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關(guān)鍵詞:工業(yè)4.0;智能科學(xué)與技術(shù);創(chuàng)新課程體系;中國制造2025
0引言
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是教育部根據(jù)“面向國家戰(zhàn)略需求、面向世界科技前沿”的方針,為適應(yīng)國家科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的需要而設(shè)立的,專業(yè)代碼080907T。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)屬于一個交叉學(xué)科,涵蓋了電子信息技術(shù)、計算機(jī)硬件和軟件、人工智能、自動控制等多項技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,如何交叉學(xué)科,立足于工業(yè)智能化的發(fā)展方向和《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006―2020年)》的要求,適應(yīng)國家對高質(zhì)量的智能技術(shù)人才的社會需求,研究與實(shí)踐體現(xiàn)行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步和社會建設(shè)需求的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系具有重大意義。
1創(chuàng)新課程體系的意義
德國率先提出的“工業(yè)4.0”概念其實(shí)就是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)等相結(jié)合,形成虛擬與現(xiàn)實(shí)相融合的智能制造系統(tǒng)。人們可以在世界任何地方采用電腦或任何移動終端,在互聯(lián)網(wǎng)上選擇標(biāo)準(zhǔn)的或定制的貨品訂單,系統(tǒng)會采用人工智能、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)在全球范圍整合資源、信息、物品和人,以高質(zhì)量、低成本、高效率生產(chǎn)制造出產(chǎn)品,快速交付給客戶。
在制造領(lǐng)域,這種技術(shù)的漸進(jìn)性進(jìn)步可以被描述為工業(yè)化的第4階段,即“工業(yè)4.0”,如圖1所示。其中,第①階段以1784年的英國蒸汽機(jī)為代表;第②階段以1870年的電動機(jī)械發(fā)明與應(yīng)用為代表;第③階段以使用電子與IT技術(shù)的自動化時代為代表;第④階段就是我們正在經(jīng)歷的智能制造時代。當(dāng)前,中國工業(yè)機(jī)器人銷量連續(xù)兩年行業(yè)增速在50%以上,行業(yè)進(jìn)入成長期。另外,中國工業(yè)機(jī)器人使用密度遠(yuǎn)低于主要發(fā)達(dá)國家,具有廣闊的市場空間。智能裝備的大發(fā)展對相關(guān)專業(yè)人才的需求呈爆發(fā)趨勢,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生今后的一個重要就業(yè)方向?qū)⑹欠?wù)于產(chǎn)業(yè)界的機(jī)器人領(lǐng)域。
我們國家正在大力提倡的“中國制造2025”與德國提出的“工業(yè)4.0”有著異曲同工之妙,盡管兩國的工業(yè)、社會發(fā)展階段存在差異,但在智能制造領(lǐng)域、互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展水平基本同步。通過國家層面大力推廣發(fā)展智能制造技術(shù),以及在大學(xué)智能制造相關(guān)專業(yè)的課程改革,為我國的智能制造技術(shù)趕上甚至超過發(fā)達(dá)國家創(chuàng)造了千載難逢的機(jī)遇。
2智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系目標(biāo)
如何充分利用民辦學(xué)校的企業(yè)資源優(yōu)勢,辦好智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是本專業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)之一。本著教育先行、為產(chǎn)業(yè)服務(wù)的辦學(xué)宗旨,根據(jù)行業(yè)中長期發(fā)展的需求,在保證專業(yè)知識體系完整性的前提下,結(jié)合“工業(yè)4.0”對專業(yè)人才知識、能力的需求,我們將專業(yè)定位側(cè)重于智能傳感與檢測技術(shù),智能機(jī)器人傳動、驅(qū)動技術(shù),智能機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù),嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等。4年來的辦學(xué)實(shí)踐證明,我們的專業(yè)定位符合地區(qū)與行業(yè)發(fā)展需求,并具有一定的前瞻性。
基于以上專業(yè)定位,對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)課程體系進(jìn)行深入的探索與實(shí)踐,涉及專業(yè)一體化的理論與實(shí)踐課程體系規(guī)劃,機(jī)器人實(shí)踐平臺升級,專業(yè)課程的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法、考核方式改革,教學(xué)資源、師資隊伍、評估反饋機(jī)制建設(shè)等。通過有針對性地研究我們在專業(yè)教學(xué)中存在的問題,尋找解決問題的有效途徑,探索出符合現(xiàn)代高等教育發(fā)展規(guī)律、適應(yīng)“工業(yè)4.0”及“中國制造2025”對專業(yè)人才知識及能力要求的創(chuàng)新課程體系,為國家、社會輸送高素質(zhì)的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。
通過對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的面向“工業(yè)4.0”的創(chuàng)新課程體系的研究,在已運(yùn)行4年的本專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)上建立完善的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系;完成課程體系面向“工業(yè)4.0”的課程群知識結(jié)構(gòu)設(shè)計、理論與實(shí)踐一體化設(shè)計;總結(jié)課程教學(xué)手段和方法;完成高質(zhì)量的教學(xué)資源建設(shè);建立高水平的師資隊伍。
3創(chuàng)新課程體系構(gòu)建方案
專業(yè)人才培養(yǎng)遵循工程教育思想,以項目為導(dǎo)向設(shè)計專業(yè)課程培養(yǎng)體系,將項目設(shè)計和實(shí)施貫穿于大學(xué)4年的教學(xué)過程之中,讓學(xué)生在校期間就有機(jī)會參與真實(shí)項目的開發(fā)與運(yùn)作,獲得實(shí)踐經(jīng)驗和實(shí)際操作能力,實(shí)現(xiàn)企業(yè)真實(shí)項目實(shí)踐與學(xué)校理論教學(xué)的無縫對接。設(shè)置面向“工業(yè)4.0”的創(chuàng)新課程群及項目群,對學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)進(jìn)行全面培養(yǎng),使學(xué)生得到全方位的鍛煉。
3.1支撐培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的一體化課程體系
專業(yè)課程體系的構(gòu)建思路以行業(yè)與社會需求為根本。在此基礎(chǔ)上確定智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。以TOPCARES-CDIO教育理念為指導(dǎo),定制科學(xué)先進(jìn)的人才培養(yǎng)模式和過程,最終建立面向“工業(yè)4.0”的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系。
引進(jìn)與國際接軌的課程體系,制定全新的適應(yīng)我國國情的教學(xué)計劃,采用先進(jìn)的教學(xué)理念與培養(yǎng)模式,初步構(gòu)建以設(shè)計為中心,理論與實(shí)踐高度融合的應(yīng)用型本科課程體系。
理論課程體系方面具體表現(xiàn)在適當(dāng)降低理論知識的難度,著重培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際的能力。理論課程的整合要突出理論教學(xué)的應(yīng)用性,構(gòu)建基礎(chǔ)理論平臺課程群與專業(yè)模塊化課程群相結(jié)合的理論教學(xué)體系,保證人才的基本規(guī)格和多樣化、個性化發(fā)展,增強(qiáng)學(xué)生對社會的適應(yīng)性。
實(shí)踐課程體系方面,依據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo),以能力為本位,以項目為載體,以“學(xué)中做”和“做中學(xué)”為方法,統(tǒng)籌安排基礎(chǔ)實(shí)踐、專業(yè)實(shí)踐、創(chuàng)新訓(xùn)練與實(shí)踐、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練與實(shí)踐、綜合實(shí)訓(xùn)與實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(論文)與企業(yè)實(shí)習(xí)等各類實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),使實(shí)踐學(xué)期教學(xué)內(nèi)容逐級遞進(jìn)、逐步深化;將實(shí)踐學(xué)期實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與理論學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容緊密銜接。系統(tǒng)化構(gòu)建理論與實(shí)踐相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、學(xué)校與企業(yè)相結(jié)合,貫穿于大學(xué)教育全程的一體化實(shí)踐教學(xué)體系。本專業(yè)采用自頂而下的方式設(shè)計各級項目。一級項目(智能機(jī)器人綜合設(shè)計項目)的設(shè)計直接針對專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo),實(shí)踐學(xué)期的二級項目和基于專業(yè)課程的三級項目分別是一級項目培養(yǎng)能力的分解。
采用基于社會實(shí)際崗位的逆推法設(shè)計課程體系,如圖2所示。按照人才職業(yè)需求確定專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),將專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)抽象為若干個專業(yè)核心應(yīng)用能力,再根據(jù)每個專業(yè)核心應(yīng)用能力所需的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)劃分不同的課程群。
設(shè)置課程群不僅要考慮智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本身課程體系的科學(xué)性與遞進(jìn)關(guān)系,還要充分研究專業(yè)相關(guān)的重點(diǎn)行業(yè)、大型企業(yè)崗位特點(diǎn),針對人才市場的人才需求和崗位需求,把行業(yè)、企業(yè)、崗位所需與“工業(yè)4.0”相關(guān)的新知識、新技術(shù)、新平臺、新規(guī)范納入課程,實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程體系與區(qū)域經(jīng)濟(jì)及行業(yè)、企業(yè)的有效對接。目前,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)現(xiàn)行的人才培養(yǎng)課程體系將專業(yè)定位側(cè)重于智能傳感與檢測技術(shù)、智能機(jī)器人傳動與驅(qū)動技術(shù)、智能機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù),包括智能系統(tǒng)的軟/硬件設(shè)計與開發(fā),以及智能技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用等。雖然該體系與面向“工業(yè)4.0”相關(guān)技術(shù)有一定的匹配度,但還需進(jìn)一步改革,擬融合“通信規(guī)約”“IoT”“工業(yè)現(xiàn)場總線”等知識模塊構(gòu)建“工業(yè)4.0”的CPS虛擬網(wǎng)絡(luò)課程群,融合“工業(yè)機(jī)器人”“智能傳感檢測”等構(gòu)建“工業(yè)4.0”的CPS實(shí)體物理課程群。實(shí)踐課程體系的改革主要圍繞KUKA工業(yè)機(jī)器人開設(shè)相關(guān)的課程實(shí)驗、課程項目、實(shí)踐學(xué)期項目及實(shí)訓(xùn)等。
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系的構(gòu)建分為基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)崗位應(yīng)用技能課程、專業(yè)方向和專業(yè)技能拓展課程4個階段。注重崗位需求對課程設(shè)置的對應(yīng)性,前兩個階段與傳統(tǒng)大學(xué)基本一致,只是深度上淺顯一些,后兩個階段面向人才市場的崗位需求,著重培養(yǎng)企業(yè)用得上的專業(yè)人才。
3.2科學(xué)的人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系
大連東軟信息學(xué)院智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)按照全面質(zhì)量管理的理念,建立了全員參與、全過程監(jiān)控、全方位評價的教學(xué)質(zhì)量評價機(jī)制。做到了常項評價與專項評價相結(jié)合,形成性考核評價與終結(jié)性考核評價相結(jié)合,定性評價與定量評價相結(jié)合,采取管理學(xué)確認(rèn)有效的5W1H(Why-What-Where-When-Who-How)和PDCA(Plan-Do-Check-Action)方法進(jìn)行評價,可以有效地保證各環(huán)節(jié)教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升與持續(xù)改善。
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價包括TOPCARES-CDIO系列評估、教學(xué)質(zhì)量評價以及教學(xué)過程評價3個部分。TOPCARES-CDIO系列評估主要評價專業(yè)、課程、項目、教材以及素質(zhì)教育等環(huán)節(jié)落實(shí)工程教育理念的效果。教學(xué)質(zhì)量評價主要包括教師教學(xué)質(zhì)量評價,學(xué)生對課程的滿意度調(diào)查、對重點(diǎn)課程的評價、對重點(diǎn)教材的評價等,由定量評價和定性評價組成。教學(xué)過程評價,主要從課程考核、實(shí)踐學(xué)期以及畢業(yè)設(shè)計(論文)3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開。
3.3高水平師資隊伍建設(shè)
專業(yè)自成立以來就十分關(guān)注師資隊伍的培養(yǎng),不斷強(qiáng)化專業(yè)師資隊伍建設(shè),持續(xù)關(guān)注專業(yè)帶頭人和骨干教師建設(shè),加強(qiáng)“雙師型”教師隊伍的培養(yǎng)力度。通過開展內(nèi)部培訓(xùn)、教學(xué)研討、企業(yè)實(shí)踐、學(xué)術(shù)研討等全方位的培養(yǎng)措施,努力建設(shè)一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良、教研科研水平高、技術(shù)服務(wù)能力強(qiáng)的教學(xué)團(tuán)隊。在師資隊伍建設(shè)過程中,實(shí)施“引聘訓(xùn)評”的雙師型師資隊伍建設(shè)發(fā)展方案。
3.4教學(xué)資源建設(shè)
根據(jù)課程體系改革方案,完善改革課程的教學(xué)大綱,積極開展專業(yè)課程教材、試題庫、項目庫、實(shí)驗指導(dǎo)書、教學(xué)案例、課件等教學(xué)資源建設(shè),升級機(jī)器人系列實(shí)驗室。
關(guān)鍵詞:機(jī)器智能;教學(xué)方法;專題文獻(xiàn)調(diào)研;演講;討論;編程;學(xué)生評價
自2005年北京郵電大學(xué)在國內(nèi)得到教育部批準(zhǔn)設(shè)立智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)開始,機(jī)器智能課程就被設(shè)定為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。在2008年全國智能科學(xué)技術(shù)教育學(xué)術(shù)研討會上,機(jī)器智能課程被確立為第一批三門核心課程之一。作者曾在2009年全國智能科學(xué)技術(shù)教育學(xué)術(shù)研討會上對該課程內(nèi)容的建設(shè)進(jìn)行了探討[1],在此基礎(chǔ)上,結(jié)合教學(xué)實(shí)踐工作對于該課程的教學(xué)方法也進(jìn)行了一些摸索。
1相關(guān)教學(xué)方法
機(jī)器智能是新出現(xiàn)的課程,可供參考的國內(nèi)外資料較少,我們主要對相關(guān)的人工智能課程的教學(xué)方法進(jìn)行了調(diào)研和學(xué)習(xí)。陳白帆、蔡自興等的人工智能精品課程教學(xué)方法在國內(nèi)最具代表性[2],開設(shè)課程設(shè)計,學(xué)生根據(jù)自己的興趣組成小組選題。多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課程相結(jié)合,采用啟發(fā)式教學(xué),舉行課堂討論等。王甲海[3]等探討啟發(fā)式傳授人工智能解決問題的非結(jié)構(gòu)化的思想。劉興林[4]從教材選擇、教學(xué)內(nèi)容和方法、考核方式等做了一系列教學(xué)改革。韓潔瓊[5]等提出注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、加強(qiáng)對實(shí)驗教學(xué)的重視。白潔[6]等提出與學(xué)科發(fā)展前沿接軌,注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。朱紅[7]等對圖搜索內(nèi)容進(jìn)行有效的教學(xué)設(shè)計。王璐[8]等設(shè)計了應(yīng)用型和研究型的教學(xué)情境。
國外人工智能課程建設(shè)具有更長的時間和更多的積累。很多大學(xué)在人工智能課程中圍繞游戲引入工程項目。Jeffrey等[9]引入基于Blackjack游戲的優(yōu)化模型來進(jìn)行人工智能課程教學(xué)。Hansen等[10]開發(fā)了Glomus教學(xué)系統(tǒng),引導(dǎo)學(xué)生在邏輯證明游戲過程中學(xué)會重要概念。Douglas等[11]針對電腦游戲中的人工智能的課程教學(xué)提出了學(xué)生教學(xué)生的方法。Ingrid等[12]以機(jī)器學(xué)習(xí)為主題把人工智能中分散的重要概念統(tǒng)一到一起。
2教學(xué)實(shí)踐
2.1總體思路
在本課程教學(xué)實(shí)踐過程中,總體思路是根據(jù)教學(xué)基本要求和主要內(nèi)容形成的。詳細(xì)的教學(xué)基本要求和內(nèi)容參見文獻(xiàn)[1]?;诖?,對本課程的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行了如下分析。
1) 教學(xué)內(nèi)容極其豐富多彩,如果需要詳細(xì)地講授,每一個章節(jié)都可以成為一門課程,64學(xué)時的時間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
2) 本課程是一門成長中的新課程,其中既要包括智能領(lǐng)域?qū)W者們研究了幾十年的重要成果,也要涵蓋當(dāng)前國內(nèi)外最新研究現(xiàn)狀的了解和把握,才能讓學(xué)生們感受到當(dāng)前時代的脈搏,了解到本專業(yè)的魅力。
3) 智能科學(xué)與技術(shù)也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,其中很多技術(shù)都已經(jīng)或正在社會生活中發(fā)揮著重要作用,學(xué)生們更渴望能夠在學(xué)習(xí)實(shí)踐中掌握和推進(jìn)這些技術(shù)。
4) 任何教學(xué)過程,如果只是單方向的教師講、學(xué)生聽,很難達(dá)到良好的效果,必須要調(diào)動學(xué)生的主動學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生真正參與到教學(xué)過程中來,才能實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的雙向促進(jìn)。
于是,我們采取了以點(diǎn)帶面的方法,抓住其中的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致地講解,其余的內(nèi)容則根據(jù)側(cè)重面的不同,分別采取啟發(fā)式教學(xué)的方法,如專題文獻(xiàn)調(diào)研、演講、討論、動手實(shí)驗、學(xué)生評價等方式推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)相關(guān)知識和技術(shù),實(shí)現(xiàn)知識拓展和興趣培養(yǎng)。
2.2專題文獻(xiàn)調(diào)研
這是我們借鑒了帶研究生做課題的經(jīng)驗而提出的一種方法。每次開始講授這門課程的時候,學(xué)生們都會問:為什么我們課程的名字跟其他人工智能的課程不一樣?內(nèi)容上有什么區(qū)別?我也都會給出我們的回答,但是總感覺學(xué)生并沒有完全理解??紤]到智能科學(xué)技術(shù)專業(yè)本身就是一個新鮮事物,機(jī)器智能課程也是新近提出的,目前并沒有完全定論,屬于前沿探索的問題。因此,我們提出進(jìn)行專題文獻(xiàn)調(diào)研的方法,希望讓學(xué)生通過自己的廣泛閱讀、比較和分析,更加深入地了解本課程。
我們首先給出需要調(diào)研的問題以便引導(dǎo)學(xué)生的調(diào)研方向,即國內(nèi)外關(guān)于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的建設(shè)情況如何?機(jī)器智能、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其他相關(guān)課程的建設(shè)情況如何?這些不同于學(xué)生們以前在其他課程中遇到的作業(yè)或問題,沒有固定的求解思路,沒有確切的標(biāo)準(zhǔn)答案,但卻都是學(xué)生們非常關(guān)心的問題,因此極大地激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。我們鼓勵大三學(xué)生自由組合,每3~4人組成一個課程小組,每組由一位組長負(fù)責(zé)組織管理,如召集小組討論,共同制定調(diào)研計劃,分配調(diào)研任務(wù),綜合調(diào)研結(jié)果等。這種形式對于大三的學(xué)生畢竟是新的嘗試,開始的時候?qū)W生們對于如何進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研不太清楚,我們在給學(xué)生介紹文獻(xiàn)資源和調(diào)研方法的同時,也邀請了幾位研究生來到課堂上現(xiàn)身說法,學(xué)生們普遍反映非常好。
經(jīng)過1~2周的文獻(xiàn)調(diào)研,學(xué)生們交上來的作業(yè)令人非常滿意。內(nèi)容涵蓋了人工智能、機(jī)器智能、計算智能的概念,國內(nèi)設(shè)置本科智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的高等學(xué)校及其專業(yè)定位、培養(yǎng)方案、主干課程、實(shí)驗課程、畢業(yè)生去向,美國、英國大學(xué)人工智能專業(yè)研究生排名,國內(nèi)外著名大學(xué)的人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐設(shè)計、參考教材等等。各組調(diào)研內(nèi)容之間有一些交叉,證實(shí)了本領(lǐng)域的一些共同特點(diǎn),如人工智能課程的知識表達(dá)與推理、搜索、專家系統(tǒng)、自然語言處理等經(jīng)典內(nèi)容;各組的調(diào)研結(jié)果更有很大的不同,既反映了學(xué)生們思考問題的角度是多樣性的,也反映了智能科學(xué)技術(shù)專業(yè)建設(shè)和機(jī)器智能相關(guān)課程的教學(xué)是多樣性的。經(jīng)過比較和分析,學(xué)生們對本課程的理解清晰多了,學(xué)習(xí)態(tài)度非常積極,希望探索智能奧秘的熱情極為高漲,為后面的教學(xué)打下了良好的基礎(chǔ)。
2.3動手實(shí)驗
實(shí)踐出真知,我們在理論教學(xué)的同時也特別注重實(shí)驗環(huán)節(jié)的設(shè)計,學(xué)生通過動手實(shí)驗加深對理論知識的理解和運(yùn)用。對于本課程的重點(diǎn)模塊內(nèi)容,如BP算法、啟發(fā)式搜索,我們都給學(xué)生布置了以組為單位的實(shí)驗作業(yè)。為了激發(fā)學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性,還對每個作業(yè)給出了擴(kuò)展性的要求。以BP算法的實(shí)驗為例,我們要求各組在充分理解BP算法原理的基礎(chǔ)上,編程實(shí)現(xiàn)手寫數(shù)字0~9的訓(xùn)練和識別功能。我們也給出了擴(kuò)展性要求:可以通過自己查閱文獻(xiàn),尋找提高BP基本算法性能的方法和技術(shù);可以不限于手寫數(shù)字0~9的識別,自主選擇感興趣的其他模式信息進(jìn)行實(shí)驗,如語音信息、手寫英文字母、手寫漢字等。
學(xué)生們開始面對這個作業(yè)的時候非常迷茫,不知從何處下手,我們一方面鼓勵學(xué)生要有信心,不要有畏難情緒,一方面就相關(guān)內(nèi)容安排課堂重點(diǎn)討論,首先要正確理解和掌握經(jīng)典BP算法的基本原理,包括其數(shù)學(xué)推導(dǎo)的全過程,然后從如何構(gòu)造單一神經(jīng)元和激勵函數(shù)開始,進(jìn)而討論如何實(shí)現(xiàn)一層神經(jīng)元和相鄰層神經(jīng)元的計算,以及如何進(jìn)行誤差計算和反向權(quán)值調(diào)整。學(xué)生們逐漸對實(shí)驗作業(yè)有了深刻的理解,開始動手設(shè)計自己的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),隨著一個個步驟的實(shí)現(xiàn),學(xué)生們之前的很多疑惑都豁然開朗,對BP算法充滿了興趣。很多組的同學(xué)對測試的識別率不太滿意,都主動去圖書館查閱相關(guān)資料,嘗試了一些改進(jìn)方法和技術(shù),如改變多種神經(jīng)元激勵函數(shù)、加入動量項微調(diào)權(quán)值修正量、自適應(yīng)變步長算法等。
有一個組的作業(yè)給我印象極其深刻,因為他們勇于挑戰(zhàn)了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)語音信息0~9的識別,不但很好地掌握了BP基本算法及其改進(jìn):變步長法和引入動量項法,還自學(xué)了錄音、音頻信號分幀、加窗、MFCC特征提取等。他們對待本課程的熱情,還有他們表現(xiàn)出來的巨大的潛力都讓我感動,讓我對我們的專業(yè)和課程建設(shè)的未來充滿了信心和希望。
正是應(yīng)對了“理論與實(shí)踐相結(jié)合”的經(jīng)典理念,半年里64個學(xué)時完成后,從學(xué)生們的直接反饋中發(fā)現(xiàn),他們理解掌握最為深刻的內(nèi)容恰恰是他們曾經(jīng)動手進(jìn)行程序開發(fā)的內(nèi)容。這充分表明了在本課程的教學(xué)過程中注重動手實(shí)踐能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)的重要性。
2.4演講、討論與評價
這也是我們在教學(xué)過程中探索出來的方法。專題文獻(xiàn)調(diào)研和動手實(shí)踐的作業(yè)極大地調(diào)動了學(xué)生們的積極性,效果也非常好,但作為一門課程,還是要有一個分?jǐn)?shù)的評價。以往都是學(xué)生把作業(yè)交上來,老師統(tǒng)一評分?,F(xiàn)在面對如此多樣性的作業(yè),老師個人的評價顯得并不充分,我們認(rèn)為學(xué)生們相互之間做的工作類似,能夠理解各組作業(yè)的特色和工作量大小,在評價上更有發(fā)言權(quán)。因此,我們提出了一種同學(xué)參與評分的方案,即演講+討論+評價。
首先是演講。為了使評分過程做到公開、公正、公平,我們在各組完成一次文獻(xiàn)調(diào)研或者動手實(shí)驗之后,都要求各組準(zhǔn)備好演講的文件和相關(guān)材料,包括ppt文件制作、程序演示、功能測試等,專門抽一次上課時間用來進(jìn)行各組的集中演講,展開實(shí)踐經(jīng)驗的深入交流。每組派出一位代表來演講,介紹本組作業(yè)的詳細(xì)情況并演示。介紹完畢,就進(jìn)入提問和討論環(huán)節(jié),老師和同學(xué)都可以就其中的任何問題提問,也可以進(jìn)行程序功能的現(xiàn)場檢測。這一方面活躍了課堂氣氛,使得學(xué)生們大大增強(qiáng)了對于重點(diǎn)內(nèi)容的理解和掌握,另一方面,各組之間可以相互學(xué)習(xí),拓展視野,開闊思路。同時,這也很好地鍛煉了學(xué)生的組織和演講能力。最后是評價,也是各組選派一名代表,就像各類比賽中的評分專家一樣,根據(jù)各組的演講、提問、回答、演示等,綜合給出一個評分。這種形式對于學(xué)生們也是很新奇的,大家都很認(rèn)真地對待,基本上每次評分都能很好地反映出各組的水平。同時,這也激發(fā)了學(xué)生們的主動性和創(chuàng)造性,因為只有真正的努力和過硬的成績才能獲得各組同學(xué)的一致好評。
2.5創(chuàng)新性研究
我們鼓勵對本課程相關(guān)領(lǐng)域具有濃厚興趣、能力較強(qiáng)的同學(xué)自發(fā)組成小組,基于課程所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入分析思考,提出創(chuàng)新性的課題展開研究,并在合適的時機(jī)鼓勵學(xué)生們利用課程相關(guān)的知識積極參加各種競賽,從今年開始中國人工智能學(xué)會主辦的全國大學(xué)生智能設(shè)計大賽將是今后我們努力的主要方向。2010年,我們選擇了三星公司面向大學(xué)生的bada應(yīng)用開發(fā)試點(diǎn)活動作為第一次嘗試。學(xué)生們經(jīng)過三個多月的努力,獲得兩個三等獎和兩個優(yōu)秀獎。經(jīng)過競賽鍛煉,學(xué)生們不僅加強(qiáng)了對于課程相關(guān)知識的理解和掌握,增強(qiáng)了研究開發(fā)能力和自信心,更加深了對于本專業(yè)的濃厚興趣,為本專業(yè)和本課程的建設(shè)提供了強(qiáng)有力的支撐。
2.6專家講座
我們先后邀請到了國內(nèi)外的專家學(xué)者來給學(xué)生進(jìn)行專題講座。國際計算語言學(xué)會主席、美國南加州大學(xué)信息科學(xué)研究所Prof. Eduard Hovy關(guān)于什么是智能的講座,首都師范大學(xué)人工智能領(lǐng)域著名教育專家王萬森教授關(guān)于模糊邏輯與推理的講座,都讓學(xué)生們感受到了大家的風(fēng)范,靈活生動的講課風(fēng)格受到了學(xué)生的高度贊揚(yáng)。
3教學(xué)反饋
在北京郵電大學(xué)組織的2010年學(xué)生評教工作中,本課程得到了97.46的高分(滿分100)。以下是我們收到的一些學(xué)生的反饋意見。
1) 實(shí)踐時間充裕,在解決問題的過程中培養(yǎng)了一種能力。作業(yè)不死板,給出一個框架思路,同學(xué)可以自由發(fā)揮。還地鍛煉了大家的團(tuán)隊合作精神,專注于自己擅長的領(lǐng)域才能做的更好。讓同學(xué)們自己放開去做,在出錯時及時交流糾正是一種很自由、很開放的學(xué)習(xí)模式,這樣的氛圍可能不會培養(yǎng)高的分?jǐn)?shù),但會收獲高的能力。
2) 教學(xué)形式較為新穎,不是采用以往講授知識的方式,而是采用了更為貼近實(shí)際的方式,在開學(xué)初就分組,拋棄了筆上作業(yè),改用實(shí)際的編程、查找資料等方法,更能調(diào)動大家的學(xué)習(xí)積極性。驗收作業(yè)也不是以往老師收上去批改后發(fā)下來這種千年不變的形式,而是讓同學(xué)互相打分,這種方式更為客觀而且可見,更加公平。最后感謝李老師一學(xué)期以來的教學(xué)與幫助,也感謝實(shí)驗室所有老師和助教的幫助,也相信咱們智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè),機(jī)器智能這門課程會越來越完善、成熟。
3) 感覺比較實(shí)用、有意義。從大學(xué)開始接觸的都是純理論的課,這門課上需要做實(shí)踐編程作業(yè),我學(xué)習(xí)了機(jī)制與算法實(shí)現(xiàn),更重要的是能讓我們在解決實(shí)際問題中提供一些從未有過的思路。比如我在百度俱樂部參加一個如何構(gòu)建購物網(wǎng)站的工作,需要垂直搜索技術(shù),把各大購物網(wǎng)站的價格列出來,可是有些網(wǎng)站,如京東商城是采用圖片形式顯示價格的,很多研究生也沒做出來,我用了機(jī)器智能中的BP算法解決了這個問題,當(dāng)然需要一些圖像處理技術(shù)。總之,試驗后我們得到的是一種解決問題的思路,所以我覺得在提供知識的基礎(chǔ)上使用實(shí)驗技術(shù)加深對知識的理解效果很好,實(shí)驗就是最好的作業(yè)。
4) 隨著我們步入大三,越來越感受到智能領(lǐng)域的廣博精深。就像老師教學(xué)的課件一樣,每個知識點(diǎn)的擴(kuò)充都能組成新的一章。本學(xué)期感觸最深的除了三星競賽此外還有兩點(diǎn):一是李老師上課講的內(nèi)容充實(shí),從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到機(jī)器情感,從BP到A*,幾乎把智能領(lǐng)域經(jīng)典的模型算法都覆蓋了。第二點(diǎn)就是本學(xué)期李老師請來了很多professor(巨開心哈)。我覺得看看別的學(xué)校甚至別的國度的“大牛們”都在研究什么,有利于我們拓寬眼界,開闊思路。希望李老師以后也辛苦聯(lián)系他們,讓學(xué)弟學(xué)妹們也享受這種待遇。
4結(jié)語
本文對機(jī)器智能課程的教學(xué)方法進(jìn)行了探討,針對不同模塊的教學(xué)內(nèi)容,提出并實(shí)踐了專題文獻(xiàn)調(diào)研、演講、討論、動手實(shí)驗、學(xué)生評價、創(chuàng)新性研究、專家講座等教學(xué)方式,收到了較好的效果。今后還要緊跟智能科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步豐富本課程教學(xué)的前沿性和創(chuàng)新性,在力圖編一本比較好的教材的同時,著手研究多種資源和手段的運(yùn)用。
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Teaching Practice of Machine Intelligence
LI Lei, LIU Pingan, WANG Xiaojie, ZHONG Yixin
(Department of Intelligence Science, Beijing University of Posts & Telecommunications, Beijing 100876, China)
關(guān)鍵詞:云制造;關(guān)鍵技術(shù);專利分析
基金項目:上海工程技術(shù)大學(xué)科研啟動項目(校啟:2015-68)
中圖分類號:F49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
原標(biāo)題:國際云制造關(guān)鍵技術(shù)專利分析及對上海的啟示
收錄日期:2016年11月10日
一、引言
當(dāng)前,在經(jīng)濟(jì)全球化背景下,為了進(jìn)一步強(qiáng)化競爭優(yōu)勢,諸多發(fā)達(dá)國家,尤其是跨國制造型企業(yè)采用了更加智能化、柔性生產(chǎn)模式。與此同時,圍繞著提升企業(yè)競爭能力,一場以“制造智能化、信息化”為特征的制造業(yè)變革一直在我國積極、持續(xù)的展開。從“工業(yè)4.0”到“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”,我國制造業(yè)急需一種新型制造模式與手段,進(jìn)而推動經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變,加快建成全球科技創(chuàng)新中心。針對此,本次研究提出“云制造”――制造業(yè)信息化新模式,并對國內(nèi)外云制造核心技術(shù)研況與發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析。
云制造是一種基于網(wǎng)絡(luò)(如互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)和無線寬帶網(wǎng)等),按照用戶需求組織網(wǎng)上制造資源(制造云),為用戶提供各類按需制造服務(wù)的一種網(wǎng)絡(luò)化制造新模式。該技術(shù)是將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)化制造和服務(wù)技術(shù)同云計算、云安全、高性能計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)融合,實(shí)現(xiàn)各類制造資源(制造硬設(shè)備、計算系統(tǒng)、軟件、模型、數(shù)據(jù)、知識等)統(tǒng)一的、集中的智能化管理和經(jīng)營,為制造全生命周期過程提供可隨時獲取的、按需使用的、安全可靠的、優(yōu)質(zhì)廉價的各類制造活動服務(wù)。隨著技術(shù)的提升,云制造不僅可以促進(jìn)生產(chǎn)模式的扁平化,更能促進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新,而且可以滿足市場個性化、靈敏的定制需求。
為實(shí)現(xiàn)云制造的資源共享和服務(wù)模式,云制造融合了云計算、物聯(lián)網(wǎng)、高性能計算、服務(wù)計算、智能科學(xué)等信息技術(shù)與信息化制造(信息化設(shè)計、生產(chǎn)加工、試驗、仿真、經(jīng)營管理、集成)等多種新興技術(shù)。各種技術(shù)在云制造中的功能或作用如下:(1)云計算技術(shù)為制造所需各類信息的智能處理和決策提供了使能服務(wù)與新制造模式;(2)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為制造領(lǐng)域中各類物與物之間的互聯(lián)和實(shí)現(xiàn)制造智慧化提供了使能技術(shù);(3)高性能計算技術(shù)為求解復(fù)雜制造問題和開展大規(guī)模協(xié)同制造提供了使能技術(shù);(4)面向服務(wù)的技術(shù)為快速構(gòu)造虛擬化制造服務(wù)環(huán)境提供了使能技術(shù);(5)智能科學(xué)技術(shù)為制造資源/能力的智能化提供了使能技術(shù);(6)信息化制造技術(shù)是云制造的基礎(chǔ)技術(shù)。
二、云制造核心技術(shù)國際專利分析
通過上述對云制造的關(guān)鍵技術(shù)體系的分析,以及與相關(guān)領(lǐng)域?qū)<姨接?,課題組選擇了RFID、傳感器芯片、無線通信、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、高精度定位、生物信號分析和視頻分析等云制造關(guān)鍵技術(shù),從專利的申請趨勢、申請區(qū)域、技術(shù)構(gòu)成和主要競爭者等方面進(jìn)行分析。國際專利主要以德溫特專利數(shù)據(jù)庫為研究對象,國內(nèi)專利情況以中國知識產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫為研究分析對象。
(一)RFID國際專利情況。RFID,即無線射頻識別,又稱電子標(biāo)簽,是一種非接觸式的自動識別技術(shù),它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無需人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽,操作快捷方便。該技術(shù)是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一,也是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。
?技術(shù)主題關(guān)鍵詞:RFID;Radio Frequency Identification;RF
?檢索整理得專利數(shù):38,634件(截至檢索日期2015年4月,下同)
1、總體趨勢。每年申請的RFID專利數(shù)量始終沒有突破50件,技術(shù)發(fā)展緩慢。2005年超過了1,500件,從此申請的RFID專利數(shù)量快速上升。2010~2014年專利數(shù)量略有波動,但累計總數(shù)一直攀升。(圖1)
2、區(qū)域?qū)@植记闆r。將近十年RFID領(lǐng)域申請專利進(jìn)行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)專利數(shù)最多的是美國專利,占了全球總數(shù)的近1/3;其次為日本專利,也占近兩成。中國專利申請數(shù)量排在第五位。(圖2)
(二)傳感器芯片國際專利情況。國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器的定義是:“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。由于傳感器專利數(shù)量十分龐大,在德溫特專利數(shù)據(jù)庫中用“sensor”(傳感器)作為關(guān)鍵詞出現(xiàn)專利達(dá)90余萬件,無法進(jìn)行分析。因此,選擇傳感器芯片作為檢索主題。
?技術(shù)主題關(guān)鍵詞:傳感器芯片(注:由于德溫特數(shù)據(jù)庫中有關(guān)傳感器專利超過了30萬,分析處理工作量太大,因此課題組選擇了傳感器芯片作為了研究對象)
?檢索整理得專利數(shù):36,931件
1、總體趨勢。傳感器芯片技術(shù)的專利早在1971年就已經(jīng)申請,在20世紀(jì)70年代都處于萌芽發(fā)展階段。但到了80年代后,傳感器芯片申請專利逐步增長,并且在2006年時出現(xiàn)快速向上的趨勢。總體來講,傳感器芯片技術(shù)比RFID專利更早,且年增長率更加平均。(圖3)
2、區(qū)域?qū)@植记闆r。傳感器芯片申請專利數(shù)量最多的為中國專利,其次為日本專利,美國專利排第三。雖然中國申請的專利數(shù)量排名第一,但也不能認(rèn)為中國在傳感器芯片領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位,因為其中的專利也有可能是國外企業(yè)在中國的申請,從另一方面說明中國傳感器市場具有巨大潛力。(圖4)
(三)無線通信技術(shù)國際專利情況。無線通信是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式,近些年信息通信領(lǐng)域中,發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無線通信技術(shù)。在移動中實(shí)現(xiàn)的無線通信又統(tǒng)稱為移動通信,人們把二者合稱為無線移動通信。在無線通信技術(shù)領(lǐng)域,主要關(guān)注與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的近場通信技術(shù)(NFC)、超寬帶技術(shù)(UWB)、IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的無線技術(shù)等。
?技術(shù)主題關(guān)鍵詞:近場通信(NFC);超寬帶(UWB);wifi;藍(lán)牙;zigbee;IEEE802.11
?檢索整理得專利數(shù):64,471件
1、總體趨勢。2000年以前,無線通信技術(shù)的申請專利數(shù)量一直處于非常低的水平。但從2007年開始,增長速度較快,到2014年躍升至10,121件的年申請量,發(fā)展迅猛。(圖5)
2、區(qū)域?qū)@植记闆r。從近十年來看,整體上美國專利在這一領(lǐng)域占據(jù)著主要地位,申請的數(shù)量份額超過30%。中國緊隨其后,占有兩成。(圖6)
(四)物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)國際專利情況。物聯(lián)網(wǎng)這一名詞是近幾年才提出的,國外相關(guān)的概念多為無線傳感網(wǎng)、邁適網(wǎng)和M2M。因此,選擇這些詞組合檢索物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的專利。
?技術(shù)主題關(guān)鍵詞:無線傳感網(wǎng)wireless sensor networks;邁適網(wǎng)a suitable network;自組織網(wǎng)ad hoc network;物聯(lián)網(wǎng)Internet of things;M2M machine to machine
?檢索整理得專利數(shù):863,396件
1、總體趨勢。該領(lǐng)域申請的專利數(shù)量也從2001年開始出現(xiàn)明顯增加,到2008年開始激增。(圖7)
2、區(qū)域?qū)@植记闆r。在該領(lǐng)域,美國和中國的申請專利數(shù)量分列第一、第二位,分別達(dá)到總體的34%和25%。(圖8)
三、云制造國內(nèi)專利情況分析
?技術(shù)主題關(guān)鍵詞:無線傳感網(wǎng);邁適網(wǎng);自組織網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng);M2M;RFID;Radio Frequency Identification;RF;傳感器芯片;近場通信(NFC);超寬帶(UWB);wifi;藍(lán)牙;zigbee;IEEE802.11;高精度定位;位置定向;距離測量;生物信號分析/處理;生物醫(yī)學(xué)信號分析/處理;視頻分析/處理;視覺分析/處理;圖像分析/處理等領(lǐng)域?qū)@偤?/p>
?檢索整理得專利數(shù):整理得有效專利3,760件(發(fā)明專利543)
(一)總體趨勢。2009年起,申請數(shù)據(jù)急劇上升,趨勢與全球走向相符合。受到全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響,2013年申請數(shù)量有所下降。(圖9)
(二)區(qū)域?qū)@植记闆r。2014年數(shù)據(jù)顯示,云制造中國專利中江蘇省申請的專利數(shù)量排名第一;廣東排名第二;上海排名第六,占總數(shù)的7.50%,略微落后于四川省和浙江市。(圖10)
(三)上海云制造發(fā)展現(xiàn)狀。上海是國內(nèi)云制造研發(fā)實(shí)力、產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用水平最高的地區(qū)之一。在產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)方面,中科院上海微系統(tǒng)所早在2005年就在上??莆I(lǐng)導(dǎo)下,牽頭組建了傳感網(wǎng)上海聯(lián)盟,當(dāng)時已有12家聯(lián)盟成員,初步形成產(chǎn)學(xué)研一體的組織,而目前上海中科院微系統(tǒng)所正牽頭推進(jìn)中國無線傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作,并已代表中國參加了國際傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作組。在產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)方面,上海是國內(nèi)電子信息產(chǎn)業(yè)的重要基地,擁有包括傳感器、芯片、通信設(shè)備、系統(tǒng)集成等完整的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、制造產(chǎn)業(yè)群,同時也有物流、醫(yī)藥、電信服務(wù)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求比較強(qiáng)的行業(yè)客戶,產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需上中下游配套完善。上海云制造產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)上的主要企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)如表1所示。(表1)
上海已確定將“互聯(lián)網(wǎng)+”融入到制造業(yè)作為下一步智能制造發(fā)展的重點(diǎn)之一,究其根本,即是云制造。雖然,目前上海政府并沒有頒布關(guān)于云制造明確的政策。但“十二五”期間,上海出臺了一系列的政策大力發(fā)展云制造的核心技術(shù)――云計算、物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)與信息化制造等,都為“互聯(lián)網(wǎng)+”融入制造業(yè),帶動傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
四、上海推動云制造的舉措建議
上海是國內(nèi)云計算、物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)研發(fā)實(shí)力、產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用水平最高的地區(qū)之一。這為上海發(fā)展云制造奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。2015年,“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃的實(shí)施為上海發(fā)展云制造提供了政策保障。未來,上海如何將以云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的融合創(chuàng)新,全面發(fā)展云制造。課題組提出以下幾點(diǎn)建議:
一是為中小制造型企業(yè)構(gòu)建中小企業(yè)云制造公共服務(wù)平臺。與當(dāng)前廣泛應(yīng)用的淘寶、當(dāng)當(dāng)?shù)菴2C、B2B平臺不同,中小企業(yè)云制造公共服務(wù)平臺為制造企業(yè)提供的不僅是產(chǎn)品買賣,更多的是基于制造能力的協(xié)同業(yè)務(wù),實(shí)現(xiàn)外部資源與企業(yè)生產(chǎn)制造過程等核心業(yè)務(wù)緊密協(xié)作。上海政府可為中小企業(yè)打造云制造公共服務(wù)平臺,提供一系列支持服務(wù),包括在制造資源注冊、資源需求、資源供需多向搜索、資源能力評估、交易信用評估、資源交易管理、協(xié)同制造管理和結(jié)算管理,為注冊企業(yè)提供制造過程全生命周期的服務(wù)工具。
二是為高端裝備制造業(yè)企業(yè)打造面向復(fù)雜產(chǎn)品的集團(tuán)企業(yè)云制造服務(wù)平臺。該云制造服務(wù)模式的重點(diǎn)在于支持制造資源動態(tài)共享與協(xié)同,強(qiáng)調(diào)企業(yè)內(nèi)或集團(tuán)內(nèi)制造資源和制造能力的整合與服務(wù),優(yōu)化企業(yè)或集團(tuán)資源和能力使用率,減少重復(fù)資源和能力的重復(fù)建設(shè),降低成本,提高競爭力。下一階段,上海發(fā)展高端裝備制造業(yè)或可借助面向復(fù)雜產(chǎn)品的集團(tuán)企業(yè)云制造服務(wù)平臺,進(jìn)而提高制造資源和能力相對分散的跨單位、跨部門、跨學(xué)科的協(xié)同效率。目前,國內(nèi)航天二院構(gòu)建了面向航天復(fù)雜產(chǎn)品的集團(tuán)企業(yè)云制造服務(wù)平臺,用以提高多部門在生產(chǎn)制造方面的協(xié)同,并在此方面積累了較為成熟的經(jīng)驗。
三是把握技術(shù)發(fā)展的脈搏,定期云制造發(fā)展報告。云制造作為智能制造的新興領(lǐng)域,技術(shù)發(fā)展的迅猛程度是日新月異。為此,一方面政府應(yīng)鼓勵制造型企業(yè)定期跟蹤國際云制造技術(shù)的發(fā)展趨勢,結(jié)合企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,及時調(diào)整技術(shù)研發(fā)重點(diǎn);另一方面政府也應(yīng)鼓勵高校、研究機(jī)構(gòu)對云制造核心技術(shù)進(jìn)行跟蹤、預(yù)測,定期行業(yè)報告,為行業(yè)發(fā)展提供指導(dǎo)意見。
四是聯(lián)合信息技術(shù)企業(yè)與制造企業(yè),做大做強(qiáng)云制造。云制造的發(fā)展應(yīng)避免多、小、散、亂的局面。一方面鼓勵技術(shù)領(lǐng)先的國際企業(yè)在滬設(shè)立研發(fā)中心和生產(chǎn)基地,擴(kuò)大知識資源和人才資源溢出;另一方面鼓勵具備云計算、物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)研發(fā)實(shí)力的本土企業(yè)與生產(chǎn)制造型企業(yè)聯(lián)手,扶持搭建云制造服務(wù)平臺。依托產(chǎn)業(yè)園區(qū)的環(huán)境優(yōu)勢,加強(qiáng)資源聚集效應(yīng),加快培育一定支配地位、較大規(guī)模和先進(jìn)技術(shù)的云制造重點(diǎn)企業(yè),提高產(chǎn)業(yè)價值鏈的控制力。
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關(guān)鍵詞:計算機(jī)科學(xué);智能電網(wǎng);云計算;數(shù)字圖像處理;數(shù)據(jù)挖掘;人工智能 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
中圖分類號:TM76 文章編號:1009-2374(2016)21-0047-03 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.21.023
1 概述
隨著信息技術(shù)的發(fā)展,人類逐漸步入信息化時代。在此過程中所引起的信息革命給許多傳統(tǒng)行業(yè)帶來了巨大的沖擊,信息化時代的四大特點(diǎn)――智能化、電子化、全球化、非群體化成為了許多行業(yè)變革的風(fēng)向標(biāo)。而信息化時代的代表性象征――計算機(jī)在各行各業(yè)中的必要性與日俱增,在電力行業(yè)中也不可避免。
而電力行業(yè)作為關(guān)乎國計民生的傳統(tǒng)行業(yè),在信息化時代中也面臨著如何更高效地利用能源、如何更安全可靠地供電、如何更好地了解用戶需求等諸多方面的新挑戰(zhàn),于是“智能電網(wǎng)”的概念應(yīng)運(yùn)而生。
2 智能電網(wǎng)
2.1 智能電網(wǎng)的概念
智能電網(wǎng)是將信息技術(shù),如通信技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)等融入電力系統(tǒng)之中,使整個電力系統(tǒng)更加安全可控,成為高效智能的新型電網(wǎng)。由于各國的國情不同,因此各個國家對智能電網(wǎng)的具體要求也會有不同的側(cè)重點(diǎn)。因為我國還是一個發(fā)展中國家,與國外發(fā)達(dá)國家的電力工業(yè)已步入成熟期不同,我國在發(fā)展智能電網(wǎng)的同時,還需要加強(qiáng)骨干電網(wǎng)建設(shè)。因此除了要建設(shè)能夠充分滿足用戶對電力的需求和優(yōu)化資源配置,確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性,滿足環(huán)保約束,保證電能質(zhì)量,適應(yīng)電力市場化發(fā)展的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)外,我國的智能電網(wǎng)建設(shè)還需要滿足以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架,各級電網(wǎng)高度協(xié)調(diào)發(fā)展。
2.2 智能電網(wǎng)的特點(diǎn)
智能電網(wǎng)一般包括有以下七個特點(diǎn):
2.2.1 能量互聯(lián)網(wǎng):智能電網(wǎng)要求實(shí)現(xiàn)供電方和用戶之間的交互,構(gòu)建多向電力流,它主要由能量管理系統(tǒng)和配電管理系統(tǒng)組成。其中能量管理系統(tǒng)提供整個電網(wǎng)的實(shí)時狀態(tài)信息,并根據(jù)實(shí)時信息選擇最優(yōu)發(fā)電方案,減少輸電損耗,維護(hù)系統(tǒng)可靠性以確保供電穩(wěn)定;配電管理系統(tǒng)提供配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時狀態(tài)信息,允許供電方遠(yuǎn)程控制斷電的隔離與恢復(fù),管理可再生能源發(fā)電。
2.2.2 降低損耗:智能電網(wǎng)能夠基于“能量互聯(lián)網(wǎng)”中的實(shí)時信息,根據(jù)用戶的需求來供電,通過電壓控制來降低電力損耗。同時還可以沿輸電線放置傳感器和電容器,通過無功負(fù)載控制來減少電力損耗。減少電力損耗的同時還會降低二氧化碳的排放量,使電網(wǎng)系統(tǒng)更加低碳環(huán)保。
2.2.3 融入可再生能源發(fā)電:目前可再生能源發(fā)電的最大缺點(diǎn)在于可變性過大,產(chǎn)電不穩(wěn)定。智能電網(wǎng)能夠通過儲電技術(shù),在產(chǎn)電過剩時將多余電能存儲起來,在供不應(yīng)求時再通過智能電網(wǎng)的自動化技術(shù)供能,進(jìn)而解決可再生能源產(chǎn)電不穩(wěn)定的問題。
2.2.4 減少輸電阻塞:智能電網(wǎng)能夠檢測輸電線的實(shí)時度數(shù),在可能發(fā)生輸電阻塞時,傳感器和控制器會及時地重新安排電力輸送線路,使得電力能夠最大限度地流過線路而不發(fā)生阻塞。
2.2.5 分布式發(fā)電:通過智能電網(wǎng)的雙向電力流,用戶自行通過太陽能、風(fēng)能等可再生能源產(chǎn)生的電力可以出售給供電方,流入配電網(wǎng)絡(luò)中,使電網(wǎng)系統(tǒng)在用電高峰期可以為用戶提供更穩(wěn)定的供電服務(wù)。
2.2.6 自愈:智能電網(wǎng)能夠基于實(shí)時測量的概率風(fēng)險評估確定最有可能失敗的設(shè)備、發(fā)電廠和線路,及時進(jìn)行隔離和恢復(fù),從而減少大面積用電故障的出現(xiàn)。同時,智能電網(wǎng)還能實(shí)時分析電網(wǎng)的整體健康水平,及時觸發(fā)可能導(dǎo)致電網(wǎng)故障發(fā)展的早期預(yù)警,并根據(jù)具體情況確定是否立即進(jìn)行檢查或采取相應(yīng)措施。
2.2.7 用戶需求管理:智能電網(wǎng)能夠通過智能電表實(shí)時通知用戶其電力消費(fèi)成本、實(shí)時電價、電網(wǎng)的狀況、計劃停電信息等信息,使用戶可以根據(jù)這些信息制定自己的電力使用方案,繼而通過影響用戶需求來促進(jìn)電力供求平衡。
2.3 智能電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)
智能電網(wǎng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)主要包括集成的通信技術(shù)、先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制技術(shù)以及決策支持和可視化技術(shù)。
3 計算機(jī)科學(xué)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
在電網(wǎng)智能化的過程中,計算機(jī)是必不可少的。而計算機(jī)科學(xué)在智能電網(wǎng)中也有諸多應(yīng)用,其中云計算、數(shù)字圖像處理、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能和軟件工程這些計算機(jī)科學(xué)相關(guān)技術(shù)在智能電網(wǎng)中尤為重要。
3.1 云計算
云計算是分布式計算的一種特殊形式,根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的定義,云計算可以實(shí)現(xiàn)隨時隨地、便捷、按需地從可配置計算資源共享池中獲取所需的資源,資源可以快速供給和釋放,使管理的工作和服務(wù)提供者的介入降低至最少。
云計算技術(shù)能夠整合優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)中的各種異構(gòu)資源,如電力系統(tǒng)中的監(jiān)控維護(hù)資源、配電管理資源和市場運(yùn)營資源等。利用云計算支持廣泛企業(yè)計算和普適性強(qiáng)的特點(diǎn),能夠構(gòu)建更加高效的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施資源的自動化管理。例如利用Google的Borg能夠使大量服務(wù)器協(xié)調(diào)工作,繼而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠性管理。
而智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù),更需要通過云計算來實(shí)現(xiàn)分布式存儲和管理。利用云計算來實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的分布式存儲,可以通過冗余存儲和高可靠性軟件來提高數(shù)據(jù)的可靠性,并能較好地達(dá)到成本、可靠性和性能的最佳平衡。例如利用Google的GFS文件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余存儲,并大幅度降低主服務(wù)器的負(fù)擔(dān),使系統(tǒng)IO高度并行工作,從而提高系統(tǒng)的整體性能。智能電網(wǎng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)種類眾多,而云計算的數(shù)據(jù)管理技術(shù)能夠較好地滿足智能電網(wǎng)信息平臺數(shù)據(jù)種類繁多的海量服務(wù)請求,因此云計算能夠高效地管理智能電網(wǎng)信息平臺中的多元數(shù)據(jù)。例如,利用Google的BigTable,通過一個巨大的分布式多維數(shù)據(jù)表,將數(shù)據(jù)都作為對象,并通過關(guān)鍵字、列關(guān)鍵字和時間戳來進(jìn)行索引,滿足各類數(shù)據(jù)的性能要求,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的高效管理。
為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定,智能電網(wǎng)需要通過大規(guī)模的電力系統(tǒng)計算來監(jiān)控整個電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),如暫態(tài)穩(wěn)定計算、故障計算、拓?fù)浞治?、?shù)據(jù)挖掘與智能決策等,計算量極大,而云計算可以為智能電網(wǎng)提供高性能的并行計算與分析服務(wù)。例如利用Google的MapRduce,可實(shí)現(xiàn)針對大規(guī)模數(shù)據(jù)集的并行計算。
3.2 數(shù)字圖像處理
數(shù)字圖像處理是指通過計算機(jī)對圖像進(jìn)行去噪、增強(qiáng)、復(fù)原、分割以及提取特征等處理,從而改善圖示信息,以便人們解釋或機(jī)器自動理解。
在智能電網(wǎng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)中有不少的數(shù)據(jù)都是圖像數(shù)據(jù),例如對輸電線路狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測常常通過線路圖像/視頻監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對輸電線路狀態(tài)全天候全方位的實(shí)時監(jiān)控,采用智能化和自動化的手段來代替人工是必然的趨勢。但原始圖像中包含的噪聲太多了,價值密度低,難以用于智能識別。在這種情況下,可以通過數(shù)字圖像處理中的灰度變換、直方圖修正、小波包去噪、圖像銳化以及邊緣檢測等處理方式來增強(qiáng)圖像對比度,去除噪聲,加強(qiáng)圖像的輪廓特征,以便于特征的提取和識別,進(jìn)而產(chǎn)生價值密度較高的特征數(shù)據(jù)集,為輸電線路狀態(tài)的智能識別過程做好圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理。
3.3 數(shù)據(jù)挖掘
數(shù)據(jù)挖掘是指從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中,提取隱含在其中的、人們事先不知道的,但又是潛在有用的信息和知識的過程。數(shù)據(jù)挖掘的方法包括分類、聚類、關(guān)聯(lián)分析、預(yù)測等。
由于智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量巨大、數(shù)據(jù)類型繁多、價值密度低以及處理速度快的特點(diǎn),智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)屬于無法在一定時間內(nèi)用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具對其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的“大數(shù)據(jù)”,需要通過數(shù)據(jù)挖掘來提取其中隱含的有價值的信息,從而實(shí)現(xiàn)對整個電網(wǎng)系統(tǒng)多角度、多層次的精確感知。例如,通過對長期的、大量的用戶用電數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘,對不同地區(qū)以及不同用戶進(jìn)行分類,可以得到有助于優(yōu)化配電調(diào)度的信息,并能為電費(fèi)定價調(diào)整提供參考;由于在當(dāng)今社會中各行業(yè)的發(fā)展都離不開能源的使用,因此對用電數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘甚至還可以歸納總結(jié)出各種指標(biāo)增長率與社會用電情況的一般規(guī)律,便于政府了解和預(yù)測社會各行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及用能情況,為政府決策提供參考。而通過對長期的、大量的電動汽車充電數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘,可以為充電站的布點(diǎn)提供參考。通過對長期的、大量的可再生能源發(fā)電情況進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘,有利于降低可再生能源產(chǎn)電不穩(wěn)定對供電網(wǎng)絡(luò)的影響,進(jìn)而更好地融入可再生能源發(fā)電。此外,數(shù)據(jù)挖掘還有利于用戶能效的分析管理、業(yè)務(wù)拓展分析、供電輿情監(jiān)測預(yù)警分析、電力系統(tǒng)的故障預(yù)測和狀態(tài)檢修、短期電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測、城市電網(wǎng)規(guī)劃等。智能電網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)特性表明了數(shù)據(jù)挖掘在智能電網(wǎng)中有著廣泛的應(yīng)用。
3.4 人工智能
根據(jù)著名人工智能科學(xué)家Michael R.Genesereth和Nils J.Nilsson在1987年提出的定義,人工智能是研究智能行為的科學(xué),它的最終目的是建立關(guān)于自然智能實(shí)體行為的理論和指導(dǎo)創(chuàng)造具有智能行為的人工制品。人工智能是一門研究如何將人的智能轉(zhuǎn)化為機(jī)器智能或者用機(jī)器來模擬或?qū)崿F(xiàn)人的智能的學(xué)科。
數(shù)據(jù)挖掘在智能電網(wǎng)中有著廣泛的應(yīng)用,而數(shù)據(jù)挖掘需要人工智能技術(shù)來提供數(shù)據(jù)分析的技術(shù)支持,因此人工智能在智能電網(wǎng)中也有著十分重要的應(yīng)用。例如,通過構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對經(jīng)過數(shù)字圖像處理所得的典型線路狀態(tài)的監(jiān)控圖像特征數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練識別來實(shí)現(xiàn)輸電線路狀態(tài)的智能識別。除了故障診斷外,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還可應(yīng)用于智能控制、繼電保護(hù)、優(yōu)化運(yùn)算等
方面。
除了為數(shù)據(jù)挖掘提供數(shù)據(jù)分析的技術(shù)支持外,人工智能還可以通過人類專家提供的經(jīng)驗和知識來構(gòu)建相應(yīng)的專家系統(tǒng),如電網(wǎng)故障診斷和調(diào)度處理專家系統(tǒng)和操作票專家系統(tǒng)等,模擬人類專家解決問題的過程來進(jìn)行決策,從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動化和智能化。
而采用遺傳算法、粒子群算法等進(jìn)化算法求解諸如發(fā)電廠和輸電線架設(shè)的規(guī)劃問題以及電力系統(tǒng)中各種控制參數(shù)的最優(yōu)解等問題或利用模糊集理論來處理電力系統(tǒng)中難以實(shí)現(xiàn)精確控制的復(fù)雜問題,也是人工智能在智能電網(wǎng)中的重要應(yīng)用。
3.5 軟件工程
根據(jù)Fritz Bauer在NATO會議上給出的定義,軟件工程是建立和使用一套合理的工程原則,以便獲得經(jīng)濟(jì)的軟件,這種軟件是可靠的,可以在實(shí)際機(jī)器上高效的
運(yùn)行。
為了便于管理和使用,無論是供電管理方還是用戶方都會希望通過一個穩(wěn)定可靠,功能完備,并具有友好人機(jī)界面的軟件來方便操作。因此在建設(shè)智能電網(wǎng)的過程中勢必需要開發(fā)相應(yīng)的軟件,軟件工程便應(yīng)用于其中。尤其是對用戶端而言,在移動設(shè)備使用越來越廣泛的今天,開發(fā)相應(yīng)的移動端的APP無疑能夠更好地促進(jìn)用戶參與到交互過程中。一個針對用戶個體,能夠?qū)崟r顯示如電力消費(fèi)成本、實(shí)時電價、電網(wǎng)狀況、計劃停電信息等的智能電表提示信息,結(jié)合數(shù)字家庭技術(shù),能夠遠(yuǎn)程控制家電開關(guān)以便于用戶隨時隨地調(diào)整自己的用電情況,并整合線上業(yè)務(wù)申請、繳納電費(fèi)等功能的APP能夠極大程度地減輕用戶的操作負(fù)擔(dān),方便用戶的使用,使智能電網(wǎng)更加高效智能。
4 結(jié)語
計算機(jī)科學(xué)在智能電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用使電力行業(yè)在信息化時代中能夠更好地應(yīng)對各種新挑戰(zhàn),為整個社會的發(fā)展帶來深遠(yuǎn)的影響。
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摘要:人工智能的迅速崛起,為老年健康管理提供了全新的途徑,在優(yōu)化老年健康管理全過程中發(fā)揮著重要價值。與此同時,因其服務(wù)于老年人這一特殊群體,對道德倫理的沖擊表現(xiàn)得更加突出。當(dāng)前,伴隨著我國政府對人工智能的高度重視、企業(yè)與醫(yī)療機(jī)構(gòu)的積極探索,人工智能在老年健康管理領(lǐng)域已積累了部分經(jīng)驗,取得了初步進(jìn)展。然而目前人工智能在老年健康管理中的應(yīng)用仍處于起步階段,面臨價格壁壘難以突破、信息孤島劣勢明顯、多方主體合作不足、專業(yè)人才稀缺等現(xiàn)實(shí)問題。推進(jìn)人工智能與老年健康管理的深度融合,需要政府、醫(yī)療機(jī)構(gòu)與養(yǎng)老服務(wù)中心、科技企業(yè)等多方聯(lián)動,構(gòu)建配套管理機(jī)制,從而使人工智能更好地服務(wù)于老齡化社會。
關(guān)鍵詞:人工智能;老年健康管理;老齡化;養(yǎng)老問題
作者:向運(yùn)華王曉慧(武漢大學(xué)社會保障研究中心,湖北武漢430072)
人口老齡化是21世紀(jì)我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重大國情,截至2018年底,我國60周歲及以上人口有2.49億,占總?cè)丝诘?7.9%。人口老齡化態(tài)勢加劇的同時,空巢老年人占比持續(xù)攀升,獨(dú)居老年人群健康狀況不容樂觀,有74.7%的老年人患有至少一種慢性疾病。城鄉(xiāng)失能、半失能老年人口近4063萬,上門看病、康復(fù)護(hù)理等醫(yī)療健康類服務(wù)需求始終居于老年人各類需求首位??倳浢鞔_指出“為老年人提供連續(xù)的健康管理服務(wù)和醫(yī)療服務(wù)”,健康老齡化成為健康中國時代和老齡化時代的重要命題。
萬物互聯(lián)的加速到來與人工智能技術(shù)的迅速崛起,正在改變著人們的社會資源獲取方式和生活方式。AlphaGo大勝人類棋手,標(biāo)志著人工智能已在某些領(lǐng)域走到了人類智慧的前列。以互聯(lián)網(wǎng)為載體和AI為實(shí)現(xiàn)工具的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形態(tài)正在逐漸形成,為社會各領(lǐng)域創(chuàng)造了前所未有的機(jī)遇,也給老年健康管理模式的突破與創(chuàng)新提供了現(xiàn)實(shí)可能。智慧健康養(yǎng)老由此產(chǎn)生,其最大的特點(diǎn)在于大數(shù)據(jù)收集、需求的智慧決策與服務(wù)的精準(zhǔn)投放。2017年工信部、民政部和衛(wèi)計委聯(lián)合印發(fā)《智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020年)》,強(qiáng)調(diào)利用新一代信息技術(shù)產(chǎn)品推動健康養(yǎng)老服務(wù)智慧化升級。各地積極開展智慧健康養(yǎng)老應(yīng)用試點(diǎn),打造“硬件環(huán)境+智能設(shè)備+互聯(lián)網(wǎng)信息平臺+居家養(yǎng)老服務(wù)”的健康養(yǎng)老生態(tài)系統(tǒng)。如何發(fā)揮人工智能技術(shù)在老年疾病預(yù)防、診斷、緊急救助、治療與康復(fù)中的作用,如何有效聯(lián)接醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)以確保老年人享受到更高效、更優(yōu)質(zhì)、更便捷的健康服務(wù),是當(dāng)前亟待研究的現(xiàn)實(shí)問題,這對于降低空巢老人獨(dú)居風(fēng)險,緩解老年護(hù)理人員短缺問題,提高老年人的健康水平具有重要價值。
一、立場博弈:人工智能時代老年健康管理的機(jī)遇與隱憂
(一)人工智能的崛起
人工智能(ArtificialIntelligence,簡稱AI)起源于1950年“圖靈測試”的理念,其首次被公開提出可追溯到1956年“人工智能之父”McCartney在美國會議上的報告。隨后人工智能隨著技術(shù)的發(fā)展、社會的進(jìn)步不斷發(fā)展,1960年人工智能已能夠理解自然語言、自動回答問題和分析圖像圖形等,20世紀(jì)80年代又獲得了學(xué)習(xí)和認(rèn)知能力。21世紀(jì)以來,物聯(lián)網(wǎng)的加速普及、大數(shù)據(jù)的崛起、云計算等信息技術(shù)的突破,人工智能迎來了發(fā)展高峰,逐漸形成了深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群智開放、自主操控等新的特征,開始具有自我診斷、自我修復(fù)、自我復(fù)制甚至自我創(chuàng)新的能力①。人類相繼進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)社會時代、大數(shù)據(jù)時代與人工智能時代,三者共同構(gòu)成了新的社會時代②。
關(guān)于人工智能的概念,國際人工智能專家N.J.Nilsson將人工智能視為怎樣表示知識、怎樣獲得知識及怎樣使用知識的科學(xué)③。其后,學(xué)者對人工智能的概念從類人、理性、思維與行為等四個方面著手定義,有學(xué)者進(jìn)而從學(xué)科角度對人工智能進(jìn)行了解釋,如國內(nèi)學(xué)者吳漢東將人工智能定義為研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。綜合諸多學(xué)者對人工智能的認(rèn)識,筆者認(rèn)為人工智能的實(shí)質(zhì)是基于人類的設(shè)定與要求,能以與人類智能相似的方式作出反應(yīng)的智能機(jī)器或軟件。
人工智能時代的到來,正在改變甚至顛覆人類現(xiàn)存的生產(chǎn)、工作與交往方式。2016年美國的《國家人工智能研究和發(fā)展戰(zhàn)略計劃》指出,AI系統(tǒng)在某些專業(yè)任務(wù)上的表現(xiàn)勝于人類。1997年國際象棋、2011年Trivia、2013年Atari游戲、2015年的圖像識別與語音識別、2016年AlphaGo等AI產(chǎn)品的問世與應(yīng)用,成為AI超越人類的里程碑事件,見證了AI的智能水平和社會意義。近十年來,人工智能愈發(fā)廣泛地應(yīng)用在社會各個領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,人工智能應(yīng)用于自動播插與灌溉、日常田間管理、采收與分揀、產(chǎn)品檢驗、虛擬在線銷售等產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后各個環(huán)節(jié),大大減輕了人類的勞動量④。工業(yè)領(lǐng)域,工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于汽車、電子、家電制造等生產(chǎn)線,緩解勞動力供需矛盾的同時提高了生產(chǎn)效率。服務(wù)業(yè)領(lǐng)域,微軟“Cortana”、蘋果“Siri”、聯(lián)想“小樂”等智慧客服系統(tǒng)為大眾所熟知;幾乎所有股票交易員已被機(jī)器人取代,投資顧問、風(fēng)險審查和安全防范監(jiān)控監(jiān)管都普遍智能化。公共服務(wù)領(lǐng)域中,人工智能亦發(fā)揮著日益重要的作用,如用人臉對比技術(shù)來篩查犯罪分子;人工智能輔助醫(yī)療診斷與手術(shù);人工智能用于智能評測、個性化輔導(dǎo)等等。人工智能也開始進(jìn)入藝術(shù)創(chuàng)作領(lǐng)域、心理服務(wù)領(lǐng)域。學(xué)界普遍認(rèn)為,弱人工智能技術(shù)在當(dāng)前已基本實(shí)現(xiàn)⑤。
(二)人工智能時代老年健康管理領(lǐng)域的機(jī)遇
當(dāng)前,在新一代信息技術(shù)的引領(lǐng)下,物聯(lián)網(wǎng)迅速普及,大數(shù)據(jù)快速積累,算法模型與運(yùn)算能力持續(xù)突破,智能行業(yè)應(yīng)用快速興起,為我國人工智能的迅速崛起提供了現(xiàn)實(shí)契機(jī)。從人工智能技術(shù)層的語音識別、自然語言處理、圖像識別和生物識別等,到人工智能應(yīng)用層面的工業(yè)4.0、智能農(nóng)業(yè)、無人駕駛汽車、智能家居、智能金融、智慧醫(yī)療與智能教育等,均得到了爆發(fā)式增長。我國正處于醫(yī)療人工智能的發(fā)展高峰,2016年中國人工智能+醫(yī)療市場規(guī)模達(dá)到96.61億元,增長37.9%。據(jù)估計到2025年人工智能應(yīng)用市場總值將達(dá)到1270億美元,其中醫(yī)療行業(yè)將占市場規(guī)模的五分之一⑥。人工智能在老年健康管理中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在通過生理參數(shù)識別設(shè)備和無線射頻識別裝置等智能采集老年健康數(shù)據(jù),為老年人提供雙向、互動的居家健康監(jiān)測、健康咨詢、健康評估、健康干預(yù)服務(wù)以及緊急救助服務(wù),克服時空限制,將健康管理貫穿疾病預(yù)防、診斷、治療與康復(fù)整個過程。人工智能時代為健康管理尤其是老年健康管理提供了全新的途徑,在優(yōu)化老年健康管理模式過程中具有重要價值。
第一,人工智能的發(fā)展為緩解醫(yī)護(hù)人員短缺提供了現(xiàn)實(shí)可能。據(jù)世界衛(wèi)生組織公布的數(shù)據(jù),歐盟關(guān)于每千人擁有護(hù)士數(shù)量的基本規(guī)定是不少于8人,挪威以17.27人位居世界第一,美國和日本分別是9.8人和11.49人,發(fā)展中國家例如巴西和南非,分別是7.6人和5.1人,然而我國每千人擁有護(hù)士數(shù)僅為2.36人。即使是按照大多數(shù)國家的5‰計算,我國護(hù)士缺口也多達(dá)350多萬,如果按照歐盟的標(biāo)準(zhǔn),則缺口更大。與此同時,我國社區(qū)養(yǎng)老服務(wù)專職人員數(shù)量少且增長速度緩慢。民政部2009年開始統(tǒng)計社會服務(wù)職業(yè)技能人員中的養(yǎng)老護(hù)理員,截至2016年我國養(yǎng)老護(hù)理人員僅8528人。根據(jù)第四次中國城鄉(xiāng)老年人生活狀況抽樣調(diào)查結(jié)果,目前我國失能、半失能老年人口約為4063萬,占老年人口數(shù)的18.3%,按照3:1的國際標(biāo)準(zhǔn)計算,我國需要超過1300萬的護(hù)理人員。同樣,雖然國家大力推進(jìn)醫(yī)養(yǎng)結(jié)合,將老年人作為重點(diǎn)人群納入家庭醫(yī)生簽約服務(wù),但家庭簽約醫(yī)生覆蓋率仍不容樂觀。如何“以少足多”是擺在當(dāng)前我國政府面前的重要議題之一。人工智能的崛起為化解這一醫(yī)療難題提供了新路徑。人工智能環(huán)境下,智能護(hù)理等機(jī)器的應(yīng)用與推廣,大大減少了老年人對護(hù)理人員的需要,虛擬醫(yī)療助手替代護(hù)士,在醫(yī)生診療之外提供輔的就診咨詢、健康護(hù)理和病例跟蹤等服務(wù),既減少了老年人前往醫(yī)院就診的次數(shù),又有助于提高護(hù)理能力。顯然,這些對于緩解老年健康供需矛盾有積極意義。
第二,人工智能的發(fā)展為醫(yī)療機(jī)構(gòu)提高服務(wù)效率提供了技術(shù)支持。一直以來,醫(yī)療服務(wù)效率都是備受關(guān)注和爭議的問題。醫(yī)療服務(wù)效率,即醫(yī)療機(jī)構(gòu)在投入與產(chǎn)出之間的比率,是醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域的核心命題與重要目標(biāo)。近年來,隨著我國醫(yī)療體制的不斷改革與發(fā)展,各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)的效率有了顯著提升,但受制于傳統(tǒng)醫(yī)療機(jī)構(gòu)管理模式的慣性思維影響,醫(yī)療機(jī)構(gòu)的服務(wù)效率與民眾期望仍有差距。新時代醫(yī)療服務(wù)效率的提升不僅需要制度的變革,也需要服務(wù)工具的革新。人工智能的發(fā)展為優(yōu)化醫(yī)療服務(wù)提供了便利。一方面人工智能的應(yīng)用降低了人力成本。醫(yī)學(xué)影像占醫(yī)療數(shù)據(jù)的90%,而且這一數(shù)據(jù)仍在攀升,年增長率約為30%,而放射科醫(yī)師數(shù)量的年增長率僅為4.1%,遠(yuǎn)不及影像數(shù)據(jù)增長速度。借助AI技術(shù)分析醫(yī)學(xué)影像,將大大緩解醫(yī)院缺少醫(yī)生的壓力。此外,語音技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的普及,也正在將越來越多的普通醫(yī)生從日常機(jī)械式的醫(yī)案錄入工作中解放出來,提升錄入的效率,降低失誤率。另一方面,人工智能的應(yīng)用也提高了醫(yī)療服務(wù)能力。人工智能輔助診斷技術(shù)應(yīng)用在老年人某些特定的病種領(lǐng)域,幾乎可以代替醫(yī)生完成疾病篩查任務(wù);智能手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用既能保證精準(zhǔn)定位,減少老年患者的疼痛,又能防止傳統(tǒng)手術(shù)易帶來的傳染疾病等危險;人工智能參與藥物研發(fā),對于提高針對老年患者潛在藥物的篩選速度和成功率,縮短研發(fā)時間與成本有實(shí)際意義。綜上,人工智能的嵌入打破了以往醫(yī)治全程醫(yī)生親力親為的運(yùn)作模式,智能機(jī)器的自主研判與決策能力,對于降低人力成本,大幅提高醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)生的工作效率與質(zhì)量,減少不合理的醫(yī)療支出有積極意義。
第三,人工智能的發(fā)展有助于提高老年人自我健康管理能力。多數(shù)疾病都是可以預(yù)防的,但是由于疾病通常在發(fā)病前期表征并不明顯,到病況加重之際才會被發(fā)現(xiàn)。而且由于老年人機(jī)體形態(tài)的改變和功能的衰退,對于疼痛和疾病的反應(yīng)變得不敏感、不典型,很多病癥易被忽略或誤診,加上老年人行動不便,其中有多數(shù)老年人即使不舒服也不愿前往醫(yī)院進(jìn)行診療。人工智能的應(yīng)用大大緩解了這一狀態(tài)。人工智能技術(shù)與醫(yī)療健康可穿戴設(shè)備的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)疾病的風(fēng)險預(yù)測和實(shí)際干預(yù),實(shí)時監(jiān)測老年人的生理參數(shù),其雙向數(shù)據(jù)傳輸、在線溝通、便捷有效的特點(diǎn),一方面可幫助老年人實(shí)時了解與掌握自身的健康狀況,享受個性化的健康管理和健康咨詢服務(wù),滿足其健康教育需求;另一方面也能提高老年人自我健康管理意識,促進(jìn)其積極參與自我健康管理和自我照顧,實(shí)現(xiàn)醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)重心前移和全民健康管理。人工智能環(huán)境下的自我健康管理的實(shí)現(xiàn)延伸了傳統(tǒng)醫(yī)療的覆蓋能力,節(jié)省了傳統(tǒng)醫(yī)療方式的時間、空間成本及醫(yī)療費(fèi)用,能夠有效緩解老齡化帶給整個社會醫(yī)療系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。此外,居家健康管理系統(tǒng)能為衛(wèi)生管理者提供健康數(shù)據(jù),有助于建立完備、標(biāo)準(zhǔn)化的居民電子健康檔案和區(qū)域衛(wèi)生信息共享平臺,使政府突發(fā)公共衛(wèi)生事件監(jiān)測和應(yīng)急體系的運(yùn)轉(zhuǎn)更為高效、準(zhǔn)確。
(三)人工智能時代老年健康管理領(lǐng)域的隱憂
萬物都有兩面性,人工智能同樣是把雙刃劍,人工智能從誕生至今,其對倫理的沖擊就不斷被討論。人工智能給老年健康管理帶來巨大便利的同時,也對道德倫理問題提出了重大挑戰(zhàn)。與人工智能的一般倫理問題相比,人工智能在老年健康管理中的應(yīng)用因其服務(wù)于老年人這一特殊群體表現(xiàn)得十分特殊與突出。主要表現(xiàn)為兩個方面,一是老年人人格與尊嚴(yán)的多方面權(quán)益保障倫理問題更為加劇,二是老齡社會正義倫理問題更顯突出。
老年人人格與尊嚴(yán)的多方面權(quán)益保障倫理問題體現(xiàn)在隱私泄露、社會孤立與老年人的“物化”三個方面。首先,為更好地提供全方位健康管理服務(wù),智能老年健康管理系統(tǒng)和智能設(shè)備需要采集老年人日常起居全時段、全方位、無盲區(qū)、長周期的海量生理數(shù)據(jù),其中絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)屬于隱私數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過簡單的分析和挖掘,就能得出老年人的生活習(xí)慣、身體狀況等信息,一旦被無意或有意泄露,極易被不法分子所利用以進(jìn)行精準(zhǔn)推銷甚至精細(xì)詐騙等違法活動,這對于易受騙的老年人群體來說無疑是巨大的隱憂,由此可能帶來的損失也不可小覷?!妒澜缛藱?quán)宣言》第12條規(guī)定任何人的私生活、家庭、住宅和通信不得任意干涉,他人的榮譽(yù)和名譽(yù)不得加以攻擊。正如一些學(xué)者認(rèn)為我們應(yīng)該對于弱勢群體運(yùn)用特別的隱私保護(hù)政策①。然而目前我國的相關(guān)法律和政策還不盡完善,如有關(guān)病歷資料保護(hù)的法律或文件(《刑法》《侵權(quán)責(zé)任法》《醫(yī)療機(jī)構(gòu)病歷管理規(guī)定》等)中多為宣示性條款,也尚無老年人隱私安全的針對性文件。如何保證健康數(shù)據(jù)在實(shí)時采集、傳輸、存儲、分析與使用過程中的安全,數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被保留多久、誰擁有隱私數(shù)據(jù)的訪問權(quán)等都是智能老年健康管理領(lǐng)域亟需解決的隱私方面的具體倫理問題。其次,智能機(jī)器監(jiān)護(hù)老年人可能導(dǎo)致減少老年人社交、子女的陪伴。關(guān)于智能護(hù)理機(jī)器人的引入對老年人心理問題的影響研究表明,使用護(hù)理機(jī)器人的老年人易出現(xiàn)社會孤立現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致尊嚴(yán)受損②。過多的智能既會減少老年人外出和交流的頻率,也使子女或親朋責(zé)任感降低,對老年人的關(guān)懷止于虛擬問候,而不再是頻繁地看望與聊天。有學(xué)者認(rèn)為,健康助手功能會使原本親近的護(hù)理關(guān)系轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)程的虛擬的照料關(guān)系③。從而加劇老年人心理上的空虛感與孤獨(dú)感。如何緩解和調(diào)節(jié)老年人心理問題是人工智能在老年健康管理應(yīng)用過程中不得不面對的問題之一。最后,老年人的“物化現(xiàn)象”也是值得關(guān)注的具體倫理問題。所謂物化,Kitwood對其的定義是:像對待無生命物質(zhì)那樣對待人:推、拉、拽一個人,不把他當(dāng)作一個有生命的個體。Astell曾認(rèn)為輔助機(jī)器人可能會機(jī)械地控制使用者,并逐漸使其變得失去自主性④。智能護(hù)理機(jī)器人等操控式的服務(wù)過程有可能損害老年人自主意愿,老年人普遍認(rèn)為不應(yīng)該限制他們自主選擇的權(quán)利,如他們不希望所有人知道他們在家中跌倒,因為某些跌倒僅是小事,自己可以克服,他們認(rèn)為只有自己需要幫助的時候才應(yīng)通知別人。然而這與智能護(hù)理系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)護(hù)理對象跌倒,就立即發(fā)送消息給親人或醫(yī)護(hù)人員的護(hù)理策略相矛盾⑤。機(jī)器人應(yīng)在何種程度上保障老年人的自主意愿,減輕其心理負(fù)擔(dān),維護(hù)其尊嚴(yán),是值得研究的課題。
老齡社會正義倫理問題主要體現(xiàn)在地區(qū)差異方面。由于我國國土面積大,各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平并不一致,地區(qū)差異、城鄉(xiāng)差異問題都不容忽視。考慮到護(hù)理服務(wù)涉及人最基本的健康權(quán)利,然而由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和收入水平不同,偏遠(yuǎn)地區(qū)、農(nóng)村的互聯(lián)網(wǎng)都不暢通,健康信息系統(tǒng)建設(shè)不到位⑥,老年人往往無力購買智能可穿戴設(shè)備、智能護(hù)理機(jī)器人等健康管理機(jī)器,貧富差距引發(fā)的社會資源分配不公問題凸顯。如何在研發(fā)和推廣智能設(shè)備中充分考慮老年人的購買力,是關(guān)乎社會正義的倫理問題。
二、現(xiàn)實(shí)考察:人工智能時代老年健康管理的困境
(一)人工智能時代老年健康管理的經(jīng)驗
改革開放以來,尤其是進(jìn)入21世紀(jì)之后,我國人工智能技術(shù)得到了巨大的發(fā)展。據(jù)中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2017年我國人工智能市場規(guī)模為216.9億元,比2016年增長52.8%,增長速度快于全球平均水平,2020年有望超過700億元①。其中,“人工智能+融合醫(yī)療、金融、教育和安防等領(lǐng)域企業(yè)”位居全球人工智能目標(biāo)市場行業(yè)首位,總計占比40%。國家高度重視,企業(yè)與醫(yī)療機(jī)構(gòu)積極探索老年健康產(chǎn)品的研發(fā)、推廣與應(yīng)用,先后積累了一些經(jīng)驗,取得了初步進(jìn)展,為人工智能服務(wù)于老年健康管理奠定了重要基礎(chǔ)。
首先,信息化與大數(shù)據(jù)推動智慧醫(yī)療的發(fā)展,為人工智能在老年健康管理中的應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。信息化與大數(shù)據(jù)是人工智能有效嵌入的基本要素,因此醫(yī)療信息化的實(shí)現(xiàn)和醫(yī)療大數(shù)據(jù)資源的壯大是推動人工智能在老年健康管理應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。近幾年來,高速、移動、安全的新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快,城市社區(qū)光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋率不斷提升,中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(CNNIC)的《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告》顯示互聯(lián)網(wǎng)逐漸向高齡人群滲透,60歲以上老年人對互聯(lián)網(wǎng)的接觸率和應(yīng)用率逐年上升。與此同時,健康養(yǎng)老服務(wù)信息平臺建設(shè)不斷推進(jìn),早在2011年,老齡辦和民政部門就在全國范圍內(nèi)推進(jìn)社區(qū)為老服務(wù)信息平臺建設(shè)項目啟動試點(diǎn)工作,試點(diǎn)項目50余個,據(jù)統(tǒng)計覆蓋老年人口僅3000多萬;2014年民政部和發(fā)改委確定在全國選取了42個地區(qū)推進(jìn)養(yǎng)老服務(wù)業(yè)綜合改革試點(diǎn),改革的重點(diǎn)之一即是加快信息平臺建設(shè)。2018年國務(wù)院《關(guān)于促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見》,強(qiáng)調(diào)推進(jìn)遠(yuǎn)程醫(yī)療覆蓋全國所有醫(yī)聯(lián)體和縣級醫(yī)院,支持高速寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋城鄉(xiāng)醫(yī)療機(jī)構(gòu),建立互聯(lián)網(wǎng)專線保障遠(yuǎn)程醫(yī)療需要?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+醫(yī)療服務(wù)”建設(shè)初具規(guī)模,各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)、養(yǎng)老服務(wù)機(jī)構(gòu)積累了大量老年人有關(guān)的數(shù)據(jù)資源,其中包括老年信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)與大數(shù)據(jù)共享平臺與服務(wù)平臺建設(shè),為下一步人工智能的嵌入奠定了堅實(shí)根基。
其次,國家高度重視,政策與法律建設(shè)不斷推進(jìn),為人工智能在老年健康管理中的應(yīng)用提供了制度基礎(chǔ)。一方面,為推動人工智能的迅速發(fā)展,近年來我國人工智能領(lǐng)域指導(dǎo)性政策文件不斷出臺。如2017年7月國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,同年12月工信部公布《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃(2018-2020年)》,明確了我國新一代人工智能發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo),部署構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢,加快創(chuàng)新型國家和世界科技強(qiáng)國建設(shè)。2018年1月中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院《人工智能標(biāo)準(zhǔn)化白皮書(2018版)》,提出確立人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)體系;3月政府工作報告明確指出加強(qiáng)新一代人工智能在醫(yī)療、養(yǎng)老等多領(lǐng)域的應(yīng)用。各省市積極響應(yīng),出臺本地區(qū)的具體實(shí)施意見,為人工智能在老年健康領(lǐng)域的應(yīng)用確立了方向。另一方面,為應(yīng)對各類風(fēng)險與危機(jī),我國不斷推出信息建設(shè)與信息安全的相關(guān)規(guī)定。據(jù)統(tǒng)計目前我國信息治理層面的相關(guān)法規(guī)已有100余件,涉及個人信息保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)侵權(quán)預(yù)防和網(wǎng)絡(luò)犯罪懲治等多個領(lǐng)域②。具體到醫(yī)療行業(yè),2013年國家衛(wèi)生計生委、國家中醫(yī)藥管理局印發(fā)的《關(guān)于加快推進(jìn)人口健康信息化建設(shè)的指導(dǎo)意見》,2015年國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《全國醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系規(guī)劃綱要(2015-2020年)》,2017年工信部、民政部、衛(wèi)計委聯(lián)合印發(fā)的《智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020年)》等文件,都著重強(qiáng)調(diào)形成覆蓋全生命周期的智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)體系,打造一批智慧健康養(yǎng)老服務(wù)品牌。2016年12月,國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于全面放開養(yǎng)老服務(wù)市場提升養(yǎng)老服務(wù)質(zhì)量的若干意見》提出推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”養(yǎng)老服務(wù)創(chuàng)新,到2020年養(yǎng)老服務(wù)市場全面放開等,都指出實(shí)現(xiàn)全員人口信息、電子健康檔案和電子病歷三大數(shù)據(jù)庫要基本覆蓋全國人口并完成信息動態(tài)更新。這些直接或間接性文件的不斷完善,為人工智能在健康領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基本的制度框架。
最后,在技術(shù)與政策環(huán)境的激勵下,人工智能在老年健康管理中的應(yīng)用初見成效。從易得的傳感器,到智能化的可穿戴設(shè)備,智能護(hù)理床、健康服務(wù)機(jī)器人、陪護(hù)機(jī)器人等服務(wù)機(jī)器人,越來越多智能設(shè)備參與到老年人健康管理領(lǐng)域。近幾年,房地產(chǎn)商、保險公司、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)積極推出高端養(yǎng)老項目,健康服務(wù)機(jī)器人也隨即而來,其中天津哈士奇機(jī)器人作為全球首臺健康服務(wù)機(jī)器人成為標(biāo)志性事件。而后,機(jī)器人也開始應(yīng)用在福利中心和養(yǎng)老機(jī)構(gòu),僅杭州就有70家養(yǎng)老機(jī)構(gòu)和40家照料中心引進(jìn)了“阿鐵”養(yǎng)老機(jī)器人①②,機(jī)器人具備健康檢測、健康顧問、緊急報警與陪伴逗樂四項主要功能。同時依托“互聯(lián)網(wǎng)+”搭起智能居家養(yǎng)老服務(wù)的橋梁,一是通過智能健康腕表隨時測量血壓、心率等生命體征數(shù)據(jù)。相關(guān)研究表明可穿戴智能設(shè)備在治療慢性病方面有顯著效果,治療費(fèi)用、住院時間等都有所降低③④。二是“開心”等智能健康養(yǎng)老機(jī)器人通過人體感應(yīng)、攝像頭遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、聲源定位、語音識別等系統(tǒng)為居家老人提供安全監(jiān)護(hù)、用藥提醒、數(shù)據(jù)分析等健康服務(wù),約87%的受訪者表示類似于“開心”的智能健康養(yǎng)老機(jī)器人會對空巢老人有用⑤。三是通過“互聯(lián)網(wǎng)+”和遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程手術(shù)等滿足老年人的醫(yī)療需求,通過機(jī)械骨骼、輪椅機(jī)器人等助力老人康復(fù)⑥。從監(jiān)護(hù)到治療,人工智能在各種養(yǎng)老模式的老年人中的初步試水,為應(yīng)對人口老齡化提供了戰(zhàn)略性思維。
(二)人工智能時代老年健康管理的難題
人工智能為老年人實(shí)現(xiàn)全過程健康管理提供了條件,推動了老年健康管理模式的突破與創(chuàng)新,然而目前人工智能在老年健康管理中的應(yīng)用僅處于起步階段,尚有很多問題需要解決。
其一,從應(yīng)用范圍來看,價格壁壘難以突破,老年健康管理中人工智能缺乏動力。醫(yī)療行業(yè)本身就極具復(fù)雜性和特殊性,醫(yī)療體制改革和醫(yī)養(yǎng)結(jié)合養(yǎng)老模式發(fā)展已推行多年,但仍有很多問題為人們所詬病。人大代表羅衛(wèi)紅曾提出目前醫(yī)養(yǎng)結(jié)合雖初具成效,但仍存在醫(yī)養(yǎng)結(jié)合服務(wù)需求與承載力不對稱、行業(yè)管理體制不完善、醫(yī)養(yǎng)結(jié)合醫(yī)保支付政策難以保障護(hù)理需求等問題。人工智能嵌入老年健康管理為醫(yī)養(yǎng)結(jié)合模式的發(fā)展創(chuàng)造機(jī)遇的同時,也提出了更高的要求。人工智能設(shè)備造成的健康管理服務(wù)費(fèi)用誰來支付、怎樣支付,目前國內(nèi)尚未達(dá)成共識,這也解釋了為什么目前智能健康機(jī)器人多出現(xiàn)在養(yǎng)老機(jī)構(gòu),而非居家老人家中。不可否認(rèn),在當(dāng)前醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)供給不足的情況下,醫(yī)養(yǎng)結(jié)合型養(yǎng)老機(jī)構(gòu)非常重要,機(jī)器人的引入對老年人尤其是對高齡老人、半失能老人與失能老人帶來了極大的便利。然而無論是9064模式還是9073模式,絕大多數(shù)老年人是居家養(yǎng)老。針對居家生活老年人的健康監(jiān)測、預(yù)防、治療、康復(fù)、護(hù)理和心理慰藉等服務(wù)需求亟需人工智能的嵌入,然而形勢不容樂觀,一方面是因為智能裝備價格較高,老年人個體往往無意愿或無力購買較為昂貴的智能感應(yīng)設(shè)備,另一方面是因為擔(dān)心后續(xù)健康服務(wù)能否持續(xù)跟進(jìn),比如一個智能腕表就價值幾千元,如果后期的服務(wù)沒跟上,老年人損失就會很大。人工智能的應(yīng)用必須考慮各方支付意愿,其價格在某種程度上決定了其可推廣的范圍。如何圍繞大健康戰(zhàn)略來定位發(fā)展人工智能,實(shí)現(xiàn)醫(yī)療健康服務(wù)利益相關(guān)者的協(xié)作,為老年人提供全方位全周期的健康服務(wù)是亟須解決的關(guān)鍵問題之一。
其二,從信息化建設(shè)來看,人工智能應(yīng)用于老年健康管理的信息孤島劣勢明顯。人工智能的應(yīng)用離不開信息技術(shù)的支撐。推進(jìn)醫(yī)療服務(wù)大數(shù)據(jù)建設(shè),建設(shè)老年群體數(shù)據(jù)庫與醫(yī)療服務(wù)信息平臺,統(tǒng)一相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)。“人工智能+醫(yī)療”最大的問題在于數(shù)據(jù)的來源和質(zhì)量,因為我國的醫(yī)療數(shù)據(jù)在醫(yī)院與醫(yī)院間、醫(yī)院與家庭間存在信息孤島,即使在同一個醫(yī)院提取和利用數(shù)據(jù)仍涉及很多操作手續(xù)。與此同時,雖然各地政府一直在強(qiáng)調(diào)健康養(yǎng)老服務(wù)信息平臺建設(shè),但進(jìn)程并不樂觀,多數(shù)老年健康服務(wù)僅停留在通過社區(qū)門診或體檢獲得數(shù)據(jù),共享在街道一級,實(shí)現(xiàn)市級統(tǒng)一平臺建設(shè)的省份屈指可數(shù)。除了技術(shù)條件的制約,更多的是缺乏全局的考慮與統(tǒng)籌規(guī)劃,民政部門、統(tǒng)計部門、公安部門、衛(wèi)生部門、醫(yī)院等多部門之間的責(zé)任模糊,各涉老部門缺乏溝通與配合;各地區(qū)各自為政,缺乏共享理念和共享動力,有效的溝通不足,相互之間在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、語義表示、數(shù)據(jù)庫類型,乃至硬件管理平臺上存在差異,醫(yī)療信息數(shù)據(jù)不能有效實(shí)現(xiàn)地區(qū)共享,阻礙了人工智能賴以為生的數(shù)據(jù)信息資源的有效流通,既造成了數(shù)據(jù)信息資源重復(fù)建設(shè),也限制了數(shù)據(jù)信息資源功能的最大發(fā)揮??梢姡肴斯ぶ悄軕?yīng)用于老年健康管理,積極突破數(shù)據(jù)壁壘勢在必行。
其三,從健康服務(wù)相關(guān)主體來看,養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、社區(qū)服務(wù)中心、醫(yī)療機(jī)構(gòu)與企業(yè)的合作不足。養(yǎng)老服務(wù)機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等服務(wù)機(jī)構(gòu)本身不生產(chǎn)人工智能設(shè)備,而是通過引進(jìn)人工智能設(shè)備服務(wù)于老年人,科技企業(yè)才是人工智能產(chǎn)品的生產(chǎn)者。服務(wù)機(jī)構(gòu)最了解老年健康管理全過程需要什么樣的人工智能產(chǎn)品,而科技企業(yè)則在技術(shù)上獨(dú)占優(yōu)勢。二者通過跨界合作發(fā)揮各自的優(yōu)勢,才能明確研發(fā)內(nèi)容,最大程度縮短研發(fā)周期,以滿足老年人健康管理的需要。然而目前國內(nèi)各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)、養(yǎng)老服務(wù)機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域的開拓相對滯后,除了發(fā)達(dá)城市的大型房地產(chǎn)公司通過與科技公司合作建設(shè)高端養(yǎng)老基地,應(yīng)用人工智能參與老年健康管理服務(wù),實(shí)現(xiàn)了企業(yè)間的人工智能合作外,多數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)、養(yǎng)老服務(wù)機(jī)構(gòu)有待進(jìn)一步跟進(jìn)。與此同時,醫(yī)療機(jī)構(gòu)、養(yǎng)老服務(wù)機(jī)構(gòu)提升自身對人工智能產(chǎn)品的駕馭能力也離不開同科技企業(yè)的有效合作。兩者有效合作的缺乏在一定程度上制約了老年健康管理過程中的人工智能創(chuàng)新能力的提升。兩者如何建立合作機(jī)制,共同推進(jìn)人工智能的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用是人們不得不思考的當(dāng)務(wù)之急。
其四,從研發(fā)主體看,老年健康管理領(lǐng)域的人工智能發(fā)展受制于稀缺的專業(yè)人才。人工智能任何相關(guān)技術(shù)方面的突破都依賴于人才,可以說其發(fā)展能力取決于人才數(shù)量?!度蛉斯ぶ悄苋瞬虐灼凤@示全球AI領(lǐng)域的人才缺口達(dá)到百萬量級,2017年工信部發(fā)言人指出在我國人工智能人才缺口超過500萬,稀缺的專業(yè)人才資源是制約全球人工智能技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用落地的一大短板。人工智能的專業(yè)人才既要掌握數(shù)據(jù)挖掘、語音圖像識別等計算機(jī)層面知識,又要了解人工智能應(yīng)用領(lǐng)域的客觀狀況。AlphaGo之所以能戰(zhàn)勝人類圍棋世界冠軍,在一定程度上是因為其設(shè)計者DemisHassabis本人就是天才棋手①。因此,人工智能老年健康領(lǐng)域的專業(yè)人才需要集計算機(jī)專業(yè)技術(shù)與健康養(yǎng)老服務(wù)行業(yè)實(shí)踐于一身,才能研發(fā)出適合老年群體的智能健康醫(yī)療設(shè)備。目前國內(nèi)的人工智能專業(yè)性人才缺乏,且多集中于制造業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)工作,雖然一些科技公司與醫(yī)療機(jī)構(gòu)合作取得初步的成果,但在醫(yī)療領(lǐng)域結(jié)合上缺乏深度,直接針對健康服務(wù)領(lǐng)域的人工智能人才更是不足,阻礙了老年健康領(lǐng)域人工智能技術(shù)的推行。
三、未來選擇:人工智能時代老年健康管理的關(guān)鍵路徑
人工智能時代的到來,為老年健康管理創(chuàng)造了全新的環(huán)境,同時也對政府、社區(qū)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、養(yǎng)老服務(wù)機(jī)構(gòu)等提出了更高的要求。面對人工智能的迅速發(fā)展,需積極推進(jìn)人工智能與老年健康管理的深度融合,以促進(jìn)適應(yīng)時代訴求的老年健康管理智能化。
(一)構(gòu)建人工智能嵌入老年健康管理的管理機(jī)制
DouglassC.North指出制度是社會的游戲規(guī)則,規(guī)定了人與人之間的行為范式②。人工智能時代老年健康管理迫切需要現(xiàn)有機(jī)制的突破與創(chuàng)新,當(dāng)前必須做好三個層面的具體工作。
一是形成專業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)制。人工智能科學(xué)嵌入老年健康管理離不開政府部門的統(tǒng)一規(guī)劃和部署。2018年國家醫(yī)療保障局成立,整合了此前散落在人社、民政、衛(wèi)計委、發(fā)改委等多個部門的相關(guān)醫(yī)療職能,改變了“九龍治水”的管理局面,為人工智能在醫(yī)療行業(yè)、健康領(lǐng)域的嵌入提供了契機(jī)。在老年健康領(lǐng)域推廣人工智能應(yīng)納入醫(yī)療保障局的工作內(nèi)容,積極推動醫(yī)療機(jī)構(gòu)、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、社區(qū)養(yǎng)老服務(wù)中心等與科技企業(yè)的合作,全方位部署人工智能在老年健康管理中的應(yīng)用格局,從傳感器,到智能化的可穿戴設(shè)備,健康服務(wù)機(jī)器人、智能護(hù)理床、陪護(hù)機(jī)器人等服務(wù)機(jī)器人,從智能家居設(shè)備、養(yǎng)老服務(wù)機(jī)構(gòu)智能設(shè)備,到智能醫(yī)療機(jī)器,從老年人健康數(shù)據(jù)建設(shè)到疾病的預(yù)防、治療、康復(fù)與護(hù)理等,培養(yǎng)一支兼具智能理念和實(shí)踐經(jīng)驗的新型領(lǐng)導(dǎo)隊伍,確保政府部門在人工智能應(yīng)用中始終掌握主動權(quán)。
二是培養(yǎng)多元主體信息共享機(jī)制。人工智能的發(fā)展與應(yīng)用依賴于數(shù)據(jù),因此,人工智能嵌入老年健康管理,一方面需要挖掘分析大量老年健康數(shù)據(jù),以便人工智能設(shè)備的研發(fā),另一方面需要醫(yī)療機(jī)構(gòu)、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、社區(qū)居家服務(wù)中心、老年人等相互間的數(shù)據(jù)連通與安全共享,促使多方有效參與老年健康管理。加快健康養(yǎng)老信息平臺建設(shè)迫在眉睫,要著力提升多元參與主體的數(shù)據(jù)素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)水平,促進(jìn)多元主體相互間協(xié)同配合,協(xié)調(diào)老年健康數(shù)據(jù)在各部門間的流通,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交互及供需的有效匹配,從而打破數(shù)據(jù)壁壘,為提升老年健康管理水平提供數(shù)據(jù)支撐。
三是建構(gòu)道德倫理矯正機(jī)制。享受人工智能給老年健康管理帶來巨大便利的同時,也必須正視其對道德倫理的挑戰(zhàn)。首先,進(jìn)一步完善信息保護(hù)機(jī)制,減少甚至消除老年人對個人信息數(shù)據(jù)泄露的擔(dān)憂。其次,科學(xué)認(rèn)識和使用人工智能。雖然現(xiàn)有的人工智能在某些層面和維度接近、達(dá)到甚至超過了人類智能,但其工具性色彩沒有改變,人工智能在老年健康管理中的應(yīng)用旨在提高健康管理水平,而不是取代醫(yī)護(hù)人員和親朋好友。兒女的關(guān)心、好友的慰問以及老年人必要的社交互動都不可或缺。最后應(yīng)通過技術(shù)發(fā)展,為人工智能注入情感,促使人機(jī)交互更加和諧。
(二)構(gòu)建以人工智能為核心載體的老年健康技術(shù)系統(tǒng)
推進(jìn)各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)和各地養(yǎng)老機(jī)構(gòu)在老年健康管理中發(fā)揮更大的作用,需要通過智能化處理系統(tǒng)和便捷高效的急救處理流程,即系統(tǒng)能自動采集老年人身體狀況數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析,當(dāng)發(fā)生意外跌倒或生命體征數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常,智能呼叫相應(yīng)的醫(yī)療機(jī)構(gòu),使老人及時、準(zhǔn)確地獲取醫(yī)療服務(wù)。為此,應(yīng)重點(diǎn)做好兩個層面的工作。
一方面,建設(shè)針對老年健康管理的智能處理系統(tǒng)。智能化系統(tǒng)基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù),強(qiáng)化老年健康的數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)建設(shè),有效整合老年健康管理智能化進(jìn)程中的各類非數(shù)值型、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),同時有針對性地引進(jìn)合適的人工智能技術(shù),如生物識別技術(shù)、自然語言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、虛擬等,提升人機(jī)交互過程中老年健康數(shù)據(jù)的處理效率,并以此形成由知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、解釋器和知識獲取等組成的老年健康管理系統(tǒng),為提高老年健康管理水平奠定基礎(chǔ)。
另一方面,創(chuàng)新以人工智能為基礎(chǔ)的醫(yī)療流程。智能系統(tǒng)的生命在于應(yīng)用,老年健康管理途徑與方式的優(yōu)化必須以智能處理流程的創(chuàng)新為依托。其一,通過人工智能實(shí)現(xiàn)老年人健康狀況的自動檢測,根據(jù)不間斷、全方位的健康數(shù)據(jù)跟蹤,智能評估老年人身體與心理的健康狀況,并基于數(shù)據(jù)分析提出智慧決策,確定老年人在健康方面應(yīng)采取的措施。其二,智能系統(tǒng)要在識別老年人緊急救助需求的基礎(chǔ)上,主動通知醫(yī)療機(jī)構(gòu),使老年人及時得到救助。至于醫(yī)療機(jī)構(gòu)的選擇應(yīng)符合分級診療原則與就近原則。這對于減少老年人獨(dú)居風(fēng)險,為空巢老人提供“健康保險”有積極的現(xiàn)實(shí)意義。
(三)構(gòu)建“?!蟆t(yī)/養(yǎng)”在人工智能領(lǐng)域的深度合作機(jī)制
學(xué)校是人才培養(yǎng)的重要陣地,科技企業(yè)是人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主力軍,而醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)與養(yǎng)老機(jī)構(gòu)是老年健康管理的重要參與者。推進(jìn)人工智能在老年健康管理領(lǐng)域的應(yīng)用,迫切需要三者的深度協(xié)作,以達(dá)到通識成材、借勢運(yùn)力、以智發(fā)展的目標(biāo)。
其一,探索高校與企業(yè)協(xié)同人才培養(yǎng)模式。相比美國人工智能人才數(shù)量,我國明顯滯后。據(jù)領(lǐng)英數(shù)據(jù)顯示,我國從業(yè)經(jīng)驗10年以上的AI人才占AI人才總數(shù)比例不足40%,而美國這一比例超過70%;美國人工智能基礎(chǔ)層、技術(shù)層和應(yīng)用層的人才數(shù)量占比分別為22.7%、37.4%和39.9%,而中國為3.3%、34.9%和61.8%,人才培養(yǎng)勢在必行。如上文所述,人工智能的專業(yè)人才既要掌握數(shù)據(jù)挖掘、語音圖像識別等計算機(jī)層面知識,又要了解人工智能應(yīng)用領(lǐng)域的客觀狀況。科技企業(yè)需要高校的理論與人才的支持,而高校則可借助企業(yè)的數(shù)據(jù)資源和技術(shù)平臺推進(jìn)科研理論進(jìn)展,將研究價值落地。因此,高校應(yīng)加強(qiáng)人工智能相關(guān)學(xué)科建設(shè),吸引國際頂級科學(xué)家和高層次人才,加強(qiáng)與科技企業(yè)、國外高校及相關(guān)機(jī)構(gòu)的合作,將技術(shù)教學(xué)貫穿到實(shí)訓(xùn)項目中,讓學(xué)生在校所學(xué)與企業(yè)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合,培養(yǎng)貫通人工智能基礎(chǔ)理論、軟硬件技術(shù)與醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用的縱向跨界人才。人工智能校企合作將有助于人工智能在老年健康領(lǐng)域的加速發(fā)展,為人工智能應(yīng)用打開新局面。
其二,搭建醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)與企業(yè)合作平臺。近年來,阿里巴巴、百度、騰訊和華為等國內(nèi)企業(yè)在人工智能領(lǐng)域的崛起,為老年健康管理的轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支撐。人工智能本身就涉及多重技術(shù),不同行業(yè)或領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)必然存在差異,加快人工智能在老年健康管理中的應(yīng)用,醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)既要借助科技企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢,引入智能技術(shù),又要借助科技企業(yè)的智力優(yōu)勢,培育服務(wù)人才。這就要求醫(yī)療機(jī)構(gòu)積極通過研發(fā)外包的途徑,由科技企業(yè)打造契合老年健康管理需求的智能軟件與硬件,加快老年健康管理智能產(chǎn)品的開發(fā)與推廣,促進(jìn)產(chǎn)品從監(jiān)護(hù)提醒類、健康監(jiān)測類,到醫(yī)療設(shè)備類、陪護(hù)聊天類,關(guān)注老年人身體健康的同時注意開發(fā)心理健康護(hù)理機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)品的多元化與精準(zhǔn)化。與此同時,醫(yī)療機(jī)構(gòu)通過與科技企業(yè)的合作,提高本機(jī)構(gòu)內(nèi)部人工智能的應(yīng)用能力。
(四)構(gòu)建老年健康管理人工智能產(chǎn)品的定價與補(bǔ)貼機(jī)制
人工智能在老年健康領(lǐng)域推行受阻的一個很重要的原因是企業(yè)囿于無利可圖與老人抱怨收費(fèi)高現(xiàn)象并存。老年健康領(lǐng)域人工智能產(chǎn)品與服務(wù)的價格既不能完全市場化也不能嚴(yán)控低價,應(yīng)建立合理的定價機(jī)制與相應(yīng)的財政保障機(jī)制,以平衡市場主體盈利與老年人經(jīng)濟(jì)承受力來促進(jìn)人工智能在老年健康領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
一方面,合理確定老年健康領(lǐng)域人工智能產(chǎn)品的價格。老年人的健康管理產(chǎn)品與服務(wù)具有一定的福利性,過高的價格會忽略老年人的經(jīng)濟(jì)承受能力,過低的價格又影響社會資本的收益率與參與積極性,阻礙該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。根據(jù)資本資產(chǎn)定價模型,任何資產(chǎn)的期望收益率都由無風(fēng)險利率和對所承擔(dān)風(fēng)險的補(bǔ)償—風(fēng)險溢價兩部分構(gòu)成,考慮到服務(wù)對象的特殊性,老年健康領(lǐng)域人工智能產(chǎn)品合理的投資收益率應(yīng)等于或略低于市場平均投資收益率,兼顧經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
另一方面,建立相應(yīng)的財政補(bǔ)貼機(jī)制。雖然老年人收入來源更加多元,自報需要照護(hù)服務(wù)的比例不斷提高,越來越多的老年人有能力購買健康管理設(shè)備,但價格仍然是影響其選擇與否的關(guān)鍵因素之一。而且受年齡、身體狀況、收入等多重因素影響,有必要分地區(qū)、分群體進(jìn)行大面積的調(diào)查統(tǒng)計,找到不同身體狀況與經(jīng)濟(jì)狀況的老年人有能力和意愿支付的平均價格。根據(jù)計算出來的市場價格與老年人可支付的價格,分類別分等級進(jìn)行補(bǔ)貼,對于經(jīng)濟(jì)困難的失能半失能老人要免費(fèi)配置相應(yīng)的智能設(shè)備。
此外,加強(qiáng)老年健康管理人工智能應(yīng)用狀況的監(jiān)管體系和績效評價體系。當(dāng)前人工智能技術(shù)整體還處在較低的發(fā)展層次,在認(rèn)知能力、感知行為、風(fēng)險對抗等諸多方面仍比較笨拙,應(yīng)在加強(qiáng)人工智能嵌入的可能性風(fēng)險管理的基礎(chǔ)上,采取第三方評估方式,科學(xué)評價人工智能應(yīng)用過程的技術(shù)適用、服務(wù)質(zhì)量等環(huán)節(jié)。推進(jìn)老年健康管理領(lǐng)域的人工智能應(yīng)用的不斷改進(jìn)與發(fā)展。
四、結(jié)語