别再用摄像头照护老人了——Lively案例分析

  • 引言

 

爸妈越来越老了,身体也大不如以前了!在异地工作的子女总是担心老人的身体状况!

许多厂商为担心父母健康的子女推出了远程居家照护系统,而这些系统大多使用摄像头以便“观看”父母的日常活动。

然而,从“被观看”的角度来说这会使老人或多或少感觉不舒服,侵犯了老人的隐私。

能不能找到一种既可全面侦测老人的日常活动以便更好地照护老人,又可最大程度保护老人隐私的方案呢?

物联网技术对这一问题给出了答案,以Lively为代表的几个健康照护系统做了初步尝试,并取得较好的效果。

  • Lively案例分析

 

  1. 系统目标

Lively系统在老人的居家环境中部署多个无线传感器,而老人的日常行为则会触发这些传感器,Lively通过分析触发数据来判断老人的行为,并将结果显示在腕表、智能手机以及计算机上。与摄像头严重侵犯老人隐私不同,传感器将安装在老人生活的周边环境中,整个采集和分析过程不会被老人察觉,尽可能地保护老人隐私。(http://www.mylively.com/)

2. 系统组成及工作原理

Lively健康照护系统由智能手表、无线传感器组、无线hub组成。其中:

(1) 无线hub。系统的核心,负责汇集多个传感器传送过来的数据,处理和分析数据,对异常状态发出提醒和报警。

(2) 传感器组。部署在老人的居家环境中,如药盒、冰箱、抽屉、浴室等位置,采集老人日常生活的元数据,通过元数据就可以分析老人的日常行为。例如:

——通过药盒上的传感器监测药盒的开闭状态。

——通过冰箱和厨房用具上的传感器采集冰箱开关、碗碟等是否使用。

——通过浴室中的传感器感知老人沐浴的相关情况。

上述传感器触发数据通过无线方式发送到hub端,hub分析这些数据就可以发现老人吃药、饮食以及沐浴等相关情况,并在忘记吃药、饮食异常的情况发生时提醒或报警。

(3) 智能手表。除了上述非穿戴传感器,系统还提供智能腕表穿戴设备,它实时接收并显示从hub端发送过来的照护信息,发布异常状态提醒。还具有当下流行的计步功能。此外,当老人遭遇突发情况,如跌倒、需紧急就医等,手表还提供紧急呼救按钮。

(4) 健康照护系统。Lively提供了一个名为“At-A-Glance”照护平台,该平台将室内各个传感器接收的数据直观显示在网页上,供用户查看。同样,也可将这些数据显示在智能手机上。

  • 案例中的计算思维

 

(1) 协议:Lively系统中无线hub要收集多种传感器的数据,并将分析结果发送给智能腕表。在这一过程中,所有设备间必须要满足相同的通信协议,即完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。设备间交流什么、怎样交流以及何时交流,都必须遵循某种互相都能接受的规则,否则无法传输数据。

(2) 集成:Lively系统的原始数据分散在不同的传感器和腕表中,其数据结构各不相同。Lively系统整合上述软硬件资源,并集成这些多源、异构数据,实现数据共享和协同工作。

(3) 关联:老人的日常生活行为可以触发相应的传感器事件,如吃药时,药盒传感器会发送开启消息。吃药行为和药盒传感器就产生了关联关系,继而通过药盒传感器就可以分析老人的吃药情况。再如,放置在冰箱上的传感器可以关联老人做饭的行为,一旦该传感器感知到门被打开,则老人有可能(以某种概率)会做饭,当然也有可能是喝饮料或清洁冰箱。

(4) 算法:我们知道老人开冰箱与做饭存在关联,那么如何量化这种关联关系,如老人开冰箱事件发生后,下一事件有多大概率会是做饭?这就需要机器学习算法或自行开发算法来帮助推理,如关联规则分析、隐马尔科夫模型、贝叶斯网络等。其分析的过程包括:预处理传感器触发数据、算法分析、结果评估等。

  • Lively局限

 

尽管Lively系统能够采集传感器的触发数据并以不易察觉的方式来分析老人的行为,但就现有的Lively而言,还存在一些局限:

首先,系统仅能记录传感器的触发事件,并将其直观地显示在智能腕表或页面上,尚不能将传感器事件与老人行为关联起来,特别是复杂的老人行为,如在系统上可看到冰箱门图标的状态发生了改变,但该事件与哪种行为关联尚不可知。

其次,“单向”数据问题。系统从传感器采集行为所触发的数据,经过处理后,展示在腕表和网页中。这一过程中,数据从老人“流向”观察者、照护者,也就是说用户能够“看”到老人的行为状态,但不能通过分析Lively系统的数据对老人的健康给予建议、引导老人改变不利于自己健康的行为,没能从照护者“反馈回”老人,不能够形成两者的双向互动。

  • 健康照护系统在中国

 

由国家统计局发布的2015年国民经济和社会发展统计公报显示,到2015年底,全国60岁及以上老年人口占总人口的16.1%,其中65岁及以上人口占总人口的10.5%,中国社会已经步入了老龄化时代。进一步,由于少子化以及社会流动性增加等多种原因, 许多老人的子女都不在身边,国家卫计委发布的2015年中国家庭发展报告也显示,在受访的3.25万个家庭中,空巢老人占老年人总数的一半。由此可见,老年人,特别是空巢老人的健康照护问题亟待解决。国内机构和公司也在研究并已推出一些产品,如“爱照护智能系统”、“萤石”等。但这些产品同样存在类似于Lively的局限。

为有效地解决上述问题,合肥工业大学老人福祉科技实验室发起并承担了国家国际科技合作专项——“基于隐式感知的老人健康照护平台联合研发”。该项目针对人体从健康到虚弱的渐变性,构建基于周边环境智能感知的健康照护服务平台,利用部署在居住环境中的低功耗传感器,非接触、非侵入地长期感知人体的行走、睡眠、用餐乃至盥洗等行为习惯,并通过数据挖掘建立日常生活行为与健康状态的关联模型,评估人体的活跃度、记忆力、睡眠/饮食及其他生活状态,以此预判其健康变化,实现个性化健康照护。

项目提供了老人健康状态的长期感知、预警和个性化干预服务,为医疗机构的诊疗提供决策支持,创新老人健康照护模式,有效服务于国家战略需求。

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