許惪瀧 趙莉 謝夢瑤 傅崧玲 高上欽 譚海洋

摘? 要： 研究了現(xiàn)有養(yǎng)老模式，提出以小區(qū)為單位，手環(huán)為依托，建立起家人、物管、醫(yī)院、商家緊密圍繞老年人的智慧養(yǎng)老服務平臺。該平臺能夠降低智慧養(yǎng)老模式的實現(xiàn)成本、簡化使用難度、提供完善的健康保障服務、推動實現(xiàn)醫(yī)療與生活服務結合的目標。

關鍵詞： 養(yǎng)老； 手環(huán)； 機器學習； 神經網絡； 自然語言處理

中圖分類號：TP319? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1006-8228（2023）04-101-05

Abstract： With regard to the existing senior care model， an intelligent senior care service platform is proposed， which takes the community as the unit， the wristband as the backbone， and family members， property management， hospitals， and merchants closely surrounding the elderly. The platform can reduce the realization cost of the intelligent senior care model， simplify the difficulty of use， provide perfect health security services and promote the goal of combining medical and life services.

Key words： senior care; wristband; machine learning; neural network; natural language processing

0 引言

據國家統(tǒng)計局發(fā)布的第七次全國人口普查公報（第五號）顯示，60歲及以上人口為26402萬人，占全國人口18.70%，其中65歲及以上人口占比重13.5%。與2010年相比較，60歲及以上比重上升5.44個百分點，65歲及以上比重上升4.63個百分點[1]。我國人口老齡化程度進一步加深，老年化形勢嚴峻，社會養(yǎng)老問題逐漸突顯。

2022年1月的《中國養(yǎng)老服務發(fā)展報告（2021）》中，提出居家養(yǎng)老是發(fā)展我國養(yǎng)老服務的重點[2]。隨著互聯(lián)網的興起，“智慧養(yǎng)老”逐漸在居家養(yǎng)老中扮演重要角色。智慧養(yǎng)老，利用互聯(lián)網可以使居家養(yǎng)老服務更加便捷靈活，讓老年人生活中的各種需求得到解決。

1 國內外養(yǎng)老背景

1.1 國外研究

國外在養(yǎng)老護理方面的研究較多，如挪威奧斯陸大學的Torresen Jim等人研究多模式的老年人護理系統(tǒng)，探索機器人在老年人護理方面的應用，在保護老年人基本隱私的前提下，實現(xiàn)對老年人的活動和狀態(tài)的監(jiān)控[3]。印度機器人與自動化中心的Karthik Kumar Santhanaraj等人研究用于老年人護理的輔助機器人和系統(tǒng)[4]。Yeo Boon Chin等人提出用于跌倒檢測和老年人護理的電子地墊，老年人在墊子上的每一個動作都會反映到壓力數據中，并通過一個特殊的硬件進行收集，一旦檢測到墜落，將以短信和電子郵件的形式發(fā)送警報消息[5]。Timothy Bolt和Sadahiko Kano提出采用網絡技術與社區(qū)相結合的方式獲取來自護理環(huán)境的傳感器系統(tǒng)的遠程監(jiān)測數據[6]。Fuentes Daniel等人提出使用一套低成本的物聯(lián)網傳感器設備、計算機視覺算法和推理規(guī)則，采集數據并監(jiān)測老年人在家的活動，用于實現(xiàn)遠程和分布式老年人照料服務[7]。Luna-Perejón Francisco等人研發(fā)一種用于老年人遠程監(jiān)測的物聯(lián)網系統(tǒng)，該系統(tǒng)由智能服裝組成，記錄來自各種生理傳感器的信息，以檢測跌倒、體溫突然變化、心臟問題和中暑，這些信息通過位于病人住所的網關發(fā)送到云服務器，可以通過定制的App實時遠程監(jiān)控病人的活動，并在危險情況下接收警報[8]。H?m?l?inen Matti等人提出一種基于采用單個超寬帶（ UWB ）脈沖雷達作為傳感裝置，在家庭環(huán)境中監(jiān)測老年人的存在和收集健康數據的無干擾方法和體系結構，例如可以通過使用UWB信號，遠程檢測的胸部運動來識別咳嗽[9]。Swe Nwe Nwe Htun等人提出一種利用圖像處理技術和隱馬爾可夫模型的視頻視覺監(jiān)控系統(tǒng)，用于區(qū)分人體跌倒與正常狀態(tài)，監(jiān)控老年人的病情以及跌倒的情況發(fā)生[10]。Jang Han Sol等人提出基于IoT傳感器的獨居老年人管理平臺。該系統(tǒng)以動作及聲音感知和實時影像傳輸功能為基礎，可在手機上對老年人進行遠程監(jiān)控、判斷情況及應對危險[11]。

1.2 國內研究

徐蘭提出O2O理念下的社區(qū)居家養(yǎng)老服務模式，該模式通過線上可視化移動終端來檢測老年人身體健康狀況，但需要通過手機才能獲取服務，老年人不方便使用[12]。劉華清認為智慧社區(qū)養(yǎng)老服務管理系統(tǒng)要把互聯(lián)網、社區(qū)、政府、醫(yī)院和服務商家結合起來提供服務，但也導致管理系統(tǒng)過于龐大，結構復雜，系統(tǒng)反應速度較慢，用戶體驗感較低[13]。柳青祎斌提出依靠微信小程序平臺，實現(xiàn)難度較小，成本較低，可以連接多個社區(qū)的服務和互助，但其便利性無法保證[14]。劉蒲瑜提出社區(qū)嵌入式養(yǎng)老，將傳統(tǒng)的居家養(yǎng)老、社區(qū)養(yǎng)老和機構養(yǎng)老三種模式集合起來，彌補了單一的養(yǎng)老模式服務范圍和輻射度較小的缺陷，但無法實時監(jiān)測老年人的身體狀況[15]。2020年，王小榮以天津市為例，提出智慧居家養(yǎng)老虛擬平臺。該平臺能夠實時監(jiān)測老年人的身體健康指標，可供家人隨時查看，該平臺還可以提供日常服務，但平臺所需設備較多，實現(xiàn)成本較高[16]。在2021年，邢珍珍提出基于人工智能的社區(qū)智慧養(yǎng)老服務模式，通過視頻監(jiān)控和相關穿戴設備來采集老年人的健康信息，進而提供醫(yī)療健康服務，并且能通過設備和相關傳感器來控制家用電器，但該系統(tǒng)依賴設備較多，實施成本較高[17]。宋亞琪提出基于物聯(lián)網的智能養(yǎng)老院系統(tǒng)，將養(yǎng)老院與物聯(lián)網有機地結合起來，實現(xiàn)養(yǎng)老院智能化[18]。

綜上所述，現(xiàn)有的智慧養(yǎng)老模式存在以下問題：①結構復雜，難以實現(xiàn)；②成本難以控制；③使用難度較高，不方便老年人使用?；谝陨蠁栴}，我們提出智“表”隨行——智慧養(yǎng)老服務平臺。

2 本平臺的框架

養(yǎng)老服務平臺按區(qū)縣進行劃分，然后按小區(qū)進行細分，最終以小區(qū)為單位，手環(huán)為依托，家人、物管、醫(yī)院、商家緊密圍繞老年人展開，打造互聯(lián)互通的智慧養(yǎng)老服務平臺（圖1）。

3 系統(tǒng)設計

以某區(qū)縣為例，養(yǎng)老服務平臺分為手環(huán)端、家人端、運營端、物管端、醫(yī)院端、商家端（圖2）。

3.1 手環(huán)端

手環(huán)端包含兩個功能：健康監(jiān)測和智慧語音助手（圖3）。

⑴ 健康監(jiān)測。手環(huán)實時采集老年人的身體健康指標，并通過所建立的機器學習疾病預測模型來預測老年人的身體健康狀態(tài)[19]，當發(fā)生突發(fā)情況（例如摔倒等異常健康狀態(tài)），實時向平臺工作人員和家人推送預警信息。健康監(jiān)測的詳細流程（圖4）。

⑵ 智慧語音助手。老年人通過語音方式與智慧語音助手進行互動[20-22]。語音助手的功能包括：日常交流、商品代購、服藥提醒、語音導航、天氣預報、撥打電話、督促老年人體檢、呼叫平臺服務、呼叫醫(yī)院服務和呼叫商家服務。

3.2 家人端

家人端包含功能：查看老人身體狀況、查看老人活動軌跡、查看老人代購記錄、老人隱私數據授權、意見反饋和關于我們（圖5）。

⑴ 查看老年身體狀況。查看老年人的身體健康狀況以及是否有突發(fā)情況的發(fā)生。

⑵ 查看老年活動軌跡。實時定位老年人當前的位置，并繪制出老年人的歷史活動軌跡。

3.3 運營端

運營端包含功能：財務信息管理、老人信息管理、家人信息管理、醫(yī)院信息管理、商家信息管理、活動通知管理、查看意見反饋和公司信息管理（圖6）。

⑴ 財務信息管理。管理當前區(qū)縣的財務信息，其中包括收入的廣告費、商品抽成費、手環(huán)會員費和支出給物管的服務報酬。

⑵ 老人信息管理。老年人基本信息管理和健康信息管理，實時監(jiān)控當前區(qū)縣老年人的健康狀態(tài)。

⑶ 家人信息管理。管理當前區(qū)縣中的老年人的家人信息。

⑷ 醫(yī)院信息管理。查看當前區(qū)縣中合作的醫(yī)院基本信息，管理當前區(qū)縣中老年人的醫(yī)院服務記錄。

⑸ 商家信息管理。查看當前區(qū)縣中合作的商家基本信息，并管理老年人的商家服務記錄。

3.4 物管端

物管端包含實時健康監(jiān)控和收益情況查詢兩個部分（圖7）。

⑴ 實時健康監(jiān)控。實時監(jiān)控當前小區(qū)中老年人的健康狀態(tài)，當系統(tǒng)預測出老人的身體健康狀態(tài)為異常時，才顯示老人的基本信息，由物管上門確認老人身體狀況。

⑵ 收益情況查詢。查看當前小區(qū)的服務報酬總金額。

3.5 醫(yī)院端

醫(yī)院端主要顯示當發(fā)生突發(fā)情況時（例如摔倒或系統(tǒng)預測出身體健康為異常狀態(tài)），老年人的身體健康數據，幫助醫(yī)生了解老年人的病情，迅速出醫(yī)就診，降低突發(fā)情況對老年人的傷害。

3.6 商家端

商家端能夠管理老年人所發(fā)起的代購訂單，支持對代購訂單進行維護，協(xié)助商家管理人員處理代購訂單。

4 系統(tǒng)開發(fā)與實施

綜合考慮系統(tǒng)的兼容性、可擴充性、易維護性和開發(fā)成本等因素的基礎上，智慧養(yǎng)老服務平臺的前端部分采用uniapp開發(fā)；后端分為基礎與核心部分，其中基礎部分采用unicloud技術，使用Node.js開發(fā)，核心部分（健康監(jiān)測與智慧語音助手）通過使用Django搭建后端服務，運用自然語言處理、機器學習等算法，實現(xiàn)相應功能，使用HBuilderX、Android Studio以及PyCharm作為開發(fā)平臺，所使用的程序設計語言包括HTML、CSS、JavaScript、Java、Python、Node.js。最終，運營端、物管端、醫(yī)院端、商家端以H5網頁形式呈現(xiàn)，家人端和手環(huán)端分別以APP、產品實物形式呈現(xiàn)。

4.1 健康監(jiān)測

手環(huán)端利用PPG傳感器采集老人的身體健康指標，實時向服務器上傳數據，再運用通過k近鄰算法建立的疾病預測模型來預測老年人的身體健康狀態(tài)[23]，最后將老人的身體健康情況實時顯示在家人端和物管端（如圖8、圖9所示）。

4.2 語音助手

語音助手通過語音識別技術和語音合成技術實現(xiàn)，核心為聊天機器人。聊天機器人基于自然語言模型GPT-2[24]，使用50萬條聊天語料對其訓練，經過50輪的訓練，最終loss降到1.8左右，聊天效果如圖10所示。

4.3 商品代購

手環(huán)采集老人的語音指令，使用語音識別技術將語音轉為文字，經過自然語言處理之后，上傳訂單信息，由系統(tǒng)根據訂單信息自動生成代購訂單，最后由商家接收并處理訂單（如圖11所示）。

5 總結與展望

本文探討了智慧養(yǎng)老服務平臺中手環(huán)端、家人端、運營端、物管端、醫(yī)院端、商家端的設計與實現(xiàn)。

實現(xiàn)老年人、家人、物管、醫(yī)院、商家的緊密結合，為老年人提供便捷高效的醫(yī)療與生活服務，同時降低智慧養(yǎng)老模式的實現(xiàn)成本。養(yǎng)老服務平臺先按區(qū)縣劃分，再按小區(qū)細分，最終以小區(qū)為單位向老年人提供生活和醫(yī)療服務，推動智慧養(yǎng)老模式的發(fā)展。

該平臺具有實現(xiàn)成本較低、使用方式簡單快捷、提供完善的健康保障服務和推動實現(xiàn)醫(yī)療與生活服務結合目標等優(yōu)點，但也存在一些不足，比如由于網絡延遲的客觀存在，難以確保所采集數據的實時性，在后續(xù)的研究中將會采用網絡傳輸優(yōu)化算法，降低數據傳輸的延遲。

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*基金項目：教育部育人協(xié)同項目（202002312018）

作者簡介：許惪瀧（2000-），男，重慶墊江人，碩士研究生，主要研究方向：機器學習，自然語言處理。