IEEE x ATEC

IEEE x ATEC科技思享會是由專業(yè)技術(shù)學(xué)會IEEE與前沿科技探索社區(qū)ATEC聯(lián)合主辦的技術(shù)沙龍。邀請行業(yè)專家學(xué)者分享前沿探索和技術(shù)實踐，助力數(shù)字化發(fā)展。

隨AI技術(shù)的不斷深入發(fā)展，醫(yī)學(xué)人工智能應(yīng)用如雨后春筍般迅速涌現(xiàn)，在醫(yī)療領(lǐng)域遍地開花。AI具有智能化、自動化的特點，能夠通過強(qiáng)大算力解鎖復(fù)雜數(shù)據(jù)、處理海量數(shù)據(jù)，在醫(yī)學(xué)變革過程中發(fā)揮著無與倫比的重要作用。IEEE x ATEC科技思享會第三期會議特邀四位嘉賓圍繞“AI驅(qū)動下的醫(yī)學(xué)變革—從生命科學(xué)到醫(yī)療管理”獨立TALK。

以下是英特爾中國研究院副院長、IEEE WIE北京分會技術(shù)主席王鵬老師的演講《面向智慧康養(yǎng)的運動能力評估、篩查和交互》。

演講嘉賓 | 王 鵬

英特爾中國研究院副院長

IEEE WIE北京分會技術(shù)主席

《面向智慧康養(yǎng)的運動能力評估、篩查和交互》

大家好，非常感謝IEEE x ATEC科技思享會的邀請。我是來自于英特爾中國研究院的王鵬。今天給大家介紹一下我們圍繞系統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練做的一些工作，希望以后有機(jī)會也能跟大家做一些深入的技術(shù)交流。

首先介紹一下我自己，我博士期間主要圍繞多媒體和人機(jī)交互。我在二十多年前所做的工作是基于內(nèi)容的視頻理解和分析。今天我們看到很多視頻網(wǎng)站、短視頻和視頻編輯在這方面的應(yīng)用非常廣泛。我工作后主要是在工業(yè)界實驗室做一些科研創(chuàng)新和商業(yè)落地，基本上每隔幾年就會調(diào)整一下技術(shù)方向，比如2010年時做過跟增強(qiáng)現(xiàn)實有關(guān)的一些工作Augmented Reality，之后幾年也做過一些可穿戴設(shè)備、服務(wù)機(jī)器人的云平臺融合的創(chuàng)新。最近兩年，我圍繞智慧健康這一領(lǐng)域做一些合作。

除了科研背景、工作經(jīng)歷外，我業(yè)余時間也會參與一些社區(qū)和志愿者的活動，包括像IEEE全球的工程師協(xié)會，中國計算機(jī)協(xié)會CCF, 還有像LeanIn這樣的一些女性領(lǐng)導(dǎo)力的圈子，主要是推動一些多元化和包容性方面的工作。

先介紹一下英特爾。英特爾這家公司可以說是數(shù)字世界的底層基礎(chǔ)設(shè)施的支撐。它的商業(yè)模式是把沙子這樣地球上最普遍的元素變成數(shù)字世界當(dāng)中支撐比特運算的引擎，它于1968年成立。大家最熟知的摩爾定律實際上是一個經(jīng)濟(jì)定律，或者說推動處理器穩(wěn)定持續(xù)進(jìn)步的一個標(biāo)準(zhǔn)，也是一個半導(dǎo)體行業(yè)創(chuàng)新的一個起點。

在最近一兩年，英特爾提出來了IDM2.0 的新戰(zhàn)略，Integrated Design And Manufacturing, 相繼也投資了幾百億美元建設(shè)新的晶圓廠，擴(kuò)大代工業(yè)務(wù)，這也是一個非常重大的轉(zhuǎn)型。事實上，英特爾對于轉(zhuǎn)型非常富有經(jīng)驗。如在1985年，英特爾在存儲器市場萎縮的情況下，也做出了轉(zhuǎn)戰(zhàn)微型處理器領(lǐng)域的決定。這也是一種歷史的傳承和公司文化的自我更新。

從產(chǎn)品上來說，英特爾的產(chǎn)品不只是做CPU，也包括主板、芯片組、網(wǎng)卡、閃存、GPU，包括嵌入式處理器，以及通信運算有關(guān)的產(chǎn)品。在當(dāng)下時代，算力是新型生產(chǎn)力，怎么樣節(jié)約算力節(jié)點和節(jié)點之間的傳輸延遲、降低服務(wù)器的功耗，也是英特爾在努力打造的競爭力。

英特爾跟醫(yī)療健康領(lǐng)域有著一定的淵源。我們的領(lǐng)導(dǎo)層，英特爾董事會主席，現(xiàn)任主席奧馬爾·伊什拉克先生，他曾經(jīng)任美敦力董事長和兼任首席執(zhí)行官。美敦力，作為一家醫(yī)療器械的制造商，為包括像心臟、血管、呼吸系統(tǒng)、糖尿病等疾病提供技術(shù)和解決方案。奧馬爾也認(rèn)為，英特爾在轉(zhuǎn)型期間，從XPU這樣的一種產(chǎn)品服務(wù)（涵蓋多種計算單元這樣一種產(chǎn)品的組合），可以充分利用市場的變革機(jī)遇擴(kuò)展到其他新興的領(lǐng)域。英特爾全球有12萬左右員工，其中有五個地區(qū)和國家的人數(shù)大于1萬人，包括美國、中國大陸、馬來西亞、印度和以色列。

關(guān)于醫(yī)療健康的一些西方的數(shù)字統(tǒng)計和現(xiàn)狀。我們知道美國在醫(yī)療保健上的花費超過了GDP的18%，是發(fā)達(dá)國家平均水平的兩倍多，有將近三分之一的成年人患有慢性疾病，而且這種慢病的并發(fā)癥數(shù)量比較多、治療費用也很高；同時65歲以上的人數(shù)已經(jīng)超過了5歲以下的嬰幼兒，這些挑戰(zhàn)也會導(dǎo)致2030年全球的醫(yī)療保健工作者出現(xiàn)巨大的1500萬人的缺口。

在歐美國家嘗試解決醫(yī)療資源短缺這樣的問題，尤其有幾個方向是我們值得關(guān)注的。第一個方向是人和機(jī)器之間的協(xié)同，包括我們可以看到像手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人，還有像藥房機(jī)器人等等。另外一方面，遠(yuǎn)程化和無人化也是一個趨勢，包括像遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程會診、遠(yuǎn)程監(jiān)控等等。醫(yī)生和醫(yī)生之間的溝通手段，還有醫(yī)生和患者之間的協(xié)作或者說一些醫(yī)學(xué)知識的普及，也越來越多的去利用增強(qiáng)現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實的一些技術(shù)手段，去對治療方案進(jìn)行討論、進(jìn)行講解，去對一些康復(fù)訓(xùn)練包括像安寧療護(hù)當(dāng)中怎么樣幫助患者去減輕疼痛，克服焦慮等等，都有很多的常識。

關(guān)于英特爾中國的一些業(yè)務(wù)布局。中國是除美國市場之外最全面的部署，現(xiàn)在英特爾中國的營收已經(jīng)占了全球營收的30%左右，英特爾的成都工廠是芯片的封裝和測試基地，全球半數(shù)以上的移動處理器和半成品的晶片都是英特爾成都基地生產(chǎn)的。

英特爾中國研究院的博士和博士后的比例有將近70%。英特爾亞太研發(fā)中心的大本營在上海，員工人數(shù)超過3000人，90%為研發(fā)人員。英特爾資本從1998年以來，投資了170多家中國的企業(yè)和公司，總金額也達(dá)到了25億美元。

其中關(guān)于未來醫(yī)院和解決方案方面，我們也有自己的展示中心。一方面大家可以在線上掃碼訪問，看到對于智慧醫(yī)療的新世界當(dāng)中，包括影像、制藥、腦科學(xué)，都有我們的典型案例。另外一方面，我們也看到在幾個維度方面，“云邊協(xié)同”架構(gòu)，可以支撐起多種不同場景的醫(yī)療數(shù)字化變革，包括像 “醫(yī)院集團(tuán)”云、“互聯(lián)網(wǎng)+健康”云、遠(yuǎn)程醫(yī)療協(xié)作云、“衛(wèi)生管理及協(xié)同機(jī)構(gòu)”云等等，我們都可以去解決如何提升醫(yī)學(xué)影像檢查的分析處理速度，包括邊緣側(cè)如何實時處理敏感數(shù)據(jù)，以及在云端我們怎樣基于海量數(shù)據(jù)去訓(xùn)練模型，怎樣把數(shù)據(jù)的預(yù)處理，還有數(shù)據(jù)的分析、病人的信息同步，能夠上傳到云端。在這方面，因為計算存儲和網(wǎng)絡(luò)這樣的一些全系列的產(chǎn)品，我們在這種基礎(chǔ)算力存儲性能AI加速方面都有非常多的組合的推薦。

談到中國的醫(yī)療健康轉(zhuǎn)型和數(shù)字化升級也有一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)。一方面中國是全球規(guī)模最大的、技術(shù)最先進(jìn)的5G獨立服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。另外一方面，國內(nèi)的信息化水平，尤其是區(qū)域醫(yī)療信息化水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。我們可以看到在一些創(chuàng)新應(yīng)用當(dāng)中，排名靠前的包括像健康管理、遠(yuǎn)程診斷、急診救治，對于云計算本身，也是能夠賦能核心的醫(yī)療建設(shè)。提高信息化的資源配置效率，包括像在醫(yī)療的平臺化、生態(tài)化轉(zhuǎn)型的大背景下，云計算的應(yīng)用也非常重要。目前可以看到云計算的應(yīng)用已經(jīng)超過了三分之二。數(shù)據(jù)的價值本身開發(fā)需要時間，同時因為醫(yī)療數(shù)據(jù)的特殊性敏感，各個醫(yī)院和主體之間的信息共享開放問題其實也是一個需要解決的挑戰(zhàn)。

在這方面，英特爾中國研究院以及北京市朝陽醫(yī)院，也共同去聯(lián)合推動和建設(shè)、實踐方面的一些示范應(yīng)用、典型的前沿技術(shù)。朝陽醫(yī)院專家也提到在醫(yī)療科研實踐當(dāng)中，尤其是智能感知這樣的研究方向上，我們可以共同探討急診醫(yī)學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一些需求，包括以機(jī)器人為載體，把健康管理、急救、康復(fù)延伸到家庭社區(qū)，共同打造連續(xù)性醫(yī)療體系，構(gòu)建數(shù)字化醫(yī)療的新生態(tài)。

在今年四月份，該戰(zhàn)略合作正式對外發(fā)布。接下來想給大家介紹一些英特爾中國研究院圍繞著數(shù)字化轉(zhuǎn)型做的一些成果、一些核心創(chuàng)新。英特爾中國研究院是如何去做產(chǎn)品和技術(shù)轉(zhuǎn)化的例子，包括像云基站，像愛迪生這樣的科學(xué)家系列的可穿戴芯片，也包括像AI 技術(shù)，在環(huán)保、在科技向善當(dāng)中的一些實力。歡迎大家多多交流一些技術(shù)細(xì)節(jié)。

接下來我想圍繞著今天的一個案例，即智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，我們在政策導(dǎo)向下怎樣去定義一個研究課題。首先也是看到像工信、民政，還有國家衛(wèi)健委三部門聯(lián)合印發(fā)的行動計劃，計劃提出要打造智慧化的解決方案，包括像創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)+、互助養(yǎng)老、如何提高老年人運動能力的評估技術(shù)手段。

我們也向世衛(wèi)組織統(tǒng)計過，跌倒大約是三分之一的老年人意外死亡的一個重要原因。跌倒只是發(fā)生在一瞬間，但卻給患者還有家人帶來的長期持續(xù)的負(fù)面影響。我們看到這樣一個需求和政策指導(dǎo)，圍繞著這方面去和領(lǐng)域?qū)＜姨接?，有什么樣的AI技術(shù)可以減輕我們從業(yè)者的負(fù)擔(dān)、可以幫助提高患者在跌倒的風(fēng)險評估方面的一些工作。

從規(guī)范、從評估的多維度測試環(huán)境下來看，一方面它是一個綜合評估的規(guī)范，里邊適用于各級各類的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，包括像養(yǎng)老院、社區(qū)和居家老人。另外一方面，它從軀體的功能、疾病、用藥、認(rèn)知、抑郁狀態(tài)、居家環(huán)境等多個方面去做評估。以往都是靠評估師通過提問填表完成這種評估，它有很多問題很多局限包括保存、回溯、持續(xù)更新、共享等。我們也看到，在這種評估當(dāng)中，軀體功能的測試實際上是非常適合用計算機(jī)視覺和人工智能的一些算法去輔助完成的，可以解放評估師、解決人力不足的問題，同時也能夠在多種場合打通形成數(shù)字化的評估結(jié)果,這是一方面。因此我們定義了一個項目，這個項目叫PROJECT VITAL :Visual Analysis based Motion Ability Evaluation。這個項目本身其實是希望能夠解決一些費時費力、執(zhí)行上缺乏統(tǒng)一的問題。同時我們是和山東省智慧康養(yǎng)共同體泰安中心醫(yī)院合作，泰安中心醫(yī)院本身在康復(fù)科、護(hù)理科，從主任這邊也很認(rèn)同我們的一些科研創(chuàng)新的課題，他們也是支撐幫助我們?nèi)ピO(shè)計這個外投項目當(dāng)中具體的交叉學(xué)科的創(chuàng)新的算法的設(shè)計。同時我們看到這樣的一種思路不只可以用在老年人跌倒風(fēng)險的評估，也可以應(yīng)用在包括分診、脊柱側(cè)彎的評估，包括像褥瘡、ICU等一些場景中提到的需求。

這里我們也給大家展示一下，目前在評估師使用的一個可視化工具。評估師本身基于這樣的一個應(yīng)用程序，它可以去按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)動作去邀請患者完成從站立位到坐下位，甚至于行走位，包括蹲下位等等這樣一些符合民政部的一些標(biāo)準(zhǔn)的動作。在動作執(zhí)行過程中，有現(xiàn)場的攝像頭拍攝動作完成的情況。有計算機(jī)視覺的人體的關(guān)鍵骨骼點的檢測算法去做定量的一些分析，最終和專家評估的一套知識庫做比對，目前這種測試能達(dá)到96%和專家判斷一致的結(jié)果。

這個標(biāo)準(zhǔn)本身規(guī)定是要有16個測試打分出來，這樣的測試打分分別從靜態(tài)平衡能力、動態(tài)平衡能力、姿態(tài)步態(tài)平衡能力，去描述刻畫目前的跌倒風(fēng)險患者的風(fēng)險高低程度。這是評估師使用的一個交互界面。

有了這樣一個插件以后，我們?nèi)绾稳ゼ傻浆F(xiàn)有的一些慢病管理系統(tǒng)。也是嘗試和聯(lián)想做的一次慢病管理系統(tǒng)，聯(lián)想的健康云后臺打通，我們是作為一個插件，單獨把這樣一個評估功能對接進(jìn)來。每一次慢病管理系統(tǒng)的使用方用戶，他可以去更新他在1個月、3個月、半年，他的跌倒風(fēng)險的回溯。同時，后臺的醫(yī)護(hù)人員，包括康復(fù)科、治療科、護(hù)理科，也可以看到具體的一些評估細(xì)化的定量數(shù)據(jù)。這是我們目前做的一個原型系統(tǒng)。

在做這樣的一個實踐當(dāng)中，我們也發(fā)現(xiàn)AI算法本身對于賦能傳統(tǒng)的行業(yè)領(lǐng)域非常重要的一點就是如何在領(lǐng)域?qū)＜液虯I算法工程師之間去完成這種跨學(xué)科的交叉融合，能夠去定義一個任務(wù)、去選擇合適的算法、去解決在特征提取方面和在算法融合方面的一些交互。比如說醫(yī)療風(fēng)險里面跌倒評估的一些量表要由專業(yè)的醫(yī)護(hù)人員評估和定義，AI算法工程師更多的是看三維人體跟蹤的一些關(guān)鍵骨骼點是如何去把一些定性的評估指標(biāo)映射到我們的人體跟蹤的特征提取后的結(jié)果。中間知識翻譯的過程實際上是非常重要的，是需要雙方緊密去討論、設(shè)計的。最終這個算法和系統(tǒng)設(shè)計出來，要能夠滿足評估師和患者對于實際應(yīng)用場景的一些包括實時性處理，包括它使用的方便度等一些要求。同時我們也是一個邊緣智能的架構(gòu)，去平衡算力資源、平衡本地部署之間的一些實際問題，包括怎么樣設(shè)計正確的AI模型，保證比較良好的訓(xùn)練效率和學(xué)習(xí)效果。因為不斷有新的評估的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)來更新AI模型。

另外一方面，根據(jù)動態(tài)的變化、一些架構(gòu)的特點，要實現(xiàn)AI模塊的供給側(cè)和消耗側(cè)的性能優(yōu)化。目前大多數(shù)的邊緣智能的架構(gòu)只涉及到單一系統(tǒng)、單一業(yè)務(wù)處理。如果我們現(xiàn)在這里面只有一個插件是平衡能力評估，那將來我們再增加新的插件，包括脊柱側(cè)彎、包括它對于不同的人群（現(xiàn)在是針對老年人，如果是針對青少年），或者是針對一些需要有運動康復(fù)的一些需求，那我們?nèi)绾卧谶@種分布式的邊緣節(jié)點能夠支持不同的編程框架訓(xùn)練出來的AI模型的可移植性，也是一個實際的挑戰(zhàn)和需要完成的問題。

在我們看來，Project Vital這樣的一些項目定位有更廣闊的應(yīng)用場景。包括像從2023年1月1號要開始實施的體育法，也是規(guī)定了體育成績要納入中高考。青少年本身運動方面，他的發(fā)育、他的體質(zhì)提高都需要去設(shè)計更合理的運動處方。我們看到校園里的操場、場館，也包括一些課外的體育運動，也都有這樣一些更智慧化的方案需求。

同時在健康中國2030年生態(tài)體系的發(fā)展前景下，我們也看到像政治、經(jīng)濟(jì)、社會、技術(shù)、環(huán)境等等方面都有很多不確定因素，在一些多維因素的驅(qū)動下，我們?nèi)绾稳ヒ?guī)劃一個供需端和一個消費端的場景映射。這里也是對于這種更多的醫(yī)療基建的熱潮，更廣泛更精準(zhǔn)的醫(yī)療創(chuàng)新的突破，也包括像消費者對于新的健康管理需求，以及我們?nèi)窠】荡龠M(jìn)的一些帶動等等，都有很多的科研交叉創(chuàng)新機(jī)會。

我今天的分享更多的是開啟一個交流話題，圍繞著我們現(xiàn)有的一些產(chǎn)品，圍繞著我們在做的一些新型的傳感器技術(shù)，包括圍繞著像毫米波雷達(dá)技術(shù)，在這種非接觸式的一些診療，包括我們怎么樣融合視覺和非接觸式技術(shù)，怎么樣為醫(yī)生和患者提供更方便的交互手段。包括我們也看到像在數(shù)字人這樣的一些元宇宙的新的發(fā)展趨勢驅(qū)動下。在醫(yī)院這個場景當(dāng)中，數(shù)字人怎么樣去幫助醫(yī)生去提高他的生產(chǎn)效率，都是很開放的話題。同時我們也看到，其實需要方方面面的技術(shù)供應(yīng)商、軟件開發(fā)商、系統(tǒng)集成商、服務(wù)的部署方，共同去推動這件事情。

可以去從示范項目入手，也可以在具體的場景當(dāng)中去打磨我們的技術(shù)的精度和系統(tǒng)的運行效率。能夠去一步一個腳印，沒有捷徑，踏踏實實去推動我們的全民健康這樣的一個愿景。我今天的分享就到這里，大家有什么問題呢，可以在后面我們多多交流。非常感謝這樣的一個平臺和機(jī)會，讓大家去了解我們做的工作，也非常希望我們能夠一起努力，能夠把健康的理念和生活帶給每一個人。

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