecnologia

Un aiuto potrebbe arrivare da un sistema di navigazione che tenga in conto sia delle caratteristiche degli utenti sia dell’accessibilità dei tratti urbani, degli edifici, dei mezzi di trasporto. Tuttavia, tenere traccia dei percorsi accessibili, rilevare i cambiamenti dei tratti urbani, mantenere aggiornata l’informazione legata all’accessibilità e farlo in modo sostenibile è una attività complessa; questa è la sfida che la tecnologia può accettare.

Maps for Easy Paths (MEP) è un sistema che supera i limiti degli attuali approcci, basati principalmente sulla raccolta statica di dati, attraverso un approccio collaborativo: il tracciamento dei percorsi accessibili è prodotto direttamente dagli utenti finali attraverso la raccolta dei dati di movimento rilevati dai sensori che sono comunemente disponibili nei dispositivi mobili. In questo modo, l’accessibilità dei percorsi urbani è definita attraverso il contributo attivo degli utenti finali (e da eventuali volontari) che rendono disponibile la loro esperienza a tutta la comunità. Il principio è che il percorso fatto da una persona con una specifica disabilità è anche accessibile per altre persone che hanno un grado di disabilità uguale o minore rispetto alla sua e che, inoltre, un insieme di percorsi accessibili siano la base per ottenerne altri. In sostanza, la raccolta automatica e partecipativa di dati permette di identificare e manutenere i percorsi accessibili senza la necessità di specifiche, costose e ripetute indagini sul terreno.

MEP include una serie di strumenti per il tracciamento, la ricostruzione automatica dei percorsi e il loro utilizzo. In particolare, un’applicazione mobile (MEP Traces) permette la memorizzazione automatica di un insieme di dati generati dai sensori come la stima della posizione, le accelerazioni, l’orientamento; un sistema di elaborazione remoto (in cloud) li riceve e li trasforma in informazioni sui percorsi effettuati dagli utenti e sulla loro accessibilità (grazie ad algoritmi di filtraggio, adattamento alle mappe, algoritmi di machine learning); un’applicazione mobile (MEP APP) che consente di generare un percorso di navigazione da un punto ad un altro evitando gli ostacoli che si possono segnalare con entrambe le applicazioni.

Una “fusione” di dati per un servizio accurato

I dati prodotti dal GPS integrato in un generico dispositivo mobile sono poco precisi e, a volte, anche inaccurati. Per migliorare la qualità della ricostruzione del percorso, i punti GPS sono “fusi” con i dati generati da altri sensori di movimento disponibili nei dispositivi mobili, come quelli generati dall’accelerometro, dal magnetometro e dai giroscopi. La “fusione” di questi dati, corredati anche dal tempo in cui sono stati rilevati, produce una sequenza di nuovi punti di localizzazione di maggior precisione e accuratezza. Questi nuovi punti non sono ancora accurati come sarebbe necessario. Per raffinare ulteriormente l’informazione i percorsi vengono corretti in base ai dati relativi alla mappa sulla quale l’utente si sta muovendo: utilizzando le informazioni cartografiche si vincola il tratto urbano tracciato dall’utente alle informazioni sugli edifici contenute nel database OpenStreetMap (Una nota: OpenStreetMap (OSM) è un progetto collaborativo, a licenza libera, finalizzato a creare mappe a contenuto libero a cui tutti possono contribuire attraverso l’arricchimento e/o la correzione dei dati. I dati sono utilizzabili liberamente per qualsiasi scopo con il solo vincolo di citare la fonte e usare la stessa licenza per eventuali lavori derivati dai dati di OSM.)

Il processo di correzione dei dati appena descritto è eseguito in remoto, su cloud, e richiede qualche minuto.

Tutti gli effetti della partecipazione

La partecipazione diretta da parte dell’utente finale non riguarda solo l’identificazione e la segnalazione delle caratteristiche di accessibilità dei percorsi urbani: l’utente viene coinvolto anche per nel processo di validazione e di manutenzione della base dati.

La presenza di più acquisizioni, cioè di dati prodotti in momenti diversi da uno o più utenti che hanno fatto tratti di percorso comuni, sono utilizzati per ulteriori raffinamenti. Un esempio è riportato nella figura seguente dove i punti in verde rappresentano alcune acquisizioni.

Un algoritmo di intelligenza artificiale analizza i risultati delle differenti acquisizioni, identifica quelle parti che con più elevata probabilità sono comuni a tutte le traiettorie e genera un sottoinsieme di nodi (in figura sono indicati in blu) che rappresentano con elevata probabilità la traiettoria accessibile.

I punti di accesso cambiano, si trasformano (lavori in corso, abbattimenti di barriere, introduzione di ostacoli, …) obbligando ad una costante manutenzione della base di dati. La validità delle informazioni nel tempo, la volatilità dei dati, è un problema generale di molte applicazioni. MEP prevedrà un meccanismo che associa ai tratti urbani una validità temporale simile a quello utilizzato dalle formiche, la cui comunicazione è basata su messaggi chimici che decadono nel tempo. Utilizzando i meccanismi di “decadimento del grado di accessibilità”, ogni singolo tratto urbano avrà un grado di affidabilità che verrà utilizzato dal motore di navigazione per raggiugere un obiettivo con maggiore probabilità e una base di dati costantemente aggiornata e precisa.

Come segnalare degli ostacoli

L’applicazione permette anche di segnalare ostacoli e di posizionarli automaticamente sulla mappa. L’interfaccia è semplice per permettere all’utente di svolgere l’operazione di segnalazione in modo immediato ed agevole. Sono stati inseriti gli ostacoli più comuni: strada bloccata, scalini, salite, etc. Selezionando un tipo di ostacolo è possibile segnalare se è permanente o temporaneo, qual è il grado di difficoltà (tre livelli) e aggiungere anche una foto.

L’APP è gratuita, il servizio è gratuito. Un solo costo: la partecipazione attiva di chi crede nel servizio.

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