人工智能在抗擊新冠肺炎疫情的應(yīng)用與啟示

0０引言公共衛(wèi)生安全是國家安全中的重要組成部分，攸關(guān)人民生命健康和社會安全穩(wěn)定。作為驅(qū)動新一輪科技革命的核心技術(shù)之一，人工智能在維護公共衛(wèi)生安全領(lǐng)域有著重要價值。習主席在中央全面深化改革委員會第十二次會議中指出，“要鼓勵運用大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等數(shù)字技術(shù)，在疫情監(jiān)測分析、病毒溯源、防控救治、資源調(diào)配等方面更好發(fā)揮支撐作用。”此外，工業(yè)和信息化部也向人工智能相關(guān)學（協(xié)）會、聯(lián)盟、企事業(yè)單位發(fā)出倡議書，提倡“充分發(fā)揮人工智能賦能效用協(xié)力抗擊疫情”。而在此次抗擊新冠肺炎疫情的實踐過程中，從無感測溫到遠程教育，從無人機配送到輔助疫苗研發(fā)，人工智能的應(yīng)用也幾乎無處不在。鑒于今年的新冠肺炎疫情是一場典型的全球性突發(fā)公共衛(wèi)生安全事件，本文選取新冠疫情作為具體案例，詳細考察人工智能在助力維護公共衛(wèi)生安全領(lǐng)域的作用，并反思其中存在的問題和不足，為推動人工智能更好維護公共衛(wèi)生安全提出思考和建議。人工智能這一概念最早由麥肯錫、明斯基、香農(nóng)等學者于1956年達特茅斯會議上發(fā)表的《關(guān)于達特茅斯夏季人工智能研究項目的提議》一文中提出，強調(diào)“我們將試圖找出一種方法，能讓機器使用語言、形成抽象概念和觀念、幫助人類解決不同種類的問題，并且能夠自我改進……現(xiàn)階段人工智能研究的目標是，試圖讓機器做出能被人類稱為‘智能’的行為?！币话阋饬x而言，人工智能是指通過人工方式模擬人類智能的技術(shù)和應(yīng)用總稱，目的是使機器能夠完成通常需要人類智能才能完成的任務(wù)。迄今為止，人工智能的發(fā)展共經(jīng)歷了三次發(fā)展浪潮，我們當前正在經(jīng)歷的是以深度學習為代表的第三次人工智能發(fā)展浪潮。在人工智能的發(fā)展過程中，產(chǎn)生了多個研究領(lǐng)域，主要包括機器學習、計算機視覺、知識工程、自然語言處理、語音識別、人機交互技術(shù)、機器人、數(shù)據(jù)挖掘等。本輪人工智能發(fā)展浪潮呈現(xiàn)出深度學習、跨界融合、人機協(xié)同、群智開放、自主操控等新特征，與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、服務(wù)業(yè)、公共衛(wèi)生安全等領(lǐng)域深度交融，產(chǎn)生了一大批應(yīng)用成果。例如，人工智能對于公共衛(wèi)生安全風險的識別、評估、評價和管理都能發(fā)揮重要賦能作用，形成“AI+”風險治理優(yōu)勢。智慧醫(yī)療也是人工智能運用于公共衛(wèi)生安全領(lǐng)域的代表領(lǐng)域，涵蓋醫(yī)療影像分析、輔助診斷、藥物研發(fā)、健康管理等多個應(yīng)用場景。根據(jù)人工智能中的自然語言處理、計算機視覺、機器學習、機器人等重點研究領(lǐng)域，其作用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的主要應(yīng)用場景見圖1。此外，人工智能對于重大公共衛(wèi)生事件期間的社會治理及助力復工復產(chǎn)方面也有著諸多應(yīng)用。因此，本文擬從疫情診治、社會治理及復工復產(chǎn)三個層面詳細考察人工智能在抗擊新冠肺炎疫情中發(fā)揮的具體作用，并分析其帶來的優(yōu)勢與存在的短板。圖1基于人工智能的智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)鏈01人工智能在抗擊新冠疫情中的具體應(yīng)用在新冠疫情整個發(fā)展過程中，人工智能在疫情診治、社會治理、復工復產(chǎn)等領(lǐng)域都發(fā)揮了重要的賦能作用，具體如下（見表1）。表1人工智能在輔助抗擊新冠疫情中的主要應(yīng)用1.1人工智能在輔助新冠肺炎診治方面的應(yīng)用分析來看，人工智能在助力新冠肺炎診治方面主要有以下幾點應(yīng)用。一是基于影像視覺的肺部醫(yī)療影像輔助分析。影像輔助分析是在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的人工智能技術(shù)。通過對患者肺部區(qū)域醫(yī)學影像的智能影像分析，可以近百倍地提升肺炎病灶診斷效率。在疫情早期，華為云基于其計算機視覺與醫(yī)學圖像處理等技術(shù)，推出新型肺炎輔助醫(yī)學影像量化分析服務(wù),可實現(xiàn)秒級的影像分析結(jié)果，極大地緩解了影像診斷醫(yī)生緊缺局面和隔離防控壓力。此外，平安智慧醫(yī)療也火速上線了新冠肺炎智能閱片系統(tǒng)，輔助放射科醫(yī)生盡早發(fā)現(xiàn)、快速報告、精準診斷，有效減輕醫(yī)生負荷。二是基于計算機視覺的自動體溫檢測。人工智能企業(yè)在推動疫情期間的智能診治發(fā)揮了重要作用。例如，基于圖像識別技術(shù)和紅外熱成像的人工智能無感測溫技術(shù)可實現(xiàn)大流量下的可追溯式測溫。在新冠疫情爆發(fā)后，商湯科技公司很快推出了搭載該技術(shù)的智慧防疫區(qū)域通行模塊，并率先在北上深等城市部分人流聚集區(qū)完成部署。而搭載了體溫監(jiān)測的AR眼鏡可更高效協(xié)助醫(yī)護人員和安保人員進行區(qū)域動態(tài)監(jiān)測，非常適合在景區(qū)商圈和辦公園區(qū)等移動巡邏場景下使用，進一步加固了防疫的戰(zhàn)線。三是基于自然語言處理的云平臺智能問診。通過自然語言處理技術(shù)對患者的病情癥狀描述語句進行句法解析和信息抽取，智能問診系統(tǒng)可快速定位到相應(yīng)病因并給出診斷建議。問診信息可以通過云平臺進行轉(zhuǎn)接，可以實時將問診信息推送至移動終端。疫情高峰期間，多地政府推出的新冠肺炎聯(lián)防聯(lián)控智能問詢助理，可針對患者病情給出疫情期間的正確指導和建議。此外，新冠肺炎疫情期間，阿里云科技助力抗議中心開發(fā)的機器翻譯平臺針對本次疫情優(yōu)化了醫(yī)療領(lǐng)域引擎，免費助力全球醫(yī)護人員進行多語言交流，同時也為國際醫(yī)生交流中心提供機器翻譯的能力，為加快最新醫(yī)療科研成果和先進經(jīng)驗的全球共享發(fā)揮了重要作用。四是基于圖生成技術(shù)的輔助疫苗研發(fā)。人工智能還為推動針對新冠肺炎病毒的蛋白篩選以及疫苗和藥物研發(fā)工作發(fā)揮了重要作用。人工智能憑借其強大算力以及快速分子空間搜索能力，可以大幅加速藥物開發(fā)進程。運用圖像生成技術(shù)并設(shè)定疫苗分子空間限制，人工智能可以不斷設(shè)計、生成藥物的分子設(shè)計圖，并通過智能定義下的藥物有效性和安全性檢測，進行有效的化合物篩選和生物標志物篩選，對藥物研發(fā)的每一個過程都能起到推進作用。在大數(shù)據(jù)與云技術(shù)能力的支持下，現(xiàn)有人工智能算法創(chuàng)新使用的整序列、整基因組的RNA結(jié)構(gòu)預測更為精準，算力共享、分布式的計算，為疫苗和特效藥物的研發(fā)所提供的數(shù)據(jù)分析、功效匹配、文件篩選等提供了有效的支撐，從而加快新冠病毒疫苗和藥物的研發(fā)過程。五是基于人工智能算法的病毒溯源。對于新型肺炎，快速溯源及弄清傳播途徑對切斷傳播途徑、疫情控制起到重要作用。北京大學朱懷球團隊提出基于深度學習算法的新型冠狀病毒宿主和感染性研究方法，使用雙路卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分析并預測病毒宿主，比對發(fā)現(xiàn)蝙蝠冠狀病毒與新冠病毒具有高度相似的傳播途徑。通過基于人工智能算法的病毒溯源，可以更有效地把握病毒機理，進行針對性治療。1.2人工智能在助力疫情期間社會治理方面的應(yīng)用在新冠疫情期間的社會治理方面，人工智能也發(fā)揮著重要作用，主要總結(jié)如下：一是基于自然語言助理的智能輿情分析。在疫情期間，謠言成為了另一種“病毒”，在社會上廣泛傳播和擴散。如果不能及時有效予以澄清，將對公民情緒和社會治理帶來嚴重傷害,而人工智能能夠在智能識別謠言、澄清網(wǎng)絡(luò)生態(tài)方面發(fā)揮重要作用。例如，騰訊、字節(jié)跳動、搜狗等國內(nèi)多家科技企業(yè)利用自然語言處理技術(shù)，綜合大數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感影像實時比對疑似謠言，結(jié)合疫情最新狀況評估社會輿情、澄清網(wǎng)絡(luò)謠言、穩(wěn)定社會情緒。微信上線的一個名為“微信辟謠助手”的小程序，為疫情期間的謠言治理發(fā)揮了積極作用。二是基于大數(shù)據(jù)分析的智能疫情追蹤。在疫情期間，如何通過感染者進行精準倒查、追蹤密切接觸者等高風險感染人員是一個重難點，而通過人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對人員的交通、出行和手機漫游數(shù)據(jù)進行智能分析和追蹤，構(gòu)建疫情動態(tài)地圖，能夠為解決這一問題發(fā)揮重要作用。例如，百度、搜狗、360等科技公司都推出了基于人工智能的疫情跟蹤、同乘查詢等信息服務(wù)系統(tǒng)。此外，在國務(wù)院辦公廳電子政務(wù)辦的指導下，杭州首創(chuàng)的健康碼實踐推廣至全國，同盾科技公司采用人工智能疫情趨勢模型，對于各省市感染人群數(shù)量與拐點進行預報，并通過構(gòu)建大數(shù)據(jù)模型協(xié)助政府機關(guān)掌握疫情相關(guān)人員的具體情況，這些科技抗疫舉措為疫情期間的感染者追蹤和社會治理作出了重要貢獻。三是賦能遠程教育、遠程辦公等遠程事務(wù)處理。在疫情期間，很多國家都采取了社交隔離措施，以防止病毒的傳播。在此背景下，“云辦公”“云教育”等就成為了疫情期間人們的主要工作學習方式。在線教育、遠程辦公以及各領(lǐng)域的遠程會議中，都蘊含著人工智能元素，使得我國在疫情期間實現(xiàn)了“停課不停學、停工不停產(chǎn)”。例如，遠程辦公方面，科大訊飛推出了一種利用語音識別技術(shù)實現(xiàn)實時語音轉(zhuǎn)文字的電腦遠程辦公產(chǎn)品，有效替代了人工速記。在遠程教育方面，科大訊飛也基于人工智能開發(fā)出了一種智慧教育標準解決方案，根據(jù)學生對知識點的實際掌握情況規(guī)劃最佳學習方法和路徑，利用其智學網(wǎng)系統(tǒng)幫助學生進行針對性的自主學習和弱項“精準化”練習。四是智能化人員管控與物資運送。人員管理方面，同濟大學運用人工智能實現(xiàn)智能化校園管理，進校園前需要進行人臉識別，不符合疫情防控規(guī)定的人員不能進入校園，從而推動了校園秩序的快速恢復。此外，人工智能在疫情期間的物資運送也有重要作用。例如，獵戶星空的遞送機器人“豹小遞”在疫情期間服務(wù)于多家醫(yī)院，不僅能送藥送餐，還可以實現(xiàn)化驗單、藥品、醫(yī)療防護物資、消毒工具、醫(yī)療廢料的定點配送與運輸。博鷹通航研發(fā)的衛(wèi)生防疫無人機可通過旋翼下洗氣流，快速將消毒藥液傳播到廣大防疫區(qū)域，整體效率高于人工幾十倍。1.3人工智能在促進復工復產(chǎn)方面的應(yīng)用在疫情的頂峰過去后，各國開始逐漸推動復工復產(chǎn)，而人工智能技術(shù)的大量運用也為促進社會生產(chǎn)生活秩序的恢復發(fā)揮了重要作用。一是智能化醫(yī)療物資研發(fā)與生產(chǎn)。在復工復產(chǎn)的過程中，口罩、消毒液等各類醫(yī)療物資的大批量生產(chǎn)都離不開人工智能的運用。例如，工業(yè)機器人就在口罩生產(chǎn)過程中發(fā)揮了重要作用。廣州普理司科技公司將原有生產(chǎn)線改造為柔性人工智能視覺全自動口罩機，利用計算機視覺技術(shù)進行鑒別和包裝操控，單機產(chǎn)量可達可達每分鐘120片、日產(chǎn)口罩超15萬片，為企業(yè)復工復產(chǎn)提供了重要保障。此外，在各類醫(yī)療器材的生產(chǎn)過程中，政府復工復產(chǎn)終端平臺通過與企業(yè)的對接，可以及時獲取第一手疫情信息，進而適時調(diào)配人力物力，優(yōu)化整體醫(yī)療物資生產(chǎn)布局，最大化滿足社會抗疫需求。工信部依托基于人工智能的“國家重點醫(yī)療物資保障調(diào)度平臺”，收集、統(tǒng)計、分析、監(jiān)控、調(diào)度各類物資的產(chǎn)能、產(chǎn)量、庫存以及運輸?shù)惹闆r，用智能化手段提升了醫(yī)療物資保障的有效性。二是智能化物流運輸。新冠疫情使得物流行業(yè)的支柱型產(chǎn)業(yè)性質(zhì)得到淋漓盡致的凸顯。在疫情最為嚴重的1月至2月，數(shù)個在此期間依然維持著正常營業(yè)的物流企業(yè)，擔負起了打通疫區(qū)物資與后勤通道的重責。例如，京東物流在疫情期間使用無人派送車與配送機器人，迅速將醫(yī)療與生活物資派送至武漢各大醫(yī)院，一定程度保證了醫(yī)院醫(yī)護人員與病患在疫情期間的正常生活秩序。隨著抗疫活動的常態(tài)化，順豐也大力推進“豐巢柜”的使用，并采取“豐巢柜收取、無人機派送”的模式，減少人員物理接觸，降低了疫情感染的可能。三是智能化消殺巡檢。隨著防疫工作進入常態(tài)化，各地紛紛使用各種人工智能設(shè)備參與消殺巡檢工作，大大提升了防疫效率。例如，酷哇環(huán)境技術(shù)有限公司開發(fā)出無人駕駛消毒車，在疫情期間緊急奔赴抗疫一線進行消毒工作。在上海等地，東軟集團的智能機器人可定時定點設(shè)置消殺巡邏路線，并在流動的人群中精準測溫，快速篩檢“高溫個體”。5G﹢熱成像體溫篩查服務(wù)信息化平臺在人群密集區(qū)域快速進行人群體溫檢測，并及時篩選出異常個體，提升人流疫情管控效能。針對疫情期間人員健康狀況，重慶將各類企業(yè)信息搬至“移動政務(wù)服務(wù)平臺”，運用智能化設(shè)備，對于復工復產(chǎn)人員健康情況進行跟蹤監(jiān)控。大陸智源推出的AVDI-安防巡檢機器人能夠支持人群實時監(jiān)測、異常體溫識別、口罩佩戴識別、不規(guī)范穿戴警告、消毒液實時噴灑等功能，對助力企業(yè)復工復產(chǎn)發(fā)揮了積極作用。綜上所述可以看出，人工智能輔助抗擊疫情具有諸多優(yōu)勢。一是顯著提升了抗疫效率。人工智能通過賦能新冠病毒診斷治療、疫苗研發(fā)、社會治理、復工復產(chǎn)等領(lǐng)域，明顯提升了抗疫效率。例如，在此次疫情期間，百度發(fā)明的LinearFold算法可將此次新冠病毒的全基因組二級結(jié)構(gòu)預測從55分鐘縮短至27秒、提速120倍，大大提升了預測病毒變化趨勢與疫苗研發(fā)效率。此外，在疫情期間醫(yī)療資源緊張的情況下，基于影像視覺的輔助醫(yī)療影像分析為提升診斷效率也發(fā)揮了重要作用。二是有效減少了人力資源成本。例如，傳統(tǒng)藥物研發(fā)流程需要先篩選出病毒特異性的蛋白靶點，然后從數(shù)以萬計的化合物庫中大規(guī)模篩選出效果好、毒性小的藥物，因而研發(fā)過程費時費力、成本高昂，很多藥品的研發(fā)通常需要10年時間和上10億美元投入。而人工智能憑借其強大的計算能力和快速智能化分析，能夠有效加速藥物研發(fā)進程，降低研發(fā)過程中的人力資源成本。此外，機器人、無人機的廣泛運用也顯著降低了人力成本。三是大幅降低了病毒感染風險。基于人工智能的遠程問診能夠避免醫(yī)患之間的物理接觸帶來的交叉感染風險，防止疫情進一步擴散。例如，美國在新冠診治中就啟用了配備攝像頭、麥克風和聽診器等設(shè)備的醫(yī)療機器人，醫(yī)生負責在隔離窗外操作機器人對病人進行診斷和治療，有效避免了醫(yī)患感染。此外，機器人、無感測溫等人工智能應(yīng)用也大幅降低了人員接觸帶來的感染風險。同時應(yīng)當看到，盡管人工智能在此次抗擊新冠疫情中發(fā)揮了重要作用，但是仍存在著很多問題和短板。其中，最為突出的就是未能實現(xiàn)基于人工智能的有效疫情預警。這次新冠疫情是二戰(zhàn)以來全球面臨的一次最為嚴重的突發(fā)性公共衛(wèi)生事件，但世界上并沒有哪個國家成功運用人工智能實現(xiàn)準確的疫情預警。此外，正如張文宏醫(yī)生所言，人工智能在此次抗擊疫情過程中發(fā)揮的作用還十分有限，主要靠的還是人類的傳統(tǒng)智慧和城市管理。例如，在出入境人流量的控制方面，人工智能還沒有達到深度參與的地步，沒有充分發(fā)揮預測人流、人群控制的作用，主要依靠傳統(tǒng)的航班熔斷來實現(xiàn)的出入境限制，而不是依靠大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)的精準控制。此外，人工智能推動的智能醫(yī)療服務(wù)平臺仍不健全，未能有效通過云平臺提供診療服務(wù)和電子病歷服務(wù)，且服務(wù)平臺五花八門、跨服務(wù)平臺診斷存在困難……如此等等，不一而足。這些疫情期間暴露出來的人工智能發(fā)展應(yīng)用領(lǐng)域存在的問題和短板，都需要在未來進一步進行提升和解決。0２運用人工智能更好維護公共衛(wèi)生安全的幾點建議從這次疫情防控阻擊戰(zhàn)來看，人工智能的發(fā)展和應(yīng)用與新冠疫情的防控存在著明顯的相互促進的辯證關(guān)系。一方面，人工智能為疫情防控提供了新手段，通過上文所述的賦能醫(yī)療診治、疫苗研發(fā)、社會治理、復工復產(chǎn)等領(lǐng)域，為打贏這一次疫情防控阻擊戰(zhàn)發(fā)揮了重要作用。另一方面，抗擊新冠疫情的重大需求也牽引著人工智能更快發(fā)展應(yīng)用。需要指出的是，人工智能在助力此次疫情防控中也暴露出一些顯著的問題和短板，需要進一步改進和完善。為推動人工智能在未來更好地預測、預防與應(yīng)對疫情，更好地維護公共衛(wèi)生安全，筆者提出以下幾點建議。2.1打破數(shù)據(jù)孤島，推動重要醫(yī)療數(shù)據(jù)統(tǒng)一標準和開放共享數(shù)據(jù)是人工智能發(fā)揮作用的“燃料”和基礎(chǔ)要素，基于深度學習的人工智能模型依賴大量的真實數(shù)據(jù)進行訓練，且運用不同數(shù)據(jù)進行訓練會得到差異較大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)，醫(yī)療數(shù)據(jù)的缺乏或不完整醫(yī)療數(shù)據(jù)會顯著降低人工智能算法預測或分析的精度。在此次抗擊新冠疫情的過程中，之所以人工智能發(fā)揮的作用有限，并不僅僅是由于現(xiàn)有技術(shù)不成熟的原因，更多的是數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一和開放共享機制不健全造成的。因此，想要在未來更好地運用人工智能賦能公共衛(wèi)生安全領(lǐng)域的治理，就必須盡快打破醫(yī)學科研院所的數(shù)據(jù)壁壘，在符合相關(guān)法規(guī)的基礎(chǔ)下做到重要醫(yī)療數(shù)據(jù)的開放共享，推動智慧醫(yī)療的快速發(fā)展與部署。尤為重要的是，要將公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)與醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的線上和線下數(shù)據(jù)進行整合，構(gòu)建完整的公共衛(wèi)生監(jiān)測體系，從而更好地對重大疫情進行預警和防治。此外，還需要強化各國在公共衛(wèi)生領(lǐng)域的國際合作，加強疫情數(shù)據(jù)信息和經(jīng)驗共享，打造人類衛(wèi)生健康共同體。2.2大力推動智慧醫(yī)療發(fā)展，提升重大疫情監(jiān)測預警能力基于人工智能的智慧醫(yī)療能夠提升醫(yī)療衛(wèi)生水平和效率，更好地維護人民的生命健康安全。習主席指出，要“增強早期監(jiān)測預警能力作為健全公共衛(wèi)生體系當務(wù)之急……提高評估監(jiān)測敏感性和準確性，建立智慧化預警多點觸發(fā)機制，健全多渠道監(jiān)測預警機制”，健全國家公共衛(wèi)生應(yīng)急管理體系。此次席卷世界的新冠疫情警示我們要推動建立基于人工智能的更加精準和響應(yīng)及時的智能疫情預警系統(tǒng)，構(gòu)筑更加牢固的公共衛(wèi)生安全屏障，最大限度避免新的流行病大規(guī)模感染，維護人民的生命健康安全和社會發(fā)展穩(wěn)定。通過研發(fā)更加智能的算法、推動各部門數(shù)據(jù)標準的建立與整合，人工智能在建立智能疫情預警系統(tǒng)方面可以發(fā)揮更加積極的作用。除此之外，也要大力推動人工智能在其他公共衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用，更好地通過人工智能賦能傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)，提高傳染病檢測的靈敏性與準確性，縮短新藥研發(fā)的周期、降低研發(fā)成本，提高醫(yī)療診斷的準確性和效率，讓智慧醫(yī)療落地生根，使人類在面對重大公共衛(wèi)生問題時變得更加主動而有力。此外，未來如果再度出現(xiàn)重大疫情等公共衛(wèi)生安全事件，應(yīng)當更廣泛地使用成熟的基于人工智能的無接觸測量體溫、機器人手術(shù)和護理技術(shù)工具等，最大限度地避免醫(yī)務(wù)人員感染。2.3注重把握維護