夜班者健康人工智能調(diào)控技術(shù)原理

余萬霰 余奇

(南昌大學(xué)，南昌，330031)

睡眠節(jié)律

SleepRhythm

夜班者健康人工智能調(diào)控技術(shù)原理

TechnicalPrincipleofArtificialIntelligenceHealthControlforNightShiftWorkers

余萬霰 余奇

(南昌大學(xué)，南昌，330031)

轉(zhuǎn)化時間生物學(xué)；人工智能；夜班

轉(zhuǎn)化時間生物學(xué)是時間生物學(xué)的發(fā)展方向，夜班者健康調(diào)控是轉(zhuǎn)化時間生物學(xué)領(lǐng)域的重要課題。夜班者人體生物節(jié)律與晝夜環(huán)境節(jié)律“失同步”，而出現(xiàn)復(fù)雜的生物鐘健康問題，目前，主要發(fā)現(xiàn)的問題是：睡眠與覺醒對應(yīng)生物鐘健康關(guān)系紊亂，導(dǎo)致睡眠健康問題，消化系統(tǒng)紊亂、免疫機(jī)能下降、心率與血壓生物節(jié)律紊亂等，更復(fù)雜的生理問題還有待研究，針對夜班者的健康問題，目前還沒有可直接干預(yù)的藥物，仍依靠生物鐘行為調(diào)控技術(shù)人工智能(Artificial Intelligence，AI)。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，它企圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能從誕生以來，理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，可以設(shè)想，未來人工智能帶來的科技產(chǎn)品，將會是人類智慧的“容器”，也可能超過人的智能。

專家系統(tǒng)是目前人工智能中最活躍、最有成效的一個研究領(lǐng)域,它是一種具有特定領(lǐng)域內(nèi)大量知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)。近年來，在“專家系統(tǒng)”或“知識工程”的研究中已出現(xiàn)了成功和有效應(yīng)用人工智能技術(shù)的趨勢。人類專家由于具有豐富的知識，所以才能擁有優(yōu)異的解決問題的能力。人工智能在醫(yī)學(xué)診斷的應(yīng)用中，由于將國內(nèi)外最先進(jìn)的相關(guān)技術(shù)信息按模塊進(jìn)行程序設(shè)定，因此，醫(yī)學(xué)診斷不僅僅是做出一個定義性的病名診斷。而是含有豐富的生理和病理機(jī)制的醫(yī)學(xué)判斷，針對性提出專家型的咨詢意見，其系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性的判斷速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一名專家的人腦。

夜班者健康醫(yī)學(xué)調(diào)控技術(shù)是一個非常復(fù)雜的過程，在身體表觀上除了疲倦以外還沒有特定性表觀。在行為調(diào)控方面，除了白天補(bǔ)覺、還需要在飲食行為和其它覺醒行為進(jìn)行健康調(diào)控，如此復(fù)雜的生理問題依靠一個醫(yī)生的人腦很難對夜班者健康問題做出診斷，更無法開出系統(tǒng)調(diào)控處方，需要借助人工智能技術(shù)。夜班者健康人工智能調(diào)控技術(shù)原理如下：

1 將相關(guān)夜班健康狀況轉(zhuǎn)換成生物信息碼

將相關(guān)夜班健康狀況轉(zhuǎn)換成生物信息碼，分為四個單元：

第一單元：性別年齡信息碼，除此之外，分為8個種類夜班，國定上半夜夜班(活動式夜班)、國定下半夜夜班(活動式夜班)、上、下半夜輪班(活動式夜班)、全夜班(可在崗位上睡覺，有事起床)、國定上半夜夜(坐式夜班)、國定下半夜夜(坐式夜班)、上、下半夜輪班(坐式夜班)、全夜班(工作整夜，不能睡覺)，以分別進(jìn)行健康狀況分析。

第二單元：體檢生物信息碼，一般體檢中心的常規(guī)體檢結(jié)果，其中需要加檢尿液微量蛋白(尿總蛋白TP-U、微量白蛋白ALBU、N乙酰酶NAG和視黃醇結(jié)合蛋白URBP)。免疫學(xué)機(jī)能檢測包括免疫球蛋白IgG、免疫球蛋白IgA、免疫球蛋白IgM、血清補(bǔ)體C3、C反應(yīng)蛋白(散射比濁)、抗鏈球菌血素“O”、類風(fēng)濕因子、甲狀腺球蛋白(TG)、骨鈣素、甲狀旁腺素、25-羥基維生素D、β-膠原特殊序列、骨型堿性磷酸酶、胰島素?？购丝贵w(抗nRNP/sm抗體、抗Sm抗體、抗SS-A抗體、抗Ro-52抗體、抗SS-B抗體、抗ScI-70抗體、抗PM-Scl抗體、抗Jo-1抗體、抗CEMP B抗體、抗CEMP B抗體、抗DsDNA抗體、抗ANuA抗體、抗Histone抗體、抗Rib P抗體)。

第三單元:夜班者生物鐘行為生物信息碼，上半夜夜班晝夜24 h的作息時間：下半夜夜班晝夜24 h的作息時間和全夜夜班晝夜24 h的作息時間，作息時間內(nèi)容：上夜班時間、下夜班睡眠時間和24 h就餐時間。在夜班工作中的身體反應(yīng)過程、下了夜班后到上床睡眠前這段時間的身體反應(yīng)、下夜班后的睡眠狀況、下夜班睡眠起床后的身體感覺、自從上夜班后的總體感覺。

第四單元：夜班者營養(yǎng)調(diào)查生物信息碼，分為四個餐點時間，即早餐、中餐、晚餐和夜班加餐，列出中國人常吃的16個主食品種、22個肉魚蛋品種、104個常吃蔬菜和素菜品種、54個水果品種、10個堅果品種、10個食物類別的小吃、12個酒水品種，根據(jù)中國營養(yǎng)學(xué)會頒布的中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量(Dietary Reference Intakes,DRIs)分別列出食物營養(yǎng)素,通過圖文識別的方法估算自己每天各類食物攝入量。

2 人工智能分析方法與結(jié)果

將受試者4個單元的生物鐘信息碼按步驟輸入夜班者健康人工智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，按模塊和程序進(jìn)行合集、擬合、識別及邏輯分析，自動生成報告，其獲得兩大部分結(jié)果。

2.1 第一部分:評價與診斷 1)系統(tǒng)按程序?qū)σ拱嗾唧w檢資料按所設(shè)計的程序進(jìn)行邏輯分析，系統(tǒng)評價夜班者健康狀態(tài)，特別是免疫機(jī)能狀態(tài)。系統(tǒng)對夜班者的工作強(qiáng)度、體能消耗率做出差異性判斷。系統(tǒng)對夜班者工作強(qiáng)度與體檢結(jié)果進(jìn)行對應(yīng)分析，對夜班者健康狀態(tài)是否適合夜班者的工作量做出判斷。系統(tǒng)對夜班者“失同步”的晝夜生物節(jié)律做出分析，這是夜班者生物鐘調(diào)控的核心技術(shù)，系統(tǒng)會對夜班時段行為和下了夜班后補(bǔ)充睡眠進(jìn)行對應(yīng)分析。判別出夜班者生物鐘健康遭到損害的關(guān)鍵之處，對于調(diào)控生物鐘起到關(guān)鍵作用。

2)系統(tǒng)對夜班者進(jìn)行一個較為全面的營養(yǎng)調(diào)查，系統(tǒng)設(shè)計中，食物種類營養(yǎng)基點是中國營養(yǎng)學(xué)會頒布的《中國居民平衡膳食寶塔》所收錄的六大分類：①谷類、薯類和雜豆；②蔬菜水果；③畜禽肉，魚蝦肉、蛋類；④奶類及奶制品、大豆類及堅果；⑤油鹽;⑥水。在營養(yǎng)程序分析中，以中國營養(yǎng)學(xué)會頒布的《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量(DRIs)》為營養(yǎng)素分析基點，包括：能量、蛋白質(zhì)、脂肪、常量和微量元素、脂溶性和水溶性維生素。系統(tǒng)通過對夜班者攝入的食物按程序進(jìn)行營養(yǎng)素分析，獲得營養(yǎng)健康的結(jié)論。

系統(tǒng)還對夜班者餐食時間進(jìn)行生物節(jié)律分析，以判斷胃腸功能的生物節(jié)律狀況。

2.2 第二部分:調(diào)控處方 系統(tǒng)根據(jù)上述判斷情況，有針對性地自動生成調(diào)控處方，包括：

2.2.1 生物鐘調(diào)控處方 夜班時間的調(diào)整建議夜班工作中如何盡量保持生物鐘健康(克服過于疲倦、控制適中的大腦興奮度和合理控制體能消耗，如何獲得良好的工作質(zhì)量)，下夜班后如何獲得合理的補(bǔ)充睡眠，以最大限度保持生物鐘健康(睡眠時間量控制、上床睡眠時間的把握、睡眠環(huán)境、上床前衛(wèi)生)下夜班后健康行為控制(用腦行為、休閑行為、運動行為等)。

2.2.2 營養(yǎng)調(diào)控處方 1)按照《中國居民平衡膳食寶塔》的推薦獲取的食物種類，以基本保障中國居民應(yīng)有的營養(yǎng)素。2)各類食物合理的應(yīng)攝入量，以保障營養(yǎng)健康。3)合理的下夜班時段餐飲時間和上夜班加餐時間，以保障胃腸節(jié)律，維持胃腸生物鐘健康。

2.2.3 醫(yī)學(xué)監(jiān)控處方 根據(jù)夜班者的體檢結(jié)果、夜班時間和夜班工作量，提出醫(yī)學(xué)監(jiān)控的項目和時間，以保障夜班者的健康。

Q881.213;Q78

A

2095-7130(2017)05-267-269

余萬霰，男，江西南昌大學(xué)，中國極地研究中心客座教授