01數(shù)字技術(shù)概述
（1）數(shù)字技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
科技進(jìn)步和創(chuàng)新是行業(yè)前進(jìn)的核心。自18世紀(jì)以來，四次工業(yè)革命推動(dòng)了社會(huì)變革：第一次以蒸汽機(jī)為標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)；第二次以電力普及，進(jìn)入規(guī)模化生產(chǎn)；第三次以信息技術(shù)興起，迎來信息化時(shí)代；第四次則由云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)引領(lǐng)，邁向智能化社會(huì)。
智能社會(huì)有三個(gè)特征，即萬物感知、萬物互聯(lián)和萬物智能。
萬物感知：通過多感官渠道感知物理世界，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，實(shí)現(xiàn)情境感知、交互和沉浸式的用戶體驗(yàn)；
萬物互聯(lián)：網(wǎng)絡(luò)連接萬物，將所有的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在線聯(lián)接，并使其智能化；
萬物智能：大數(shù)據(jù)和人工智能的應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)萬物智能，數(shù)字孿生將在個(gè)人、家庭、行業(yè)和城市中逐步普及，滿足物理世界更美好的需求，同時(shí)將出現(xiàn)數(shù)字化生存的第二人生，使精神世界更加富足。
物聯(lián)網(wǎng)概念最初由比爾蓋茨在1995年提出，但因技術(shù)限制未受重視。1999年，麻省理工的凱文·阿仕頓明確定義了物聯(lián)網(wǎng)，強(qiáng)調(diào)物品通過編碼、RFID等技術(shù)互聯(lián)。2005年，國際電信聯(lián)盟（ITU）定義物聯(lián)網(wǎng)為利用傳感設(shè)備，按協(xié)議將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別與監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)通過關(guān)鍵技術(shù)如云平臺(tái)、RFID和MEMS傳感器，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能連接和管理，促進(jìn)了自動(dòng)化和智能化的發(fā)展，為各行各業(yè)提供了高效、可靠的解決方案。
物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)：一種云服務(wù)，為開發(fā)者提供設(shè)備連接、管理和數(shù)據(jù)分析等，支持業(yè)務(wù)自動(dòng)化和智能化，通過API接口使企業(yè)能高效管理設(shè)備和流程。
射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)：一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過無線電波識(shí)別物品，無需人工操作，適用于惡劣環(huán)境，廣泛應(yīng)用于物流追蹤、醫(yī)療識(shí)別等。
傳感技術(shù)：傳感器是物聯(lián)網(wǎng)信息采集的基礎(chǔ)，微機(jī)電系統(tǒng)集成了傳感器、執(zhí)行器和信號處理，提升了系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化水平。
隨著近年來我國智慧醫(yī)院建設(shè)的推進(jìn)，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)在智慧醫(yī)院場景中得到了廣泛的應(yīng)用，主要的應(yīng)用場景包括醫(yī)療設(shè)備管理、醫(yī)療安全管理、醫(yī)院后勤管理、醫(yī)療廢棄物管理、智慧護(hù)理、病房服務(wù)等。5G是指第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)。2015年9月，ITU明確了5G的愿景和應(yīng)用場景，并提出了5G的關(guān)鍵能力指標(biāo)。根據(jù)ITU的愿景白皮書，5G包含如下三類典型的應(yīng)用場景：
增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）：4G服務(wù)的演進(jìn)，主要服務(wù)于消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)，支持更大的網(wǎng)絡(luò)帶寬和速率。
超高可靠性超低時(shí)延通信（uRLLC）：具有超低時(shí)延和超高可靠性的通信，應(yīng)用場景有工業(yè)制造、遠(yuǎn)程手術(shù)、智能電網(wǎng)以及運(yùn)輸安全等。
海量物聯(lián)網(wǎng)通信（mMTC）：支持海量終端的服務(wù)，連接設(shè)備數(shù)量龐大，所應(yīng)用的領(lǐng)域主要是物聯(lián)網(wǎng)。
5G技術(shù)作為通信領(lǐng)域的一次革命性進(jìn)步，帶來了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新。新波形技術(shù)（F-OFDM）提升了頻譜利用效率，滿足不同業(yè)務(wù)場景的網(wǎng)絡(luò)需求；信道編碼技術(shù)為高可靠性業(yè)務(wù)如無人駕駛和物聯(lián)網(wǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的信息傳輸保障；大規(guī)模天線技術(shù)（Massive MIMO）極大提升了系統(tǒng)的頻譜效率和容量；5G切片技術(shù)為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了強(qiáng)有力的支持。
5G具有的“高帶寬、低時(shí)延、大連接”的特性，為其開啟物聯(lián)時(shí)代賦能各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定了基礎(chǔ)。在智慧醫(yī)療方面，5G的高帶寬、低時(shí)延特性，可以將手術(shù)現(xiàn)場視頻清晰、實(shí)時(shí)、全景的送達(dá)遠(yuǎn)端專家，輔助專家在遠(yuǎn)程進(jìn)行手術(shù)操作。此外，在遠(yuǎn)程超聲診斷、遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程急救、智慧導(dǎo)診、移動(dòng)醫(yī)護(hù)等場景，5G也大有用武之地。云計(jì)算技術(shù)起源于1983年“網(wǎng)絡(luò)即電腦”理念，2006年亞馬遜推出EC2服務(wù)，Google提出“云計(jì)算”概念，此后技術(shù)迅速發(fā)展。它允許集中計(jì)算和存儲(chǔ)資源，通過網(wǎng)絡(luò)按需提供給用戶，實(shí)現(xiàn)按使用付費(fèi)，降低企業(yè)IT成本。云計(jì)算是多種技術(shù)的綜合運(yùn)用，其關(guān)鍵技術(shù)有如下幾類：
虛擬化技術(shù)：云計(jì)算技術(shù)的核心之一，將物理硬件資源虛擬化為多個(gè)虛擬資源，從而實(shí)現(xiàn)資源的共享和靈活分配。
分布式計(jì)算：云計(jì)算技術(shù)的重要基礎(chǔ)，將計(jì)算任務(wù)分配到多個(gè)計(jì)算機(jī)上并行處理，從而大幅提高計(jì)算效率。
云端計(jì)算：將應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程服務(wù)器上，從而使得用戶可以通過任何設(shè)備隨時(shí)隨地訪問這些服務(wù)。
多租戶：使大量用戶能夠共享同一堆棧的軟硬件資源。
云計(jì)算是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的關(guān)鍵底座，為各行各業(yè)的模式及業(yè)務(wù)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。云計(jì)算已經(jīng)在企業(yè)和生活的方方面面得到應(yīng)用，目前常見的云計(jì)算的應(yīng)用有存儲(chǔ)云、醫(yī)療云、金融云、教育云等。其中云計(jì)算在醫(yī)療行業(yè)中的主要應(yīng)用包括：電子病歷、醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)、電子健康記錄等。“大數(shù)據(jù)”概念源自《大數(shù)據(jù)時(shí)代》一書，指無需隨機(jī)采樣，而是分析所有或盡可能多的數(shù)據(jù)。麥肯錫將其定義為超出傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫處理能力，具有海量規(guī)模、快速流轉(zhuǎn)、多樣類型和低價(jià)值密度的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：
分布式存儲(chǔ)技術(shù)：分布式存儲(chǔ)通過連接多個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)形成統(tǒng)一存儲(chǔ)池，提供橫向擴(kuò)展能力，實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)和高IOPS，保障數(shù)據(jù)可靠性。
分布式計(jì)算框架：該框架將任務(wù)分解并分配給多個(gè)節(jié)點(diǎn)并行處理，提升計(jì)算效率。MapReduce、Spark等是常見框架。
分布式數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)分散在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，具有高可擴(kuò)展性、容錯(cuò)性和性能。
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)：涵蓋數(shù)據(jù)預(yù)處理、多種挖掘算法、模型評估等，用于分析原始數(shù)據(jù)，提取有價(jià)值信息。
大數(shù)據(jù)發(fā)展至今已有非常廣泛的應(yīng)用場景和價(jià)值，能夠?yàn)楦餍懈鳂I(yè)的企業(yè)和組織提供決策支持、風(fēng)險(xiǎn)管理、效率提升和業(yè)務(wù)創(chuàng)新等方面的幫助。大數(shù)據(jù)技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用場景包括：電子病歷、健康管理、醫(yī)療影像分析、醫(yī)療資源管理、健康實(shí)時(shí)監(jiān)測、醫(yī)院數(shù)字化運(yùn)營管理等。1956年達(dá)特茅斯會(huì)議上，一批科學(xué)家共同提出了“人工智能”的概念，人工智能作為新學(xué)科就此誕生。早期人工智能研究聚焦于推理、學(xué)習(xí)與語言理解，隨技術(shù)進(jìn)步擴(kuò)展至機(jī)器視覺、自然語言處理等，現(xiàn)已成為跨學(xué)科領(lǐng)域，在多行業(yè)廣泛應(yīng)用。人工智能關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：
機(jī)器學(xué)習(xí)：讓計(jì)算機(jī)通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)模式進(jìn)行預(yù)測和決策，核心在于不斷優(yōu)化算法，廣泛應(yīng)用于自然語言處理、圖像識(shí)別和智能推薦等領(lǐng)域。
知識(shí)圖譜：以圖形化方式描述實(shí)體間關(guān)系，構(gòu)建結(jié)構(gòu)化知識(shí)庫，由實(shí)體、屬性和關(guān)系組成，應(yīng)用于搜索引擎、智能客服和自然語言處理等。
自然語言處理（NLP）：使計(jì)算機(jī)理解、處理、生成自然語言，包括文本分析、語音識(shí)別等，應(yīng)用于對話系統(tǒng)、智能客服，提升人機(jī)交互效率。
計(jì)算機(jī)視覺：模擬人類視覺，通過算法分析圖像和視頻，用于自動(dòng)駕駛、安防監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)對象識(shí)別、運(yùn)動(dòng)檢測等多種視覺任務(wù)。
人工智能可以自動(dòng)化處理大量重復(fù)性任務(wù)，提高工作效率。在一些需要高精度的領(lǐng)域，人工智能可以輔助人類進(jìn)行決策，從而提高效率和準(zhǔn)確性。人工智能技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)中主要應(yīng)用于如下幾個(gè)方面：輔助診斷、精準(zhǔn)醫(yī)療、圖像識(shí)別、醫(yī)學(xué)知識(shí)庫、醫(yī)療決策支持系統(tǒng)等。區(qū)塊鏈技術(shù)起源于比特幣，由中本聰在2008年提出，基于P2P網(wǎng)絡(luò)、加密等技術(shù)構(gòu)建電子現(xiàn)金系統(tǒng)。2009年，比特幣的創(chuàng)世區(qū)塊誕生，標(biāo)志著世界首條區(qū)塊鏈的問世。區(qū)塊鏈并不是一種全新的技術(shù)，而是一系列技術(shù)的綜合，是在現(xiàn)有加密技術(shù)上，利用分布式賬本和共識(shí)機(jī)制保障數(shù)據(jù)在流轉(zhuǎn)中不被篡改。區(qū)塊鏈主要包含如下技術(shù)：
分布式存儲(chǔ)：跨多個(gè)服務(wù)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的可用性、備份與災(zāi)難恢復(fù)能力，避免單點(diǎn)故障，確保存儲(chǔ)效率和安全性。
加密算法：區(qū)塊鏈中使用哈希運(yùn)算和數(shù)字簽名等加密算法保障信息安全。哈希算法生成數(shù)據(jù)的固定長度“指紋”，數(shù)字簽名通過公私鑰對驗(yàn)證身份，確保交易安全。
共識(shí)機(jī)制：通過節(jié)點(diǎn)間投票快速驗(yàn)證交易，解決分布式系統(tǒng)中的信任問題，保證數(shù)據(jù)一致性和系統(tǒng)安全性。
智能合約：1994年由尼克·薩博提出，區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)解決了信任問題，使得智能合約得以實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)執(zhí)行合同條款。
區(qū)塊鏈從2008年發(fā)展至今，已成為圍繞數(shù)據(jù)可信流轉(zhuǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。區(qū)塊鏈已經(jīng)在政務(wù)、醫(yī)療、金融、工業(yè)、數(shù)字資產(chǎn)這5個(gè)領(lǐng)域開始得到應(yīng)用，其中在醫(yī)療場景的應(yīng)用如下：病歷管理、隱私保護(hù)、藥品溯源等。智慧醫(yī)院建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀智慧醫(yī)院是利用物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等新一代數(shù)字技術(shù)，建設(shè)醫(yī)療信息完整共享、跨部門服務(wù)、以患者為中心的醫(yī)療信息管理和服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息互聯(lián)、共享協(xié)作、臨床創(chuàng)新、科學(xué)診斷等功能的醫(yī)院。智慧醫(yī)院的目標(biāo)是提高醫(yī)院運(yùn)營水平，優(yōu)化診前、診中、診后醫(yī)療服務(wù)環(huán)節(jié)的體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源的合理配置。主要包括三大領(lǐng)域：
面向醫(yī)務(wù)人員的智慧醫(yī)療：以電子病歷為核心的信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的集成和互通，支持臨床決策和科研創(chuàng)新。
面向患者的智慧服務(wù)：通過移動(dòng)應(yīng)用、自助終端、遠(yuǎn)程醫(yī)療等方式，為患者提供便捷、高效、個(gè)性化的就醫(yī)體驗(yàn)。
面向管理者的智慧管理：通過大數(shù)據(jù)分析、智能決策、自動(dòng)化流程等手段，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)部各項(xiàng)資源和業(yè)務(wù)的精細(xì)化管理。
目前，我國智慧醫(yī)院建設(shè)可分為兩個(gè)階段。第一階段基于信息化、互聯(lián)網(wǎng)化、物聯(lián)網(wǎng)化的建設(shè)，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和流程優(yōu)化。第二階段是基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和智能化服務(wù)。未來，隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的變化，智慧醫(yī)院還將不斷創(chuàng)新和升級。
（2）國內(nèi)外智慧醫(yī)院建設(shè)現(xiàn)狀及優(yōu)秀實(shí)踐國內(nèi)智慧醫(yī)院建設(shè)在信息化技術(shù)應(yīng)用上取得顯著進(jìn)展，提高了醫(yī)療服務(wù)效率和質(zhì)量。然而，建設(shè)不均衡，一線城市與偏遠(yuǎn)地區(qū)差距顯著。數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)問題突出，信息孤島現(xiàn)象普遍，亟需統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新。北京協(xié)和醫(yī)院、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院和中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院等作為優(yōu)秀實(shí)踐案例，通過建設(shè)電子病歷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程會(huì)診平臺(tái)、智能導(dǎo)診系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療信息的數(shù)字化管理和共享。這些醫(yī)院的智能化設(shè)備和系統(tǒng)不僅提高了診療效率，還增強(qiáng)了醫(yī)患溝通，減少了醫(yī)療差錯(cuò)，提升了患者滿意度。此外，智慧醫(yī)院建設(shè)還包括了與科研機(jī)構(gòu)和高校的合作，推動(dòng)了醫(yī)療技術(shù)的創(chuàng)新和醫(yī)療模式的變革。這些成功經(jīng)驗(yàn)對其他醫(yī)院具有重要的借鑒意義，展現(xiàn)了智慧醫(yī)院建設(shè)在技術(shù)引領(lǐng)、服務(wù)改善、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和合作共享方面的積極影響。國外智慧醫(yī)院建設(shè)相對較早，并且在某些領(lǐng)域取得了顯著成果。發(fā)達(dá)國家在智慧醫(yī)院建設(shè)上領(lǐng)先，如美國醫(yī)院在電子健康記錄系統(tǒng)的使用上表現(xiàn)突出。亞太地區(qū)正在加速發(fā)展，新加坡通過資金投入推動(dòng)醫(yī)療數(shù)字化。日本計(jì)劃建立人工智能醫(yī)院以緩解醫(yī)生短缺。盡管取得了進(jìn)展，但各國在智慧醫(yī)院建設(shè)上仍面臨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)保護(hù)和資源共享等挑戰(zhàn)。美國的Mayo Clinic利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)建立了智慧診斷系統(tǒng)和智能手術(shù)室，提高了診療個(gè)性化和智能化護(hù)理水平。瑞典的Karolinska University Hospital通過物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)建立了智慧住院部和智能藥物配送系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療資源的智能調(diào)度和信息實(shí)時(shí)共享。丹麥的Herlev Hospital引入人工智能和遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)，建立了智能導(dǎo)診和遠(yuǎn)程會(huì)診平臺(tái)，改善了患者就醫(yī)體驗(yàn)和醫(yī)生溝通協(xié)作。智慧醫(yī)院的建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜且持續(xù)的過程，在推動(dòng)醫(yī)療行業(yè)向更高效、更智能的方向發(fā)展的同時(shí)，也面臨著多方面的挑戰(zhàn)，包括：統(tǒng)一建設(shè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的缺乏，數(shù)據(jù)孤島和數(shù)據(jù)價(jià)值發(fā)揮難題，數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)的挑戰(zhàn)，運(yùn)營管理模式的滯后。
圖片來源：圖精靈|數(shù)字技術(shù)賦能智慧醫(yī)院建設(shè)白皮書
文章來源：鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院&華為技術(shù)有限公司|數(shù)字技術(shù)賦能智慧醫(yī)院建設(shè)白皮書
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