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银发族照护:当银发族遇上人工智能和物联网

字号+ 作者:李仕雄\杨竹星 来源:scitechvista 2018-09-13 23:40

我们的社会正面临高龄化及少子化现象,造成国家永续发展的隐忧。世界各国也针对这议题投入研究,试图寻找适当的解决方案,以迎接高龄社会的时代。常言道:家有一老,如有一宝。


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李仕雄 | 成功大学电机工程学系计算机与通信研究所
杨竹星 | 成功大学电机工程学系计算机与通信研究所


我们的社会正面临高龄化及少子化现象,造成国家永续发展的隐忧。世界各国也针对这议题投入研究,试图寻找适当的解决方案,以迎接高龄社会的时代。常言道:家有一老,如有一宝。银发族是时代更迭的真实证据,如何保障银发族的生活质量和降低年轻人的负担是社会的重要课题。因此,近年来政府一直不断地推出许多银发政策,从共享餐食、托老中心、长期健康照护、交通福利等,来面对即将高龄化的社会,以及打造银发族幸福的国度。
 
从科技的角度来看,随着物联网(IoT)技术的成熟以及人工智能AI)的快速发展,利用结合AI及IoT的AIoT新兴科技来提升银发族生活质量,愈来愈受到关注。例如:在银发族生活起居上整合穿戴式设备、家庭娱乐设备及机器人,并透过物联网及人工智能技术结合云端服务与医院;或因物联网及人工智能的导入,激发出新型态的医疗架构及生活模式。
 
 物联网技术
 
随着年龄的增长,身体逐渐老化,对于日常生活事项愈来愈力不从心。而我国高医疗技术水准使得平均寿命增长,如何照护平时的健康状态成为新时代银发族最关切的课题。新型态的医疗模式也随着科技的进步在变化中,其中物联网技术为医疗照护带来新的应用。
 

简易的物联网框架
 
物联网指的是透过网络基础设备,使每一个物联设备可以连上因特网,设备上具备多样性的传感器,可以随时随地搜集、整合信息以辅助人们的生活。物联网框架主要分为3个部分:感知层、传输层、应用层。感知层泛指能感知周遭环境讯号,进而把讯号转为数据型态的设备。传输层主要负责传送讯号至对应服务器或数据处理中心的网络协议层。应用层则分析处理接收的资料,发展出多元化的应用。
 
传感器常应用在医疗照护上,如常见于利用绿光或红光照射在皮肤上,借助观察光线反射的变化,记录成时间序列上的描述图,进而分析心率或脉搏等生理讯号。这些生理讯号由嵌入式系统微型中央控制处理器进行轻量型算法分析,再透过周边通讯模块,如常见的蓝芽通讯协议或第四代网络协议等,把数据回馈至云端管理平台或手机端。
 
物联设备、云端管理平台与手机设备之间的整合,能有效解决设备在低功耗时有限储存空间和运算处理能力不足的困难,强化了整个物联网技术的发展,在可靠性、运算性能、安全性及保密性上达到有效的管理。手机端可以泛指边缘端或雾端,而在边缘端或雾端实现更多元、更复杂的算法,能实时反馈至使用者身上,衍生出更多样的应用情境。
 
物联网技术也能促使穿戴式设备的蓬勃发展。目前在穿戴式设备上的科技发展,不仅体积大大地缩小,在配戴上也提升了舒适感,让人们对于穿戴式设备的接受度愈来愈高。因此,利用医疗穿戴式设备可监测银发族生理信息,结合地区性医疗中心整合病历,能达到有效管理银发族的慢性疾病及健康状态的目的。
 
 人工智能技术
 
当大量的数据透过穿戴式设备经由网络汇集,如何有效地分析数据回馈给用户就成为重要的课题。借助大量数据或数据的搜集,进一步分析及整理更多额外的信息或数据之间的关联性,使成为有用的商业医疗智慧。再加上可由数据中发掘潜在的疾病因子,找出不同的对应方式,以满足银发族照护上的需求。
 
人工智能能借助仿真人类的神经网络架构,从大量数据中学习新的知识,获得推论决策能力。也因图形运算处理器的技术突破,使得深度学习框架在人工智能技术中有重大的进展。
 

简易的深度学习框架(人工智能类神经网络算法)
 
一个简易的深度学习框架可以分为3个阶层,分别是:输入层、隐藏层、输出层。每个阶层都透过具有权重的连结,把每层之间的类神经元连接起来形成一个深度类神经网络架构。下一阶层的数值是前一层所有类神经元的权重加总,再经过一个神经激活函数得到输出值。这样一层一层地传递,最后得到输出结果。因此在输入层把数据整理为神经元的形式,透过隐藏层的类神经网络把讯息传递至输出层,而得到最终的结果。
 
人工智能与物联网的整合应用
 
 物联网与人工智能间的整合应用,替高龄社会带来一场新的医疗照护革命,更多的预防医学科学及健康保健如雨后春笋般地发展。我们也期待科技替人们带来更幸福的生活。
 
银发族除了生理健康的照护外,心理层面也占有相当重要的地位。因此,国内外各家大厂纷纷利用人工智能技术打造陪伴机器人,使得银发族在心灵上有所慰藉。而除了陪伴功能以外,机器人能协助银发族生活起居上的照护,如:语音聊天功能,透过语音交谈协助银发族查询生活所需信息。
 
目前机器人可以理解人们所说的话,技术就是借助人工智能使得机器人能够分析句子、理解语意,做相对应的动作。而人工智能真正厉害的地方,不仅仅是语意的理解,在情感感知能力上,可以透过说话者的声调、表情及动作,判断说话者目前的情绪状态,适当回复及安抚使用者,而达到陪伴的效果,有如真实的人类一般。机器人结合医疗服务也提供自动提醒吃药及送药功能,且能整合穿戴式设备,在生理讯号异常时能够及时提供药物进行第一阶段的病况控制。
 
因少子化及双薪家庭的影响,银发族通常会自主独立生活,因此陪伴机器人要能整合家庭安全监控。透过机器人定时巡逻监控,除了可以防盗贼外,还能预防老人跌倒,在必要时会联络家人及附近急救中心掌握救急黄金时间。在侦测老人跌倒事件方面,能透过影像分析家中银发族的体态信息,是否有卧倒在地的可能,加上利用穿戴式设备上的三轴加速计和陀螺仪判断目前使用者的体态,能有效提升跌倒事件侦测的准确度。
 
共享经济的兴起,使得救护车不再是唯一可以紧急载送病患的交通工具。例如国外一家新创公司推出针对地方医疗机构设计提供医院接送患者的服务,医院等机构可以透过事先预订以接送患者,让患者可以及时赶到医院接受治疗。除了事先预订的方案外,整合穿戴式设备、机器人、云端服务等技术,可以让银发族在紧急救急的情况下,迅速地派送车辆至医院。多样化的医疗应用面向,都在人工智能与物联网技术整合下多方面发展。
 
传统照护着重在生理上的照料,然而迎接新时代的来临,照护需兼具娱乐性。因此,在家庭娱乐设备中整合游戏互动功能,使银发族能够透过游戏愈动愈健康。目前国内外许多医学机构已针对银发族的肌少症或因老化逐渐衰退的运动功能,透过游戏辅助银发族做健康复健运动,不仅仅充满趣味性,在实质效果上也逐步有些成果。在复健的过程中,复健师或医生可以透过系统搜集大量数据,且系统可及时指引用户正确的复健姿势,避免错误的姿势或动作造成身体更大的伤害。
 
透过物联网技术,银发族不需要在医院或复健中心,可以在家里随时随地透过有娱乐性质的游戏进行复健。这替银发族生活带来了乐趣,也可以透过游戏与家人同乐,促使家庭亲子关系更加和谐。医疗机构也可获得大量的资料进行更多元的研究,透过人工智能及大数据分析,产出更多实质的应用价值。
 
最后,对于银发族最重要的课题,是如何愈活愈健康、愈活愈快乐。在科技的快速转变下,提供友善的操作接口,使得银发族能轻易地接受新兴科技,并且协助其活出自信及快乐是关键考虑之一。物联网及人工智能技术是进行式,也是下一个时代的新科技导向,如何应用在银发族的生活起居上,打造银发族的乐活人生是我们科学人的使命。期许更多的应用科技能替银发族创造幸福的生活,当银发族遇上人工智能与物联网的那天,也就是幸福泉源到来的那天。








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