馬建威，吳 玉，高鈺琪，黃朝暉*

(1.陸軍軍醫(yī)大學(xué)陸軍衛(wèi)勤訓(xùn)練基地衛(wèi)生勤務(wù)學(xué)教研室，重慶 400038；2.陸軍軍醫(yī)大學(xué)高原軍事醫(yī)學(xué)系高原作業(yè)醫(yī)學(xué)教研室，重慶 400038；3.陸軍軍醫(yī)大學(xué)高原軍事醫(yī)學(xué)系高原特需藥品與器材研究室，重慶 400038；4.極端環(huán)境醫(yī)學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400038；5.全軍高原醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400038)

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”概念深入人心，人工智能(artificial intelligence，AI)理論和方法受到廣泛重視和深入研究，人工智能應(yīng)用進(jìn)入高速發(fā)展期，衍生出越來越多的智能化應(yīng)用。高原寒區(qū)，由于其特殊地理環(huán)境和氣候條件，高原衛(wèi)勤保障面臨人員作業(yè)能力降低、藥材物資保障困難、醫(yī)療后送矛盾突出等多重難題，在此背景下，依托人工智能技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，研究人工智能技術(shù)在高原衛(wèi)勤保障中的應(yīng)用，將為高原衛(wèi)勤保障效果提升提供重要技術(shù)支撐。

1 高原衛(wèi)勤保障重難點(diǎn)問題

高原寒區(qū)特殊的地理氣候條件使衛(wèi)勤保障的難度和復(fù)雜性增加，傷病救治、醫(yī)療后送、藥材裝備保障、組織指揮等任務(wù)加重。

1.1 傷病員時(shí)效救治難以滿足高原環(huán)境特殊復(fù)雜，高海拔的地理環(huán)境極易誘發(fā)高原病等各類疾病，平原地區(qū)人員急進(jìn)4 000米以上地區(qū)，高原反應(yīng)發(fā)生率可高達(dá)60%～90%。戰(zhàn)時(shí)狀態(tài)下，高原環(huán)境戰(zhàn)傷傷員數(shù)量巨大、傷員分布十分分散、傷情復(fù)雜、傷類繁多、傷勢(shì)嚴(yán)重，傷病員信息感知難度較大，加之醫(yī)務(wù)人員受限于地理環(huán)境影響，自身作業(yè)能力有一定程度降低，時(shí)效性救治較難滿足。

1.2 醫(yī)療后送工作復(fù)雜艱巨高原地理?xiàng)l件復(fù)雜，山高坡陡，地勢(shì)險(xiǎn)峻，可用道路少，路況復(fù)雜，易受環(huán)境和作戰(zhàn)影響出現(xiàn)交通中斷；與此同時(shí)，高原特殊環(huán)境氣候會(huì)嚴(yán)重影響衛(wèi)生裝備性能，降低裝備功率；加之高原條件下戰(zhàn)斗一線與救治機(jī)構(gòu)的距離較遠(yuǎn)，致使傳統(tǒng)醫(yī)療后送裝備難以在高原環(huán)境有效使用，無法有效滿足醫(yī)療后送的時(shí)效救治要求，醫(yī)療后送工作實(shí)施困難。

1.3 藥材裝備儲(chǔ)存及補(bǔ)給困難高原特殊的地理環(huán)境，給衛(wèi)勤保障物資的存儲(chǔ)、運(yùn)輸和補(bǔ)給帶來極大困難。另外，高原邊境地區(qū)地域遼闊，人跡罕至，衛(wèi)生資源相對(duì)較為匱乏，藥材裝備生產(chǎn)能力較低，儲(chǔ)備嚴(yán)重不足。戰(zhàn)時(shí)條件下，高原地區(qū)作戰(zhàn)藥材消耗量更大，需求更加緊迫，而衛(wèi)勤力量又極易遭敵打擊，一旦受損，各類物資的補(bǔ)給受限于地理?xiàng)l件將更為困難。

1.4 衛(wèi)勤組織指揮矛盾突出高原地區(qū)作戰(zhàn)，對(duì)衛(wèi)勤組織指揮的時(shí)效性和執(zhí)行力要求更高，但高原環(huán)境下作戰(zhàn)，部隊(duì)分散，人員作業(yè)能力下降，致使組織指揮及協(xié)同困難。加之受限于地理?xiàng)l件，信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)跟不上需求，導(dǎo)致組織指揮的網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平低下，信息通聯(lián)及協(xié)同保障的實(shí)施缺少支持手段，保障效果評(píng)估也難以滿足戰(zhàn)時(shí)時(shí)效性要求。

2 人工智能技術(shù)在高原衛(wèi)勤保障中的應(yīng)用分析

軍事行動(dòng)作戰(zhàn)進(jìn)程通常可以用OODA環(huán)路進(jìn)行描述，即觀察(Observe)、判斷(Orient)、決策(Decide)、行動(dòng)(Act)。高原衛(wèi)勤保障行動(dòng)OODA環(huán)路包含高原態(tài)勢(shì)智能感知、衛(wèi)勤信息智能分析、衛(wèi)勤指揮智能決策和實(shí)施終端智能操作四個(gè)環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)代表衛(wèi)勤保障行動(dòng)的不同階段，環(huán)環(huán)相扣，周而復(fù)始(圖1)。

圖1 高原衛(wèi)勤保障中人工智能技術(shù)應(yīng)用的OODA環(huán)路

2.1 高原態(tài)勢(shì)智能感知信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下，戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì)瞬息萬變，信息量和信息規(guī)模爆炸性增長(zhǎng)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲得戰(zhàn)場(chǎng)信息，感知戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)已成為贏得戰(zhàn)爭(zhēng)的關(guān)鍵。高原環(huán)境嚴(yán)峻、復(fù)雜，單純依靠人力偵察和人工判讀，或者僅靠單一武器平臺(tái)獲取信息十分困難，迫切需要依托智能化設(shè)備和智能化網(wǎng)絡(luò)協(xié)同完成高原戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知。

在此背景下，通過綜合運(yùn)用智能傳感器、無源RFID標(biāo)簽以及無人偵察平臺(tái)，依托各類人工智能設(shè)備的環(huán)境信息自主感知、無線自組、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同等特性，可有效完成高海拔環(huán)境信息的智能化監(jiān)控和管理，對(duì)裝備器材的管理時(shí)效和全維感知能力提高具有較大應(yīng)用價(jià)值。

與此同時(shí)，通過在士兵胳膊、手腕或軀干部署可穿戴設(shè)備，可獲得士兵的位置、體溫、血壓、呼吸、脈搏、體態(tài)等信息，依托北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，利用不同場(chǎng)景條件下的協(xié)同定位算法感知傷病員位置信息，并將這些信息定向發(fā)布給衛(wèi)勤保障機(jī)構(gòu)[1]，可完成潛在傷病員信息感知和體征信息的高效傳遞，有效改善傷病員體征感知難題，并提高傷病救治的時(shí)效性。

除此之外，依托智能裝備感知和機(jī)器學(xué)習(xí)算法可進(jìn)行高效的衛(wèi)勤保障效果評(píng)估、核化生武器殺傷效果評(píng)估、時(shí)效性評(píng)估等工作，為后續(xù)衛(wèi)勤保障工作改進(jìn)和完善提供依據(jù)。

2.2 衛(wèi)勤信息智能分析高原衛(wèi)勤保障行動(dòng)涉及海量信息來源和巨大數(shù)據(jù)規(guī)模，高原戰(zhàn)場(chǎng)航空相片圖像判讀、CT圖像分析以及X線片分析等信息分析的數(shù)據(jù)量動(dòng)輒數(shù)十TB、甚至達(dá)到PB級(jí)，而且信息的格式、種類多樣，衛(wèi)勤信息的處理與分析成為制約高原衛(wèi)勤保障行動(dòng)效率的關(guān)鍵因素之一。

近幾年，人工智能快速發(fā)展，人工智能技術(shù)在信息分析領(lǐng)域的研究取得巨大的成功，范例推理、機(jī)器學(xué)習(xí)、關(guān)聯(lián)分析、數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析等方法體現(xiàn)巨大的應(yīng)用價(jià)值。通過利用圖像紋理分析、特征識(shí)別、遷移學(xué)習(xí)等方法，輔以深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，可有效完成偵察衛(wèi)星圖像判讀、地理信息判讀、航空相片判讀、作戰(zhàn)人員語音識(shí)別等信息分析任務(wù)，大幅度減輕作戰(zhàn)分析人員工作量，同時(shí)提高信息分析的效率和準(zhǔn)確率。

在高原衛(wèi)勤保障籌劃過程中，人工智能技術(shù)可應(yīng)用于多種類型的傷情篩查及診斷，通過定性與定量相結(jié)合的分析，對(duì)影像學(xué)、病理學(xué)、皮膚學(xué)、心臟病學(xué)等方面?zhèn)榛蚣膊?shí)施輔助篩查與診斷，可有效提高診斷的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。與單純依靠人工操作對(duì)比，基于人工智能方法進(jìn)行傷情診斷的速度更快，信息處理的質(zhì)量更高[2]。有研究表明，應(yīng)用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)傷病員進(jìn)行影像學(xué)分析可比人工判讀快150倍，但準(zhǔn)確性僅比人工判讀略低[3]。

與此同時(shí)，通過對(duì)戰(zhàn)創(chuàng)傷傷情數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析和數(shù)據(jù)挖掘，可分析得出傷病員傷情演變規(guī)律，還原戰(zhàn)創(chuàng)傷傷情演化曲線[1]，據(jù)此構(gòu)建戰(zhàn)傷診斷和救治范例，通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，并結(jié)合傷情數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)信息，依據(jù)相似性度量方法可建立傷員體征信息與實(shí)際傷情的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)傷員體征信息與傷員實(shí)際傷情的映射，提供救治手段和救治策略的推薦支持。另外，通過應(yīng)用數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法，可以明確高原病易感人群，并定量化發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)及概率，從而制定有效的防范策略。目前，人工智能技術(shù)在遠(yuǎn)程手術(shù)、救治體系設(shè)置、心理干預(yù)[4]方面也起到重要的支持作用。

2.3 衛(wèi)勤指揮智能決策心理學(xué)研究表明，人類進(jìn)行決策時(shí)通常利用經(jīng)驗(yàn)或范例作決定，但人在記憶上的限制使得人常常難以正確回憶出適當(dāng)?shù)姆独齕5]，尤其是當(dāng)面對(duì)高原衛(wèi)勤保障這種巨大復(fù)雜性和高度不確定性的行動(dòng)來說，單純依靠指揮員進(jìn)行決策將面臨更為突出的矛盾問題，為此，基于人工智能技術(shù)的智能決策應(yīng)運(yùn)而生。智能決策的目的是將共享感知、協(xié)同決策和高效執(zhí)行過程三者有機(jī)統(tǒng)一，形成人機(jī)高度融合的整體，最終讓機(jī)器的“理性”和人類的“直覺”有機(jī)結(jié)合，最終讓人類做出最佳決策。

高原衛(wèi)勤指揮決策在醫(yī)療后送決策上的難題可以利用基于人工智能的方法加以緩解和優(yōu)化，如利用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)聚類、關(guān)聯(lián)分析和定性推理算法可進(jìn)行后送策略的推薦，利用群智能算法可實(shí)現(xiàn)后送路徑的優(yōu)化選擇，能夠有效克服傳統(tǒng)決策方法中的數(shù)據(jù)量大、復(fù)雜度高等問題，以實(shí)現(xiàn)高效決策。

指揮通信的問題重點(diǎn)在于克服“信息孤島”(各系統(tǒng)、各體系彼此割裂，無法形成統(tǒng)一整體)以確?；ヂ?lián)互通，可以利用自然語言處理、聚類分析和關(guān)聯(lián)規(guī)則分析將數(shù)據(jù)鏈接起來，整合數(shù)據(jù)孤島。美國國防部?jī)粼u(píng)估辦公室(Office of Net Assessment, ONA)和蘭德公司已分別基于人工智能技術(shù)提出《聯(lián)合戰(zhàn)區(qū)級(jí)仿真》和《聯(lián)合戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)仿真》等決策支持計(jì)劃，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA)于2008年開始支持“深綠”計(jì)劃，旨在通過繪制和更新戰(zhàn)爭(zhēng)博弈樹，并利用剪枝和搜索算法模擬交戰(zhàn)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)作戰(zhàn)的輔助決策[6]。目前DARPA正在大力發(fā)展“人機(jī)協(xié)作”(半人馬模式)計(jì)劃，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)完美結(jié)合，從而達(dá)成智能決策目的。

2.4 實(shí)施終端智能操作在執(zhí)行高原衛(wèi)勤保障實(shí)踐中，有人裝備存在諸多問題：易受裝備操作人員身體機(jī)能影響、工作范圍小、工作時(shí)間短、體能消耗大、面對(duì)污染環(huán)境或核化生環(huán)境時(shí)生命安全無保障、人員心理壓力大、易致檢測(cè)失誤等。為此，智能裝備，尤其是無人裝備，在衛(wèi)勤保障行動(dòng)中的作用逐漸凸顯。

2.4.1 無人搜救及后送 智能機(jī)器人具有環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、智能化程度高等特點(diǎn)，在高原復(fù)雜環(huán)境和戰(zhàn)時(shí)危險(xiǎn)條件下進(jìn)行傷員搜救和后送任務(wù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，目前，高機(jī)動(dòng)性機(jī)器人和無人飛行器已在各國軍隊(duì)執(zhí)行衛(wèi)勤保障任務(wù)時(shí)得以廣泛使用，如美軍的戰(zhàn)術(shù)兩棲地面支持系統(tǒng)、戰(zhàn)場(chǎng)傷員后送無人機(jī)系統(tǒng)、移動(dòng)式傷病員生命支持系統(tǒng)等[7]；以色列國防軍可搭載4名傷員的救援和醫(yī)療后送無人直升機(jī)等[8]。

2.4.2 無人診斷 在完成傷情診斷及救治方面，智能機(jī)器人一方面可以在危險(xiǎn)地域執(zhí)行任務(wù)，另一方面，其操作的精準(zhǔn)性可以有效彌補(bǔ)人類在高原環(huán)境下作業(yè)能力降低的缺陷，目前主要的應(yīng)用包括：一體式便攜X線機(jī)、應(yīng)用于自動(dòng)插管的蛇形機(jī)器手、部分無人止血裝備、檢傷分類智能機(jī)器人等[9]。

2.4.3 無人偵測(cè) 無人偵測(cè)裝備在軍民領(lǐng)域都得到深入的研究和廣泛的應(yīng)用，在高原衛(wèi)勤保障領(lǐng)域主要應(yīng)用于危險(xiǎn)區(qū)域的綜合檢測(cè)以及核生化的模塊化檢測(cè)，結(jié)合熒光技術(shù)等可實(shí)現(xiàn)爆炸點(diǎn)、放射源位置、傷員位置、污染區(qū)判定、安全區(qū)確認(rèn)等工作。典型裝備包括拉曼化學(xué)、生物、爆炸物偵檢裝置等[7]。

2.4.4 無人運(yùn)輸 物資藥材的保障和補(bǔ)給是高原衛(wèi)勤保障的一大難題，可依托各類無人運(yùn)輸裝備，構(gòu)建涵蓋大中小型、遠(yuǎn)中近程的無人運(yùn)輸體系，利用無人裝備完成血液制品、高原特需藥物、戰(zhàn)常材等藥品的配送和補(bǔ)給，以有效緩解藥材裝備的保障問題。目前已有多型多類的無人配送裝備，如英國可執(zhí)行偏遠(yuǎn)特殊環(huán)境下配送任務(wù)的醫(yī)療救援無人機(jī)[8]，我國可用于較大裝備和物資配送的大型無人直升機(jī)等[10]。

3 發(fā)展建議

隨著戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)不斷變化，作戰(zhàn)樣式越來越向著智能化方向發(fā)展，人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)、智能化機(jī)器人作戰(zhàn)、智能化指揮決策平臺(tái)、智能化武器平臺(tái)等概念層出不窮。衛(wèi)勤保障作為軍事行動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)智能化應(yīng)用。

3.1 構(gòu)建人工智能的閉環(huán)應(yīng)用在高原衛(wèi)勤保障過程中，人工智能技術(shù)應(yīng)與衛(wèi)勤保障各個(gè)核心環(huán)節(jié)都緊密貼合，在態(tài)勢(shì)感知、信息分析、減員預(yù)計(jì)、醫(yī)療后送、組織指揮、藥材保障、防疫防護(hù)等核心任務(wù)中均構(gòu)建相應(yīng)的人工智能技術(shù)支撐，避免出現(xiàn)應(yīng)用瓶頸，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期衛(wèi)勤保障效果。

3.2 強(qiáng)化數(shù)據(jù)獲取和處理能力為實(shí)現(xiàn)信息的高效利用，在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)軟硬件計(jì)算能力的基礎(chǔ)上，首先是要明確數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，建設(shè)統(tǒng)一化、規(guī)范化的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范；另外由于衛(wèi)勤保障行動(dòng)要求實(shí)時(shí)感知、實(shí)時(shí)處理，因此，人工智能在高原衛(wèi)勤保障中的應(yīng)用必須建立在低耗時(shí)算法的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)獲取、傳輸、分析和處理均需構(gòu)建輕量級(jí)算法，以降低信息處理壓力，實(shí)現(xiàn)在信息感知、指揮決策、裝備操作等各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)均能大幅提高保障效率，滿足衛(wèi)勤保障行動(dòng)的時(shí)效性要求。

3.3 強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)高速、安全的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)是保障人工智能應(yīng)用的信息基礎(chǔ)，必須在指揮控制平臺(tái)與智能終端之間、各個(gè)保障單元之間構(gòu)建穩(wěn)定可靠的鏈接，確保實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、指令和信息的高速、安全傳遞，才能保證人工智能應(yīng)用的可靠性和可用性，實(shí)現(xiàn)智能化衛(wèi)勤保障。

3.4 注重有人與無人相結(jié)合人工智能是工具，并不能完全代替人做最終決策。因此，在高原衛(wèi)勤保障行動(dòng)中需建立有人-無人的協(xié)作體系，在決策環(huán)節(jié)更多依賴于指揮員的經(jīng)驗(yàn)決策和臨機(jī)決斷，人工智能主要用以輔助決策，實(shí)現(xiàn)“信息來了，主要利用人類的知識(shí)決策，而計(jì)算機(jī)主要用以實(shí)現(xiàn)高效計(jì)算和策略支持”；而在危險(xiǎn)地域偵測(cè)、高海拔地域裝備操作等任務(wù)中則主要依賴于無人裝備的使用，減少有人裝備的使用，以最大程度滿足戰(zhàn)場(chǎng)需要。

3.5 構(gòu)建無人裝備體系目前人工智能已開始從個(gè)體智能轉(zhuǎn)化為群體智能模式，要形成體系保障能力，必須研制涵蓋大、中、小、微小等型號(hào)，具備遠(yuǎn)、中、近程保障能力，無人裝備之間具備無縫銜接能力的配套無人裝備體系，形成綜合保障能力，增強(qiáng)裝備的體系融合度。