第一节 人工智能
要做好新冠肺炎疫情防控工作，首先是要切断传染源。及时进行核酸检测是切断传染源的最有效的方法。2020年2月1日，浙江省疾病预防控制中心上线自动化全基因组检测分析平台，通过该平台，大幅缩短了疑似病例基因的分析时间，使基因分析仅需半小时就可以完成，大幅提高了效率，同时还能够精准检测出病毒的变异情况。[1]这背后离不开人工智能技术的强大支撑。核酸检测方法的技术相对成熟，但实际检测时间相对较长。与核酸检测方法不同，该平台采用全基因组检测技术，能够对疑似病例的病毒样本进行全基因组序列分析比对，有效避免了因病毒变异而产生的病例漏检问题，大幅度提高了疑似病例的确诊准确率。[2]
在疫情防控工作中，CT影像是新冠肺炎重要诊疗决策依据之一。[3]2020年2月5日，中华人民共和国国家卫生健康委员会（国家卫生健康委）发布《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版）》，规定将CT影像结果作为临床诊断病例的诊断标准。[4]上海市公共卫生临床中心等机构使用了智能评估新冠肺炎的人工智能影像系统。该系统能够在2至3秒内完成对CT影像的智能化诊断和定量评价，大大提高了分析效率。这背后，人工智能功不可没。该系统通过人工智能图像算法实现了智能化诊断，并能对局部病灶、弥漫性病变、全肺受损的各类肺炎疾病严重程度进行分级，为临床医务人员提供了多维度的决策帮助，缓解了一线医务人员的工作压力和人手不足的问题，减轻了就诊压力。[5]
武汉市封城，但医疗物资、生活物资仍然需要运送。这时候，无人车“挺身而出”，负责运送医疗物资，成为城市中的另一类“逆行者”。其减少了人与人之间的接触，在有效控制疫情、保障物资方面发挥了重要作用。这背后的技术也是人工智能技术。
除此之外，在此次疫情防控过程中，众多场所利用人工智能深度学习、图像识别等技术赋能红外热像仪，在无人值守的条件下实现了公共场所智能体温检测，大幅度提高了检测效率。人工智能技术产品成为战“疫”“明星”。
人工智能技术一般可以分为基础层技术、感知层技术、认知层技术、应用层技术。基础层技术包含软硬件框架和人工智能基础算法，如机器学习、深度学习、强化学习、迁移学习等；感知层技术模拟了人类感知世界的能力，主要包括计算机视觉、语音识别与合成、增强现实/虚拟现实等技术；认知层技术主要包括自然语言处理、知识图谱、规划与决策等技术；应用层技术主要是人工智能技术的综合应用，包括机器人、无人驾驶、推荐系统、智能搜索等技术。这些技术在此次疫情防控过程中，都有不同程度的应用。
人工智能基础算法支撑病毒基因检测和药物研发，展现出广泛应用于疾病预测与精准医疗的巨大潜力
基因测序与检测是疾病风险预测的重要基础。人工智能在基因测序与检测领域的应用正以惊人的速度发展，为保障人类健康提供了新的发展机遇。基因数据量庞大且受限于遗传学家的经验和知识结构，传统基因检测通用算法效果不佳、准确率低，已经到了发展瓶颈；而以深度学习为代表的人工智能技术正逐步成为基因组数据分析的主要方法，展现出了优异的性能和强大的可扩展能力。
另外，人工智能可以应用在药物研发的不同环节，包括虚拟筛选苗头化合物、新药合成路线设计、药物有效性及安全性预测、药物分子设计等，以研发出与疾病匹配的最佳药物。[6]利用机器学习算法可以大幅减少药物研发的时间成本，降低失败率。在临床试验阶段，人工智能算法还可以结合患者的真实数据，通过算法建模，进行风险评估和虚拟筛选，预测药物效果。全球学者都在尝试利用以机器学习和深度学习为标志的人工智能技术加速新药的研发。
目前，全球新冠肺炎疫情形势依然严峻，快速精确诊断，切断传染源，对于疫情防控尤为重要。人工智能算法在病毒基因的检测中可以提供有力的支撑，提升病毒筛查效率。浙江省疾病预防控制中心上线的自动化全基因组检测分析平台就是一种全新的尝试。人工智能算法也可以用于加速预测病毒RNA空间结构。百度研究院免费开放线性时间算法LinearFold，将新型冠状病毒的全基因组二级结构预测从55分钟缩短至27秒，提速了120倍，从而提高了基因检测等科研中心的工作效率，助力疫情防控工作。[7]
在药物研发方面，全球健康药物研发中心（GHDDI）会同清华大学药学院免费将人工智能药物研发和大数据资料分享给科研人员，加速新型冠状病毒药物的研发进度。同时，GHDDI团队还根据新型冠状病毒和SARS病毒的同源性建立了多个靶点结构模型，并开展了一系列分子动力学模拟、计算化学与药物设计，以及人工智能药物设计工作，为进一步探索靶点机制、实现“老药新用”的虚拟筛选及后续的药物设计和实验开发奠定了基础。[8]
由此可见，伴随着人工智能算法的高速发展，医学研究也迎来了快速发展期。人工智能与医疗相结合，将在疾病预测、精准医疗等领域绽放光彩，让人们更健康、生活更美好。基于人工智能基础算法的应用已经逐渐发展为基因检测与药物研发的重要力量，其技术发展显示出巨大的应用潜力。
人工智能感知技术进入实用阶段，可提高疫情发现、筛查效率
基于视觉、语音等的人工智能感知技术近年来取得了重大突破，在相关研究机构的多项公开测试中，人工智能感知技术在某些特定任务上已经达到甚至超过了人类水平。图像识别和语音识别技术也基本成熟，从实验室走向产业应用，如今已广泛应用于医疗、工业、教育等多个领域。
得益于庞大的医疗影像数据、相对成熟的计算机视觉算法和云计算充足的算力资源，智能医学影像被业界认为是人工智能与医疗结合最成熟的领域，也最有可能率先实现人工智能医疗商业化。
在此次疫情防控工作中，体温检测是排查疫情最基本的方法。在人口密集的公共场所（地铁、火车站、机场、集中办公区等），需要快速、高效、精准地识别出高温个体。基于图像识别技术和红外成像技术所研发的非接触式远距离人工智能测温系统能够高效、准确、无感知地对大量人流中的高温人员进行筛查，辅助工作人员快速定位体温异常者。与传统体温检测方式相比，这种方式具有降低交叉感染风险、节省人力资源、提高检测效率等优势。虽然在疫情防控期间，口罩影响了人脸识别的效果，但依托现有人脸识别等成熟的模型可以快速进行有针对性的算法定制开发，让人工智能测温系统快速投入疫情排查一线。已经有互联网公司快速响应，百度、旷世科技等分别推出了非接触式远距离体温检测系统解决方案，并已经在人口密集的地铁、车站等场所投入使用。
百度智能测温系统
另外，面对疫情，多地疾控中心和政府热线咨询量激增，咨询、排查工作繁重，人力资源严重短缺。百度、科大讯飞等公司推出的智能外呼平台可以定向或随机拨入居民电话，自动询问并采集居民的离返时间、身体健康状况等信息，分析并生成报告，还可以对居民进行疾病宣传教育和防控指导。[9]智能外呼平台可以在一秒内拨出一千多个电话，大幅提高了疫情发现、筛查的效率。
当前，深度学习驱动语音、图像等感知技术取得重大突破，技术快速成熟，并被成功应用于众多实践之中。我们预计，未来人工智能技术也将逐步以标准化、模块化的方式赋能各行各业，大幅降低人工智能的应用门槛，尤其是可以快速应用于疫情防控等突发、多样化的场景中。
人工智能认知技术逐渐接近医生的水平，实现了智能辅助诊疗
人工智能在医疗场景中的重要应用还有智能辅助诊疗。智能辅助诊疗是指人工智能借助学习能力，让计算机学习、模拟专业医生的诊病模式，为医生提供病情分析，辅助医生诊断和治疗病患。这对于减轻医生负担，缓解医疗资源不均的压力有着重要意义。
在此次疫情防控过程中，科大讯飞开发的“智医助理”已应用于病历分析，以筛查潜在高危患者。该系统对覆盖范围内的区县，以发热、咳嗽、呼吸困难、流行病学史、影像学、血常规六个维度，在线对患者的病历进行挖掘分析，自动筛选出与感染新冠肺炎症状相似的患者，并支持团队出具专题分析报告交给相关医疗单位，为其提供决策参考。[10]
由依图医疗研发的首款智能评估新冠肺炎的人工智能影像系统也已在上海市公共卫生临床中心等近20个省级医疗机构上线并投入使用。该系统使用人工智能图像算法，可以快速对CT影像进行智能化诊断与定量评价，为临床医务人员提供了多维度的决策帮助，同时大大提升了分析效率，为缓解医疗资源短缺压力起到了一定的作用。[11]
我们可以看出，人工智能辅助诊疗能够提高医生的工作效率，有效减轻医生的工作负荷，对于应对医疗资源分布不均、基层卫生机构医师资源不足的问题，提高医疗服务质量，保障居民医疗健康等，具有非常重要的意义，拥有广阔的发展前景。
机器人降低了人与人接触感染的风险，疫情激发了机器换人的需求
得益于人工智能技术的发展，机器人已广泛应用于工业制造、特种作业、商用服务等领域。在新冠肺炎疫情下，“零接触”是防控疫情最有效的手段之一。减少人与人之间的接触，尤其是感染者与医务人员或者健康人之间的接触显得尤为必要和紧迫。机器人可以从源头切断人与人的接触，避免交叉感染，为医疗安全构筑起一条可靠的安全防线。在此背景下，服务机器人的价值凸显，需求激增。服务机器人可以替代人工应用于医疗、配送、巡检等场景中，在隔离医疗、体温测量、健康检查、快递配送、环卫消毒、生产巡检等工作中降低了不必要的风险，节约了大量人力，为疫情防控工作立下了汗马功劳。此次疫情中大量服务机器人的应用，对于提升公众认知和促进未来服务机器人产业的发展有较大的促进作用。《中国机器人产业发展报告（2019）》中提到，全球机器人市场规模持续增长，服务机器人迎来发展的黄金时代。[12]我国服务机器人的需求越来越大，市场规模迅速扩大，成为我国机器人市场的重要组成部分。
医疗机器人可以分为手术机器人、康复机器人、辅助机器人和医疗服务机器人四类。在此次疫情中，主要投入使用的是用于消毒的医疗服务机器人，它们替代人工，通过自主移动对空气和环境物表进行消毒，从而降低了医务人员感染的风险。
配送机器人也在抗击疫情的工作中发挥着重要作用。配送机器人旨在解决“最后一公里”的末端配送问题。无人配送分为室内和室外两大场景。在2020年年初疫情防控期间，擎朗智能、普渡科技等公司研发的配送机器人部署在医院和隔离点，负责配送餐食、生活用品、医疗用品等。[13]
普渡科技的配送机器人
擎朗的消毒机器人
2020年2月14日，百度Apollo携手新石器在北京市海淀医院投放无人车，负责海淀医院隔离点的无接触送餐。[14]2020年2月21日，白犀牛团队的无人车已经进入武汉市光谷方舱医院，协助药物、物资从安全区到危险区的配送，用智能技术筑起健康防线。[15]
百度无人智能防疫车
在疫情中，还有一类特殊的卫士，就是巡检机器人。例如，优必选与公安部第一研究所合作推出了警用巡视机器人“建国”，通过全天候、全时段自动化巡逻与现场监控，使用优化解决方案与技术，实现了对戴口罩状态下人员的有效识别与溯源，分担了民警、辅警等一线工作人员的巡逻任务。“建国”在高速公路防护重点地区24小时不间断自动运行，实现了动态体温检测，降低了一线人员交叉感染的风险。[16]
综合来看，服务机器人行业正处于成长期，此次疫情的发生进一步激发了机器换人的强烈需求。此次疫情过后，中国机器人产业或将迎来新一轮的发展机遇。