人工智能技術(shù)在新型冠狀病毒肺炎疫情防控工作中的應(yīng)用及啟示

蔡耀婷，宋錦平

（四川大學(xué)華西醫(yī)院,四川610041）

2019 年12 月，新型冠狀病毒肺炎病例在武漢出現(xiàn)，2020 年1 月20 日，國家衛(wèi)生健康委員會(huì)將新型冠狀病毒肺炎納入《中華人民共和國傳染病防治法》規(guī)定的乙類傳染病，并采取甲類傳染病的預(yù)防、控制措施[1-2]。截至2020 年2 月12 日24：00，全國新型冠狀病毒肺炎確診病例52 526 例，死亡1 367 例[3]。面對(duì)疫情全面暴發(fā)的嚴(yán)峻形勢，醫(yī)療防護(hù)物資緊缺，醫(yī)護(hù)人員高強(qiáng)度負(fù)荷，疫苗和新藥亟待研發(fā)，公眾居家恐慌，疫區(qū)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源匱乏等,人工智能（artificial intelligence，AI）利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在疫情防控的關(guān)鍵作用逐漸顯現(xiàn)，如機(jī)器人配送物資，5G 網(wǎng)絡(luò)查房問診，大數(shù)據(jù)助力新藥研發(fā)，遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診，智能篩查疑似病例，云平臺(tái)辦公和在線學(xué)習(xí)。本研究對(duì)人工智能技術(shù)在此次疫情中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行綜述，旨在凸顯人工智能在疫情防控中的優(yōu)勢，為今后人工智能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供參考。

1 概述

人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，由計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息學(xué)、語言學(xué)、控制論、心理學(xué)、語言學(xué)等多學(xué)科相互融合發(fā)展起來的，旨在對(duì)人的思維、學(xué)習(xí)、知識(shí)儲(chǔ)存過程進(jìn)行模擬和系統(tǒng)應(yīng)用[4]。人工智能技術(shù)企圖通過挖掘智能的實(shí)質(zhì)，生產(chǎn)出新的類似人腦且能做出快速反應(yīng)的機(jī)器，涵蓋算法、芯片、軟硬件平臺(tái)和應(yīng)用[5]。

人工智能的核心是算法，基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)及計(jì)算能力，該領(lǐng)域的主要研究包括自然語言、機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別技術(shù)、語言識(shí)別技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)等[6-7]。隨著人工智能技術(shù)的逐漸成熟，開展智慧醫(yī)療成為醫(yī)療領(lǐng)域的熱點(diǎn)，也是今后發(fā)展和優(yōu)化醫(yī)療服務(wù)的趨勢[8]。目前，該技術(shù)在我國醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用才剛剛起步，并未廣泛投入使用，此次新型冠狀病毒肺炎疫情的防控，給人工智能技術(shù)的開拓應(yīng)用提供了一個(gè)實(shí)戰(zhàn)平臺(tái)，讓我們看到了人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的巨大潛力和重大價(jià)值。

2 人工智能技術(shù)在新型冠狀病毒肺炎疫情防控中的應(yīng)用

2.1 醫(yī)療輔助機(jī)器人 醫(yī)療輔助機(jī)器人的開發(fā)應(yīng)用一直是人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用中備受關(guān)注的一大領(lǐng)域[9]。廣東省人民醫(yī)院在抗擊新型冠狀病毒肺炎疫情防控工作中引進(jìn)了2 名機(jī)器人“新員工”，主要承擔(dān)送藥、送餐、回收被服和醫(yī)療垃圾、實(shí)時(shí)影像監(jiān)控病區(qū)動(dòng)態(tài)等工作；它們集成先進(jìn)的無人駕駛技術(shù)，可自主識(shí)別地圖和工作環(huán)境，自主避開障礙物，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的物資配送，每臺(tái)機(jī)器人相當(dāng)于3 名配送員，減少了醫(yī)務(wù)人員進(jìn)入隔離區(qū)的頻次，在提高配送效率的同時(shí)降低了臨床工作人員交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。火神山醫(yī)院投入使用了一批醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人——“豹小弟”，它們分工明確，承擔(dān)著紅外測溫、發(fā)熱問診、引領(lǐng)病人、初步診療、化驗(yàn)單遞送、藥品運(yùn)輸?shù)裙ぷ?，代替了醫(yī)護(hù)過程中簡單重復(fù)且耗力的工作，在減輕醫(yī)護(hù)人員工作量的同時(shí)，減少了醫(yī)護(hù)人員在診療過程中交叉感染的機(jī)會(huì)。這次疫情中投入使用的不止是醫(yī)療機(jī)器人，還有物流機(jī)器人，京東物流的智能配送機(jī)器人、蘇寧的無人智慧物流倉在武漢市醫(yī)療物資的打包、分揀、配送中發(fā)揮了高效的作用。

2.2 大數(shù)據(jù)分析 我國經(jīng)歷了嚴(yán)重急性呼吸綜合征（SARS）、甲型H5N1 禽流感、甲型H1N1 流感疫情等突發(fā)公共衛(wèi)生事件，此次新型冠狀病毒肺炎疫情的防控工作雖然挑戰(zhàn)艱巨，但比以往任何一次疫情所能調(diào)動(dòng)的科技資源的水平都高，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用為新型冠狀病毒肺炎疫情的防控工作提供了數(shù)據(jù)支撐，利于國家疫情防控工作制定精準(zhǔn)、有效的決策，實(shí)時(shí)識(shí)別和監(jiān)控高危人群，避免了疫情的進(jìn)一步擴(kuò)散。另一方面，疫情數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新和公開發(fā)布，避免了謠言及公眾因不了解實(shí)情相互猜疑引起的恐慌。面對(duì)節(jié)后復(fù)工這一節(jié)點(diǎn)的來臨，各省市政府機(jī)構(gòu)都在積極利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，精準(zhǔn)掌握各疫區(qū)人員的流動(dòng)動(dòng)態(tài)，定向指導(dǎo)各類人群的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，合理安排居家隔離及至醫(yī)院就診。此外，大量的數(shù)據(jù)分析也為此次新型冠狀病毒肺炎新藥和疫苗的研發(fā)提供了數(shù)據(jù)支持，利用人工智能的超大計(jì)算力，為大規(guī)模文獻(xiàn)篩選、病毒基因測序、蛋白篩選等研發(fā)工作節(jié)省了研發(fā)時(shí)間。醫(yī)療衛(wèi)生及互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)＜冶硎?，利用互?lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)對(duì)重大公共衛(wèi)生突發(fā)事件進(jìn)行群防群控，是未來疫情防控的關(guān)鍵手段和重要支撐。

2.3 遠(yuǎn)程醫(yī)療 遠(yuǎn)程醫(yī)療以遠(yuǎn)程信息（包括影像、圖片、文字、音視頻）的傳送和交流為主，從“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念來看不算新技術(shù)，但由于醫(yī)療體制和技術(shù)本身的限制，在醫(yī)療領(lǐng)域并未廣泛應(yīng)用[10]。此次疫情下遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的應(yīng)用讓我們看到了它不可估量的價(jià)值。面對(duì)新型冠狀病毒肺炎疫情的不斷蔓延，被隔離的病人陷入了極度的恐慌和焦慮情緒，將遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)引入病區(qū)，展現(xiàn)出不可估量的應(yīng)用價(jià)值。①寬慰病人：隔離病人需要的更多是被安慰和關(guān)心，醫(yī)生通過遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程查房，除了了解病人病情，更多的是同病人交流，給予適當(dāng)人文關(guān)懷，減輕病人的恐慌和抵觸情緒。②緩解物資緊缺：遠(yuǎn)程診療可以減少醫(yī)務(wù)人員同病人的直接接觸，減少防護(hù)用品的使用，緩解防護(hù)物資的緊缺。③遠(yuǎn)程會(huì)診：基于5G 網(wǎng)絡(luò)，疫區(qū)的新型冠狀病毒肺炎急重癥病人通過遠(yuǎn)程醫(yī)療向其他省市臨床醫(yī)療中心尋求幫助，獲取了遠(yuǎn)程診療意見，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源的互通。由此可見，遠(yuǎn)程醫(yī)療的有序開展有利于優(yōu)化隔離病房的病人管理，安撫隔離病人的緊張情緒，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下基層，更好地普及醫(yī)學(xué)知識(shí)，進(jìn)行專業(yè)的心理疏導(dǎo)，從而緩解公眾的緊張情緒。

2.4 人工智能檢測 此次疫情防控期間，人工智能測溫儀也因地制宜，投入使用。它通過溫感攝像頭、人臉識(shí)別、熱成像體溫檢測系統(tǒng)，能夠在2 m 內(nèi)快速采集體溫，并將身份信息和體溫匹配形成數(shù)據(jù)表，一旦識(shí)別出疑似發(fā)熱者，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)報(bào)警，幫助工作人員及時(shí)、準(zhǔn)確鎖定發(fā)熱人員。人工智能測溫儀可以在1 min 內(nèi)實(shí)現(xiàn)200～300 人同時(shí)通過單行道進(jìn)行快速體溫檢測，同時(shí)升級(jí)了人臉識(shí)別系統(tǒng)，即使被檢測者佩戴口罩，也能實(shí)現(xiàn)快速篩查。目前已在部分醫(yī)院、火車站、機(jī)場等人群密集場所投入使用，具有高效、安全、可靠等特點(diǎn)，能夠節(jié)省人力，減少體溫監(jiān)測人員的感染風(fēng)險(xiǎn)，滿足了疫情防控的需要。此外，一些輔助診斷的智能評(píng)價(jià)體系也正式上線，如上海公共衛(wèi)生臨床中心應(yīng)用的新型冠狀病毒肺炎智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，從新型冠狀病毒肺炎病人CT 影像中提取智能參數(shù)，可對(duì)肺炎嚴(yán)重程度進(jìn)行自動(dòng)量化評(píng)估，為醫(yī)生評(píng)估CT 影像提供參考。

2.5 云平臺(tái) 當(dāng)前疫情形勢嚴(yán)峻，減少外出、避免人員聚集是對(duì)疫情傳播最有效的遏制，在疫情防控的總體部署下，出現(xiàn)了新的辦公和學(xué)習(xí)模式，眾多企業(yè)在節(jié)后復(fù)工時(shí)采取遠(yuǎn)程辦公模式，單位通過云平臺(tái)組織網(wǎng)絡(luò)會(huì)議，員工通過云平臺(tái)進(jìn)行居家辦公；此外，教育部也連續(xù)下發(fā)通知，要求延期開學(xué)并開展網(wǎng)上教學(xué)，老師和學(xué)生通過線上教學(xué)、云課堂實(shí)現(xiàn)師生間的在線學(xué)習(xí)和交流。

3 啟示

此次新型冠狀病毒肺炎的確診人數(shù)已經(jīng)超過了SARS，而且新型冠狀病毒肺炎的潛伏期較長，傳播力也較SARS 強(qiáng)，但值得慶幸的是，我國現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)水平已遠(yuǎn)超SARS 時(shí)期，可以調(diào)動(dòng)更廣闊、更先進(jìn)的科技資源和技術(shù)力量。人工智能技術(shù)的應(yīng)用在抗擊新型冠狀病毒肺炎疫情中發(fā)揮了積極作用，它不再只是停留在人們概念里的高新技術(shù)，從醫(yī)療輔助機(jī)器人、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能檢測的設(shè)想到變?yōu)橐粋€(gè)個(gè)切實(shí)可行的案例，人工智能彰顯了它在醫(yī)療領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景。隨著人口老齡化的出現(xiàn)和慢性病病人數(shù)量的逐年上升，公眾對(duì)醫(yī)療健康的需求不斷增加，人工智能在臨床的應(yīng)用能夠解放人力、提高效率，讓有限的醫(yī)療資源發(fā)揮最大的價(jià)值。