物联网技术如何帮助我们抑制病毒的肆虐

（文章来源：电子工程世界）
       联合国可持续发展目标之一是做好预防传染病传播的准备。在Covid-19大流行期间，这一目标从未像现在这样重要。技术在战胜传染病方面发挥着重要作用，物联网是我们技术宝库的重要组成部分。降低成本、自主远程护理和诊断，以及新获得的患者数据，只是物联网改变医疗保健的几个方面。在疾病控制方面，无线和物联网技术提供了强有力的解决方案。

我们通常认为物联网是由传感器和无线微控制器组成的网络，但这只是物联网的物理层。整体而言，物联网是大规模的分布式计算。据估计，物联网的240亿智能连接设备可以收集和执行前所未有的海量数据。在病毒应对中，更多的数据意味着更好的决策和更好的应对计划。两者对于预防和控制疾病的传播都至关重要。在大流行出现之际，最紧迫的任务是追踪和隔离那些可能与感染者有过接触的人。这是控制疾病的一种方法。传统的联系人跟踪技术依赖于对受试者的采访和对他们的提问。这种方法成本高、耗时长，而且容易出现人为错误。人口密集的城市之间的人口流动加剧了这一问题，也透露出了传统方法的弱点。

传统契约跟踪的替代方案依赖于无线技术(RFID、蓝牙低能耗、GPS、Wi-Fi和磁场信号)进行详细的位置跟踪。与传统方法不同，无线技术提供了与确诊病例互动的持续时间和接近程度的信息。低功耗蓝牙(BLE)是应用最广泛的物联网标准之一，可以提供相对较高的位置跟踪精度。与Wi-Fi和蜂窝定位相比，低功耗蓝牙BLE 可以提供一个数量级的精度，比邻近检测更高。这种改进的准确性在对追踪到的接触者进行分类和对较密切接触者的响应进行优先排序时是至关重要的。低功耗蓝牙提供了大量的位置跟踪方案，如RSSI和到达角(AoA)。低功耗蓝牙标准也广泛应用于我们的智能手机和大多数可穿戴设备。

在大流行期间，部署蓝牙标记是另一个改进应对计划的解决方案。从长远来看，这意味着在人口密集的城市地区部署数百甚至数千个蓝牙标签和智能设备。为了克服消息冲突，需要对这类蓝牙设备进行模板范围的优化，这可能意味着丢失一个高度敏感的联系人，因为他们的设备没有记录与已确认的对象的交互。大流行应对的另一个关键任务是现场检测。由于缺乏广泛可用的Covid-19检测试剂盒，每当我们检查Covid-19数据时，都只能看到冰山一角。如果能够更广泛地提供检测试剂盒，纽约市Covid-19病毒的无限制传播本可以减少到最低程度。在世界上偏远和发展中地区，成本效益和可快速部署的诊断设备也是一项基本需求，因为那里缺乏训练有素的人员和装备齐全的医疗中心，可能导致疫情失控。

除了具有成本效益外，诊断设备还必须可靠、灵敏、便携和用户友好。此外，如果它们可以完全或部分一次性，易于复制，并且功能小巧那就更好的。云连接的生物传感器完全符合这一要求。伦敦帝国理工学院的研究人员展示了一种能够早期检测疾病的芯片实验室。患者的体验相当简单，将病人的样本提取到一次性药筒中，30分钟内，测试就完成了。美国疾病控制与预防中心估计，仅在美国医院，每年的健康获得性感染(在一次与健康有关的访问中被感染的人数)就高达170万。在大流行期间，这一数字不仅会增加，还会在我们最需要卫生专业人员的时候造成短缺。在大流行期间，我们如何降低医院感染的风险?

医疗物联网(IoMT)是时候登场了。IDC估计，超过70%的医疗服务提供商已经部署了IoMT，这对未来的大流行预防是个好消息。物联网的根本之处在于，它能将任何物体转化为数据来源。在IoMT的情况下，“对象”是医学上的物体，可以是心率监测器、轮椅或可穿戴设备。连续生成的患者健康数据流(PGHD)可用于分析患者的健康状态。在一个庞大的计划中，从患者群体收集的数据可以用来加速医学研究和发展。

在医院部署更多的自动化和技术，如IoMT床边设备，这意味着减少与传染病患者的互动，增加医护人员的保护。随时可得到病人的资料将减少住院的需要和时间。这与不断发展的远程医生就诊、远程诊断和监测技术密切相关。尽管随着IoMT和自动化的兴起，这一点很重要，但除了流行病之外，这项技术并没有取代人与人之间的联系，而这正是病人护理的关键部分。如果说IoMT有什么不同的话，那就是它为医生提供了更多的时间来关注他们工作中的人性方面，比如病人和家庭咨询。

IoMT还加强了对老年人或慢性病患者的远程护理，在当前Covid-19大流行的情况下，这可能意味着大幅减少对最脆弱人群的接触。在疫情期间，以最少的互动照顾老人对避免生命危险至关重要。有了虚拟助手、医疗传感器和智能家居，我们可以让脆弱的人群保持身体安全和心理健康。疫情发生后，为了让非发热相关的病人少去医院，降低与潜在的新冠肺炎患者发生交叉感染的风险，各地纷纷推出了远程问诊、远程医疗解决方案。远程问诊更多还是将一些普通病症移到线上，在疫情高发期，全国有几百万的医生在线义诊，帮助这些非肺炎相关的病人解决看病的问题。

而远程医疗在这次疫情的诊断中也起到很大的作用，各地的专家们不必全部到达湖北当地的医院，通过远程会诊的方式，帮助一些疑难病例做分析和诊断，极大地提高了医疗诊断的效率。随着5G技术的普及，其提供的蜂窝网络无论从稳定性还是带宽方面都有了巨大的提升，远程会诊也会慢慢在医院中普及开来，甚至在一些手术室，在一些关键部位的攻关阶段，也可以通过远程会诊系统把专家接入进来，一起解决手术中的问题。在社区疫情防控上面，民间的组织力量不可谓不强大，执行力爆表，并且贡献了很多“无接触式”的好点子，我们来看看在社区防控方面运用了物联网技术的哪些解决方案。

本质上是一种热敏红外传感器，把人体的温度通过无接触的方式采集下来，为门禁管理人员（或系统）提供决策数据。现在一些人脸识别门禁系统，也同时支持了人脸识别（针对带口罩有调整算法）和温度检测，这些「感知层」收集到数据之后，通过网络传递到服务器上做决策，最后决定放行与否。物联网在这里整合了感知层、通信层、计算层和决策层，提供了更智能的解决方案，无需安排大量人手做重复的测温工作。只需要对异常的人员进行二次确认处理即可，无论是在小区管理还是在工业园区的复产复工上做有广泛的应用。

针对一些重点疫区有相关接触史人员的居家管理，也是社区疫情防控中的重要部分。比较粗暴的方案是，把相关人员的门进行物理封锁，这种做法引起了很多被封锁人的不满，甚至引发更多接触式的冲突。目前比较常见的两种解决方案，能够方便而安全地做到居家的监控：一是门磁感应物联网方案，在入户门安装上感应门磁，门磁感应到有移动时，通过其低功耗蜂窝网络（NB－IoT）连接到服务器，发出告警给到监管人员，监管人员采取行动到现场检查确认。

还有一种是通过网络摄像头（IPC）的方式，通过在被监管人员入户门口安装网络摄像头，为了方便布线，一般使用无线的WiFi或者4G网络联网。摄像头侧融入AI技术，对门口做移动监测，发现有异常时，推送告警到监管者，同时可以播放语音告警，监管者可以在远程集中管理即可，亦可通过语音远程和被监管者沟通，达到劝阻的效果。这种方式可以实现高效率、无接触、0死角的社区防控。

在疫情高发期，针对于一些流落在路上的零散人员的巡逻，有些地方出动了无人机。无人机上搭载摄像头，摄像头通过4G／5G网络把视频传送给监控后台，监管人员通过监控后台即可远程巡逻，巡逻到了异常人员之后，通过网络通知无人机上的语音喇叭播放告警内容，达到远程劝阻的效果，大量节省了上街巡逻的人力。

如果不解决安全和隐私问题，对IoMT和物联网的使用就不会那么放心。虽然物联网技术已经发展到足以将数据从对象来回传送到云端，但设备和数据安全仍然是个问题。这就解释了为什么医疗服务提供商一直在他们的后端系统中部署物联网，并对IoMT的新前沿技术调动了多少客户接口持谨慎态度。患者对智能可穿戴式医疗传感器的担心是有道理的，因为它会不断地传递有关他们健康状况的敏感信息。此外，在疫情的情况下，特别是在接触者追踪方面，数据隐私成为一个敏感问题。如果我们在人群中部署蓝牙标签，以便在大流行发生时追踪接触者，那么谁拥有收集到的数据?这些敏感数据能够在多大程度上被访问和操纵?

物联网的隐私和安全漏洞必须在该技术到达医疗消费者手中之前得到解决。解决这些问题需要立法、经济、医疗和技术领域的参与者共同努力。从技术角度来看，已经有大量的创新来保护硬件和软件设备免受黑客攻击。例如，Silicon Labs的Secure Vault技术为每个无线芯片生成一个独特的签名，就像出生证明一样。这意味着在芯片上进行的计算只对物联网服务提供商可用，而不向附近的黑客开放。然而，如何建立消费者对供应商处理其个人数据的信任仍是一个悬而未决的问题。

物联网技术可以在帮助预防和管理当前和未来的流行病方面发挥带头作用。在流行病面前，大规模部署的物联网为人类提供了前所未有的大量数据和分析。控制疾病的传播变得更加有效，可以帮助我们利用物联网技术跟踪、测试和治疗整个人群。
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