人工智能在社區智慧養老中的應用進展

李 團 字文麗 傅映平

據第七次人口普查數據顯示,2020年我國60歲及以上人口為26402萬人,占總人口數的18.7%[1],預計2050年我國老年人口達4.87億人,占總人口數的34.9%[2]。人口老齡化問題不斷加劇,老年人生活質量問題也越來越受到關注。我國老年護理產業業務規模小,產業化程度低,產業結構單一,產品類型少,養老產業服務質量差,效益低,仍處于起步階段[3]?！督】抵袊袆?023年工作要點》指出要推動實施老年人健康管理等基本公共衛生服務項目,持續開展社區居家養老服務工作。隨著人工智能的快速發展,傳統的養老服務模式發生了變化,智能養老服務成為新的發展方向[4]。

1.智慧養老的內涵

智慧養老(Smart Senior Care,SSC)的前身是“智能居家養老”,20世紀90年代初由英國生命信托基金最早提出[5],也被稱為“全智能化老年系統”[6]。它利用互聯網信息技術構建智能老年護理服務平臺,平臺上整合了區域老年護理服務供應商、指定醫療機構、老年護理服務提供者、老年人家庭成員等老年護理服務資源[7,8]。智慧養老具有技術先進、服務人性化、高效化、綜合化等特點[9,10],除了需要老年人會使用智能通訊產品接打電話、發送短信外,還要掌握智能可穿戴設備、指定軟件的基本操作[11]。隨著城市化進程的不斷加快,老年人護理服務的需求不斷增加,現階段更好地構建智慧養老護理模式是許多專家學者正在研究的課題[12]。

2.人工智能在社區智慧養老的應用進展

人工智能(Artificial Intelligence,AI)是指通過研究、開發并使用諸如計算機或機器人之類的機器來模擬、延伸和擴展人類的智能來學習和解決問題,這些機器通常被編程模仿人類思維的認知功能,人工智能是一門新的技術科學[13]。人工智能不是單一的技術,而是由計算模型和算法組成的技術集合[14]。人工智能在醫療保健領域發展迅速,因為它有潛力釋放大數據的力量,獲得見解以支持基于證據的臨床決策,并支持基于價值的護理,簡單來說是使機器勝任需要人類智能才能完成的一些復雜工作[15]。

《智慧健康養老產業發展行動計劃(2021—2025年)》指出智慧健康養老產業是以智能產品和信息系統平臺為載體,面向人民群眾的健康及養老服務要求深度融合應用物聯網、大數據、云計算、人工智能等新一代信息技術的新興產業形態。為進一步促進智慧養老產業發展,要加強跨學科、跨領域合作,推動物聯網、人工智能、超高清視頻、虛擬現實等新一代信息技術在養老領域的融合應用,從而提升養老產品及服務的智慧化水平[16]。人工智能在醫療保健中的廣泛應用加快了老年醫療保健相關研究的進程,其在社區智慧養老中的應用也得到了迅速推廣。目前,人工智能在社區智慧養老中的應用主要包括以下幾個方面。

2.1 智能健康監測

智能健康監測采用場景事件檢測算法檢測異常事件,從而自動感知可能出現的突發情況。智能健康監測系統對于如心率、血壓等人體生物信號通過數據分析,與正常指標范圍比較進行異常檢測[17]。當老年人的健康狀況出現異常時,智能設備會及時向家庭成員或醫護人員發送警報信息。及時判斷老年人身體狀態可能出現的問題。通過更全面的狀態監測和可靠的算法處理,智能健康監測系統可以有效解決當前養老護理中的諸多問題,為智慧養老護理提供可行的解決方案。

2.2 智能家居

智能家居是通過智能設備實現家居的自動化控制,包括燈光、溫度、門窗等。老年人可以通過語音或手勢控制智能設備,提高生活的便利性和舒適度[18]。智能家居在我國的引入、發展和應用已經日趨成熟,主要包括智能電器、智能照明控制等電器設備。智能終端設備可以采集老年人的音頻和行為,并上傳到云端分析處理,然后將反饋信息傳輸給客戶端[19]。智能家居可以主動監測和調整老年人的環境指標,為老年人創造最佳的生活環境,降低老年人的健康風險。智能椅子和智能床可測量家中老人的生理數據。例如,智能床可以監控健康狀態和睡眠[20],可監測到心臟病患者在床上睡覺時的病情發作,并立即自動通知中央系統、護理人員或任何授權人員使突發狀況及時得到處理,從而降低死亡風險[21]。

2.3 智能護理機器人

由于生活習慣、子女異地居住等原因,老年人缺乏精神慰藉[22]。智能護理機器人可實現老年人的日常護理,包括梳頭、洗臉、穿衣等,還能通過語音識別及人臉識別等技術提醒老人用藥、幫助老人取藥等[23]。

2.4 無線傳感器網絡

在社區,利用人工智能和無線傳感器網絡技術,通過可穿戴智能終端設備或住宅安裝的終端設備實時監控社區中老年人的健康數據,并將數據上傳到網絡進行分析處理,將反饋信息提供給社區門到門服務或遠程服務終端,解決老年人在社區日常生活中的問題[24]。例如在家中安裝環境監測設備,一方面可以保證老年人的家庭安全,另一方面可以通過身份識別信息提供相應的反饋。當家中出現漏水、漏氣、火災等異常信息時,環境監測設備將信息上傳至網絡處理系統,通過報警等方式及時為老年人提供幫助;當家中發生水費、電費、網絡費等數據異常時,可進行在線支付等便捷服務。

2.5 遠程醫療

遠程醫療是一種先進的電子醫療服務形式,它借助現代通信技術提供遠程醫療支持,分析藥物使用趨勢,并將信息提供給授權人員,從而提供更快、更平價的醫療服務[25]。在最近一項關于遠程醫療有效性的研究中,發現遠程醫療有利于降低因不同原因導致的死亡率。遠程醫療還能有效降低心力衰竭患者的入院率、住院時間和死亡率[26]。醫務人員可以通過一種能夠測量多種生理體征并將其上傳數據平臺進行進一步分析的遠程醫療系統跟蹤居住者體征。該系統能夠在緊急情況下或應使用者請求通過網絡向遠程醫療服務器傳輸實時信息。目前一些科技公司正在通過網絡平臺提供遠程醫療服務,服務內容包括醫生和患者之間的安全視頻通信、遠程健康監控和緊急護理服務。

2.6 虛擬現實技術

失能老人行動不便,失智老人智力逐漸退化,養老機構中有限的活動范圍和娛樂設施很難適用于每一位老人[27],而虛擬現實技術借助計算機系統及傳感器等創建和體驗虛擬世界,讓人獲得身臨其境的感受,能盡最大可能滿足每一位老人的需求[28],是一種新興的人機交互技術。虛擬現實技術與養老產業結合可以為養老服務提供技術支撐,提升養老服務質量,使失能失智老年人享受到更高質量的生活,增添生活樂趣與精彩,因此這一舉措是非常有必要且具有可行性的[29]。

近年來,人工智能的快速發展為智慧養老,為賦能老齡化社會提供了重要的技術保障[30]。智慧養老是在傳統的養老模式中引入新興的信息技術,將居家、社區與養老機構聯系起來的一種新型養老服務[31]。人工智能技術高速發展,其應用也已經融入老年人的生活。智慧養老將傳統的養老模式植入新興的信息技術,是未來養老的總趨勢。人工智能技術不僅數量增加種類也在增加,將在老年保健中發揮各種作用[32]。

目前,人工智能技術結合了先進的算法來精確地滿足用戶的需求,包括陪伴、交流、社交、娛樂和認知訓練[33]。它們設計得更安全、使用更方便、外觀更美觀,老年人更容易使用。當前的人工智能技術強調對老年人的整體護理,并通過保持身體功能的完整性、促進自主和成功完成日?；顒右约霸黾有睦砩鐣С謥碓鰪娝麄兊臋嗄躘34]。目前廣泛應用的人工智能設備在老年醫療保健中發揮不止一種作用,新興的整體趨勢有可能比技術輔助老年保健的早期趨勢取得更好的效果。

3.人工智能在社區智慧養老應用的挑戰

我國的生活水平和醫療服務水平正在逐步提高,人均壽命也在不斷延長。在這種背景下,傳統的養老方式已經難以適應當前形勢。人工智能應用于智慧養老已經成為滿足我國人口老齡化養老服務需求的重要措施,但仍存在一些不足,具體如下。

3.1 定位系統易受到干擾

智能家居、社區服務、定位系統是人工智能和無線傳感器網絡技術應用于智能老年護理的主要方式,通過定位、家庭反饋、社區服務反饋、急救幫助等方式進行實時監控。然而,定位系統容易受到其他信號的影響,實時定位監測就會產生誤差[35]。在對老年人日常生活的實時監控中,定位系統無法達到100%的準確率,當居家老年人遭遇個人行動和突發事件時無法給出高效、準確的反饋。這需要各種定位模型相互補充,以實現高精度定位。

3.2 傳感器存在時間丟失

將人工智能和無線傳感器網絡技術應用于智能老年保健中,主要是對老年人的身體、生活狀況、疾病等信息數據進行實時監控,并上傳到數據平臺分析處理,并將信息反饋給客戶端。健康監控效果取決于終端傳感器的性能。終端傳感器存在時間丟失等問題,老年人無法對其進行維護,會導致健康監測誤差[36]。這就要求在智能終端健康監測設備中使用高性能傳感器,設備供應商應提供定期的上門維護服務,以保證智能終端健康監測所采集信息和數據的準確性。

3.3 識別老年人的情感行為和動作信息較困難

人工智能和無線傳感器網絡技術主要是通過采集老年人的視頻圖像和音頻,然后由識別系統將其轉換成系統能夠讀取的數據[37],最后情感識別系統根據情感偏好算法生成相應的圖像和語音,并輸出給老年人。但老年人特別是殘疾老年人情感表達不清晰,用人工智能產品識別老年人的情感行為和動作信息存在一定困難,老年人的情感動作信息分析處理也存在一定困難[38]。另外,智能設備和機器人等智能設備需要收集和處理大量的個人信息以保障信息分析處理的準確,因此保護老年人的隱私成為一個重要的問題。

3.4 對人工智能產品的接受度低

目前人工智能相關產業暫未形成規模,設備設施成本較高,人工智能養老服務的建設有極大的成本負擔[39],一方面建設人工智能養老服務需較高的成本,另一方面服務接受者也需承擔較高費用。另外,老年群體因身體功能的退化等原因,學習能力下降,導致老人群體使用智能產品困難。

4.小結

人工智能技術的快速發展為社區智慧養老提供了新的解決方案。人工智能在社區智慧養老中的應用還存在一些挑戰,需要進一步研究和探索。智慧養老應對不同年齡、不同類別的老年人需求進行精準評估和預測,從而滿足個性化、多樣化、多層次性的養老服務需求。未來人工智能技術將在社區智慧養老中發揮越來越重要的作用。