人工智能與物聯(lián)網(wǎng)對(duì)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的影響

盧松齡

(澳門(mén)科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院，澳門(mén) 999078)

2019年末，我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)在全國(guó)GDP指標(biāo)中的占比約為5%，較發(fā)達(dá)國(guó)家仍有很大的上升空間。人們生活水平持續(xù)提升，但老齡化問(wèn)題日益突出，人口患病率持續(xù)增長(zhǎng)，至居民保健意識(shí)也迅速增強(qiáng)，醫(yī)療衛(wèi)生需求正在快速擴(kuò)大。應(yīng)加強(qiáng)醫(yī)療領(lǐng)域體制的深化改革，重視醫(yī)療行業(yè)企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，積極推動(dòng)現(xiàn)代醫(yī)療邁向智能化。人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是近年來(lái)的前沿科技成果，相關(guān)技術(shù)問(wèn)世后迅速在不同領(lǐng)域不同行業(yè)實(shí)現(xiàn)了快速推廣。醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域同樣加快了應(yīng)用人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，探究人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的影響，具有積極的應(yīng)用意義。

1 人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1 人工智能

人工智能簡(jiǎn)稱為AI，是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要分支，其通過(guò)科學(xué)技術(shù)催化了人類(lèi)智能在機(jī)械層面的延伸。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，AI在機(jī)器人作業(yè)、語(yǔ)言或圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理或?qū)＜蚁到y(tǒng)賦能等方面的研究與實(shí)踐應(yīng)用取得了顯著成就。基于AI技術(shù)的機(jī)械系統(tǒng)可以模擬人類(lèi)思考，發(fā)揮出超越人類(lèi)的智能水平，因此獲得了廣泛的推廣與應(yīng)用。AI研究和應(yīng)用的重點(diǎn)是機(jī)器學(xué)習(xí)，即利用算法讓機(jī)器解析數(shù)據(jù)并完成對(duì)真實(shí)事件的預(yù)測(cè)或決策。AI技術(shù)的未來(lái)發(fā)展應(yīng)關(guān)注其底層技術(shù)優(yōu)化，進(jìn)一步提升關(guān)鍵技術(shù)功能。目前，可將AI關(guān)鍵技術(shù)分為7類(lèi)，如表1所示。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)稱為IOT，也被稱為Web of Things，主要是利用有效的科學(xué)技術(shù)或裝置在連接目標(biāo)對(duì)象后對(duì)全部對(duì)象信息進(jìn)行采集，并與互聯(lián)網(wǎng)融合形成新的大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)主要包括傳感器及傳感技術(shù)、紅外感應(yīng)器、氣體感應(yīng)器、激光掃描器、RFID技術(shù)、GPS技術(shù)等具有信息感應(yīng)或傳輸?shù)募夹g(shù)或裝置。主要技術(shù)如圖1所示。

表1 AI關(guān)鍵技術(shù)描述Tab.1 Description of key AI technology

圖1 物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)Fig.1 Main technology of internet of things

物聯(lián)網(wǎng)可對(duì)任何一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)互連的對(duì)象或監(jiān)控過(guò)程執(zhí)行數(shù)據(jù)采集功能，所采集的數(shù)據(jù)包含但不限于聲、光、電、力、熱、化學(xué)、生物、位置坐標(biāo)等信息。物聯(lián)網(wǎng)的誕生與發(fā)展?jié)M足了人類(lèi)與物品及網(wǎng)絡(luò)之間的多維度互連，增強(qiáng)了識(shí)別和管控效果。物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)并不矛盾，它們是相互依存的，若離開(kāi)了后者，則前者無(wú)法實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)需要建立在互聯(lián)網(wǎng)之上，將互聯(lián)網(wǎng)的用戶端進(jìn)行延伸，擴(kuò)展為所有物品，從而在所有物品之間打造信息交換渠道。

1.3 人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)聯(lián)性

物聯(lián)網(wǎng)可分成感知、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用三個(gè)層次，并在應(yīng)用中體現(xiàn)全息感知、穩(wěn)定運(yùn)輸、智慧處理等特點(diǎn)。因此，物聯(lián)網(wǎng)與人工智能有一定的相通之處，兩者具有一定的關(guān)聯(lián)性。

物聯(lián)網(wǎng)感知層。一般是在技術(shù)應(yīng)用中引入RFID技術(shù)、傳感器、GPS、二維碼、攝像頭等來(lái)感知目標(biāo)對(duì)象信息，借助M2M終端設(shè)施與網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)通信連接。其中，RFID技術(shù)最為常見(jiàn)，其基于空間耦合原理可以實(shí)現(xiàn)隔空信息傳輸。RIFD系統(tǒng)主要包括傳送裝置、接收裝置、微型處理器、天線及標(biāo)簽等。人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)獲取、自動(dòng)推理、方法搜索等內(nèi)容可與物聯(lián)網(wǎng)感知層特點(diǎn)相匹配，提升數(shù)據(jù)感知和搜集效率。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層。該層對(duì)感知層收集識(shí)別的信息進(jìn)行處理和傳遞，可形成關(guān)于物品或傳感器的龐大數(shù)據(jù)庫(kù)。網(wǎng)絡(luò)層使用無(wú)線通信基站進(jìn)行信號(hào)傳輸，從2G到5G網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)帶寬持續(xù)增大，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率也在飛速提升，大大增加了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在該層的體系架構(gòu)中不能缺少區(qū)域性的物聯(lián)網(wǎng)管理中心及物聯(lián)網(wǎng)信息中心，其中，管理中心主要負(fù)責(zé)編碼、認(rèn)證、計(jì)算等，物聯(lián)網(wǎng)信息中心則進(jìn)一步加強(qiáng)信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，提升計(jì)算能力集的載入運(yùn)行能力。該層的數(shù)據(jù)處理與傳遞與人工智能領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)計(jì)算、知識(shí)處理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家系統(tǒng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用關(guān)聯(lián)。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層。該層著重考量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的實(shí)際需求，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)的智能化應(yīng)用，可持續(xù)擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)在公共安全、三農(nóng)建設(shè)、城市管理、工業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能交通、智慧家居等場(chǎng)景的智能化傳感功能的發(fā)揮。通過(guò)對(duì)不同目標(biāo)對(duì)象的信息分析和處理，可針對(duì)物品功能、變化需求等制定新的服務(wù)模式，為智能化決策和控制提供技術(shù)支撐。人工智能中有關(guān)計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)言或圖像識(shí)別等技術(shù)的研究，同樣通過(guò)算法的合理性來(lái)解析數(shù)據(jù)并對(duì)事件制定決策，因此兩者在智能化應(yīng)用中都可發(fā)揮可靠的作用。

可以將人工智能與物聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)關(guān)聯(lián)性建立關(guān)系圖，如圖2所示。

圖2 人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)聯(lián)性示意圖Fig.2 Schematic diagram of the relationship between artificial intelligence and internet of things technology

2 人工智能與物聯(lián)網(wǎng)對(duì)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的影響

以人工智能為主導(dǎo)的醫(yī)療智能化應(yīng)用領(lǐng)域不斷細(xì)分，加快了其在醫(yī)學(xué)機(jī)器人、醫(yī)用虛擬助理、醫(yī)療病理診斷、遠(yuǎn)程輔助診療、醫(yī)學(xué)影像識(shí)別、生物醫(yī)藥智能研發(fā)、健康管理評(píng)估、疫情大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等方面的智能化升級(jí)。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為主導(dǎo)的智能社區(qū)醫(yī)療服務(wù)、社區(qū)健康管理等項(xiàng)目正在不斷發(fā)揮社會(huì)價(jià)值，在藥品生產(chǎn)、藥品溯源、藥品配送、家庭醫(yī)療保障、遠(yuǎn)程疫情監(jiān)測(cè)等方面都發(fā)揮了積極作用。其中，智能社區(qū)醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)已得到開(kāi)發(fā)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了成果應(yīng)用，其技術(shù)框架如圖3所示。

圖3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能社區(qū)醫(yī)療服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)框架Fig.3 Technical framework of intelligent community medical service application system based on internet of things technology

2.1 有效促進(jìn)醫(yī)療就診流程的智能化

人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以為居民就診帶來(lái)更多的實(shí)惠和便利。特別是針對(duì)居民就診流程，先進(jìn)技術(shù)的引入將化解看病流程復(fù)雜等難題。居民通過(guò)手機(jī)等智能終端進(jìn)入預(yù)約掛號(hào)流程后，可直接出現(xiàn)導(dǎo)診機(jī)器人和患者進(jìn)行溝通互動(dòng)，掌握患者病情后，及時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的醫(yī)療信息準(zhǔn)確預(yù)判患者需要的科室并完成預(yù)約掛號(hào)。若居民要在門(mén)診就醫(yī)，醫(yī)生可借助語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)與患者交流，及時(shí)錄入病歷，降低醫(yī)生的工作量，使其更專(zhuān)注地為患者服務(wù)?？梢?jiàn)，AI與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使遠(yuǎn)程醫(yī)療變得更加暢通便利，使醫(yī)患關(guān)系更加親密，大大提升了居民看病就醫(yī)效率，克服了醫(yī)療資源配置不均的難題。

2.2 科學(xué)推進(jìn)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷的智能化

AI與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可為醫(yī)生臨床診斷提供更多的科學(xué)數(shù)據(jù)，針對(duì)性地提供可靠技術(shù)與工具支撐。如國(guó)外某醫(yī)療研究機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的智能機(jī)器人，可向臨床醫(yī)生出具有關(guān)放射學(xué)的專(zhuān)業(yè)建議，機(jī)器人通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)及RFID等技術(shù)，根據(jù)臨床醫(yī)生需求，提供大量醫(yī)學(xué)案例，整合數(shù)據(jù)指標(biāo)及臨床研究，大幅度提升了醫(yī)療質(zhì)量。AI特有的智能算法若結(jié)合配置高精度傳感功能的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，還可大大降低某些特殊病癥的誤診率。

2.3 合理驅(qū)動(dòng)醫(yī)療藥物研發(fā)的智能化

醫(yī)療藥物的研發(fā)需要不斷對(duì)各種小分子化合物進(jìn)行篩選、重組、分析、排除，這個(gè)過(guò)程若應(yīng)用AI與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可大大提升各種數(shù)據(jù)的處理效率和分析準(zhǔn)確度，增強(qiáng)藥物研發(fā)的智能化。如IBM的Waston機(jī)構(gòu)與輝瑞藥業(yè)共同開(kāi)展的新抗癌藥物研發(fā)工作，大量使用了AI機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理和認(rèn)知推理等技術(shù)，在藥物生產(chǎn)線上使用各種傳感器及無(wú)線射頻技術(shù)，增加了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用滲透，不斷壓縮藥物臨床試驗(yàn)周期，控制研發(fā)成本，提升了藥物研發(fā)的智能化。

2.4 全面發(fā)展醫(yī)療服務(wù)模式的個(gè)性化

AI與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步推動(dòng)了個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)模式的形成。如在物聯(lián)網(wǎng)智能社會(huì)醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)中，大數(shù)據(jù)可分析總結(jié)出患者對(duì)個(gè)性化醫(yī)療護(hù)理的需求，基于AI技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究了護(hù)理機(jī)器人，彌補(bǔ)了個(gè)性化醫(yī)療護(hù)理的不足。社區(qū)居民病情診斷方面，AI與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用可幫助患者在家中自行完成身體指標(biāo)數(shù)據(jù)采集，并由計(jì)算機(jī)完成健康檔案登記和整理，整理過(guò)程中，AI會(huì)對(duì)出現(xiàn)異常的特殊指標(biāo)進(jìn)行預(yù)警提示，讓醫(yī)生可以針對(duì)性地為患者提供個(gè)性化、人性化的專(zhuān)項(xiàng)治療。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，其對(duì)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將產(chǎn)生積極影響。應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，避免出現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)泄露等安全問(wèn)題，全面提升醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。