人工智能在社区智慧养老中的应用进展

李 团 字文丽 傅映平

据第七次人口普查数据显示,2020年我国60岁及以上人口为26402万人,占总人口数的18.7%[1],预计2050年我国老年人口达4.87亿人,占总人口数的34.9%[2]。人口老龄化问题不断加剧,老年人生活质量问题也越来越受到关注。我国老年护理产业业务规模小,产业化程度低,产业结构单一,产品类型少,养老产业服务质量差,效益低,仍处于起步阶段[3]。《健康中国行动2023年工作要点》指出要推动实施老年人健康管理等基本公共卫生服务项目,持续开展社区居家养老服务工作。随着人工智能的快速发展,传统的养老服务模式发生了变化,智能养老服务成为新的发展方向[4]。

1.智慧养老的内涵

智慧养老(Smart Senior Care,SSC)的前身是“智能居家养老”,20世纪90年代初由英国生命信托基金最早提出[5],也被称为“全智能化老年系统”[6]。它利用互联网信息技术构建智能老年护理服务平台,平台上整合了区域老年护理服务供应商、指定医疗机构、老年护理服务提供者、老年人家庭成员等老年护理服务资源[7,8]。智慧养老具有技术先进、服务人性化、高效化、综合化等特点[9,10],除了需要老年人会使用智能通讯产品接打电话、发送短信外,还要掌握智能可穿戴设备、指定软件的基本操作[11]。随着城市化进程的不断加快,老年人护理服务的需求不断增加,现阶段更好地构建智慧养老护理模式是许多专家学者正在研究的课题[12]。

2.人工智能在社区智慧养老的应用进展

人工智能(Artificial Intelligence,AI)是指通过研究、开发并使用诸如计算机或机器人之类的机器来模拟、延伸和扩展人类的智能来学习和解决问题,这些机器通常被编程模仿人类思维的认知功能,人工智能是一门新的技术科学[13]。人工智能不是单一的技术,而是由计算模型和算法组成的技术集合[14]。人工智能在医疗保健领域发展迅速,因为它有潜力释放大数据的力量,获得见解以支持基于证据的临床决策,并支持基于价值的护理,简单来说是使机器胜任需要人类智能才能完成的一些复杂工作[15]。

《智慧健康养老产业发展行动计划(2021—2025年)》指出智慧健康养老产业是以智能产品和信息系统平台为载体,面向人民群众的健康及养老服务要求深度融合应用物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的新兴产业形态。为进一步促进智慧养老产业发展,要加强跨学科、跨领域合作,推动物联网、人工智能、超高清视频、虚拟现实等新一代信息技术在养老领域的融合应用,从而提升养老产品及服务的智慧化水平[16]。人工智能在医疗保健中的广泛应用加快了老年医疗保健相关研究的进程,其在社区智慧养老中的应用也得到了迅速推广。目前,人工智能在社区智慧养老中的应用主要包括以下几个方面。

2.1 智能健康监测

智能健康监测采用场景事件检测算法检测异常事件,从而自动感知可能出现的突发情况。智能健康监测系统对于如心率、血压等人体生物信号通过数据分析,与正常指标范围比较进行异常检测[17]。当老年人的健康状况出现异常时,智能设备会及时向家庭成员或医护人员发送警报信息。及时判断老年人身体状态可能出现的问题。通过更全面的状态监测和可靠的算法处理,智能健康监测系统可以有效解决当前养老护理中的诸多问题,为智慧养老护理提供可行的解决方案。

2.2 智能家居

智能家居是通过智能设备实现家居的自动化控制,包括灯光、温度、门窗等。老年人可以通过语音或手势控制智能设备,提高生活的便利性和舒适度[18]。智能家居在我国的引入、发展和应用已经日趋成熟,主要包括智能电器、智能照明控制等电器设备。智能终端设备可以采集老年人的音频和行为,并上传到云端分析处理,然后将反馈信息传输给客户端[19]。智能家居可以主动监测和调整老年人的环境指标,为老年人创造最佳的生活环境,降低老年人的健康风险。智能椅子和智能床可测量家中老人的生理数据。例如,智能床可以监控健康状态和睡眠[20],可监测到心脏病患者在床上睡觉时的病情发作,并立即自动通知中央系统、护理人员或任何授权人员使突发状况及时得到处理,从而降低死亡风险[21]。

2.3 智能护理机器人

由于生活习惯、子女异地居住等原因,老年人缺乏精神慰藉[22]。智能护理机器人可实现老年人的日常护理,包括梳头、洗脸、穿衣等,还能通过语音识别及人脸识别等技术提醒老人用药、帮助老人取药等[23]。

2.4 无线传感器网络

在社区,利用人工智能和无线传感器网络技术,通过可穿戴智能终端设备或住宅安装的终端设备实时监控社区中老年人的健康数据,并将数据上传到网络进行分析处理,将反馈信息提供给社区门到门服务或远程服务终端,解决老年人在社区日常生活中的问题[24]。例如在家中安装环境监测设备,一方面可以保证老年人的家庭安全,另一方面可以通过身份识别信息提供相应的反馈。当家中出现漏水、漏气、火灾等异常信息时,环境监测设备将信息上传至网络处理系统,通过报警等方式及时为老年人提供帮助;当家中发生水费、电费、网络费等数据异常时,可进行在线支付等便捷服务。

2.5 远程医疗

远程医疗是一种先进的电子医疗服务形式,它借助现代通信技术提供远程医疗支持,分析药物使用趋势,并将信息提供给授权人员,从而提供更快、更平价的医疗服务[25]。在最近一项关于远程医疗有效性的研究中,发现远程医疗有利于降低因不同原因导致的死亡率。远程医疗还能有效降低心力衰竭患者的入院率、住院时间和死亡率[26]。医务人员可以通过一种能够测量多种生理体征并将其上传数据平台进行进一步分析的远程医疗系统跟踪居住者体征。该系统能够在紧急情况下或应使用者请求通过网络向远程医疗服务器传输实时信息。目前一些科技公司正在通过网络平台提供远程医疗服务,服务内容包括医生和患者之间的安全视频通信、远程健康监控和紧急护理服务。

2.6 虚拟现实技术

失能老人行动不便,失智老人智力逐渐退化,养老机构中有限的活动范围和娱乐设施很难适用于每一位老人[27],而虚拟现实技术借助计算机系统及传感器等创建和体验虚拟世界,让人获得身临其境的感受,能尽最大可能满足每一位老人的需求[28],是一种新兴的人机交互技术。虚拟现实技术与养老产业结合可以为养老服务提供技术支撑,提升养老服务质量,使失能失智老年人享受到更高质量的生活,增添生活乐趣与精彩,因此这一举措是非常有必要且具有可行性的[29]。

近年来,人工智能的快速发展为智慧养老,为赋能老龄化社会提供了重要的技术保障[30]。智慧养老是在传统的养老模式中引入新兴的信息技术,将居家、社区与养老机构联系起来的一种新型养老服务[31]。人工智能技术高速发展,其应用也已经融入老年人的生活。智慧养老将传统的养老模式植入新兴的信息技术,是未来养老的总趋势。人工智能技术不仅数量增加种类也在增加,将在老年保健中发挥各种作用[32]。

目前,人工智能技术结合了先进的算法来精确地满足用户的需求,包括陪伴、交流、社交、娱乐和认知训练[33]。它们设计得更安全、使用更方便、外观更美观,老年人更容易使用。当前的人工智能技术强调对老年人的整体护理,并通过保持身体功能的完整性、促进自主和成功完成日常活动以及增加心理社会支持来增强他们的权能[34]。目前广泛应用的人工智能设备在老年医疗保健中发挥不止一种作用,新兴的整体趋势有可能比技术辅助老年保健的早期趋势取得更好的效果。

3.人工智能在社区智慧养老应用的挑战

我国的生活水平和医疗服务水平正在逐步提高,人均寿命也在不断延长。在这种背景下,传统的养老方式已经难以适应当前形势。人工智能应用于智慧养老已经成为满足我国人口老龄化养老服务需求的重要措施,但仍存在一些不足,具体如下。

3.1 定位系统易受到干扰

智能家居、社区服务、定位系统是人工智能和无线传感器网络技术应用于智能老年护理的主要方式,通过定位、家庭反馈、社区服务反馈、急救帮助等方式进行实时监控。然而,定位系统容易受到其他信号的影响,实时定位监测就会产生误差[35]。在对老年人日常生活的实时监控中,定位系统无法达到100%的准确率,当居家老年人遭遇个人行动和突发事件时无法给出高效、准确的反馈。这需要各种定位模型相互补充,以实现高精度定位。

3.2 传感器存在时间丢失

将人工智能和无线传感器网络技术应用于智能老年保健中,主要是对老年人的身体、生活状况、疾病等信息数据进行实时监控,并上传到数据平台分析处理,并将信息反馈给客户端。健康监控效果取决于终端传感器的性能。终端传感器存在时间丢失等问题,老年人无法对其进行维护,会导致健康监测误差[36]。这就要求在智能终端健康监测设备中使用高性能传感器,设备供应商应提供定期的上门维护服务,以保证智能终端健康监测所采集信息和数据的准确性。

3.3 识别老年人的情感行为和动作信息较困难

人工智能和无线传感器网络技术主要是通过采集老年人的视频图像和音频,然后由识别系统将其转换成系统能够读取的数据[37],最后情感识别系统根据情感偏好算法生成相应的图像和语音,并输出给老年人。但老年人特别是残疾老年人情感表达不清晰,用人工智能产品识别老年人的情感行为和动作信息存在一定困难,老年人的情感动作信息分析处理也存在一定困难[38]。另外,智能设备和机器人等智能设备需要收集和处理大量的个人信息以保障信息分析处理的准确,因此保护老年人的隐私成为一个重要的问题。

3.4 对人工智能产品的接受度低

目前人工智能相关产业暂未形成规模,设备设施成本较高,人工智能养老服务的建设有极大的成本负担[39],一方面建设人工智能养老服务需较高的成本,另一方面服务接受者也需承担较高费用。另外,老年群体因身体功能的退化等原因,学习能力下降,导致老人群体使用智能产品困难。

4.小结

人工智能技术的快速发展为社区智慧养老提供了新的解决方案。人工智能在社区智慧养老中的应用还存在一些挑战,需要进一步研究和探索。智慧养老应对不同年龄、不同类别的老年人需求进行精准评估和预测,从而满足个性化、多样化、多层次性的养老服务需求。未来人工智能技术将在社区智慧养老中发挥越来越重要的作用。