邊緣計算在醫(yī)療領域的應用

作者：Nick Booth 2021-05-31 10:54:18

服務器

數據中心

邊緣計算 如今，很多醫(yī)療機構的IT部門正在遭受數據存儲和網絡速度的困擾。醫(yī)生對患者進行診斷以幫助其擺脫困境，這種治療過程需要進行良好的管理。

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如今，很多醫(yī)療機構的IT部門正在遭受數據存儲和網絡速度的困擾。醫(yī)生對患者進行診斷以幫助其擺脫困境，這種治療過程需要進行良好的管理。

一直持續(xù)蔓延的冠狀病毒疫情加劇了醫(yī)療機構的基礎設施快速轉型，這對其業(yè)務和數據的處理帶來了不利影響。

數據存儲這個普遍存在的問題已經在許多行業(yè)領域中顯現。例如，數據中心運營商Digital Realty公司發(fā)布的一份數據引力指數分析報告指出，如果不能更好地存儲大量數據，將會影響各行業(yè)組織開展的業(yè)務，并帶來變革阻力。

遠程工作成為常態(tài)

由于發(fā)生疫情，很多企業(yè)和機構采用遠程工作的模式。研究表明，遠程工作這一趨勢將不會逆轉。根據調研機構Juniper Research公司的預測，疫情對醫(yī)療機構帶來的一個永久性影響是，支持遠程咨詢和數字治療的市場需求每年將增長69%，該公司預計到2025年的這方面的市場收入將達到534億美元。由于醫(yī)學研究數據的大量增長，葛蘭素史克公司等藥物生產開發(fā)商為加速藥物研究而在歐洲構建了運行速度高達400petaflops的超級計算機，以加速藥物研究。

國際冠狀病毒數據聯盟(ICODA)等機構在2021年3月舉行的一次研討會上表示，企業(yè)需要將IT基礎設施問題(而不是快速增長的數據量)視為其業(yè)務發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)。

邊緣計算技術并不能成為醫(yī)療機構解決基礎設施問題的靈丹妙藥，因為醫(yī)療行業(yè)是歷史悠久的服務類別，其面臨的挑戰(zhàn)因文化和基礎設施而有所不同。例如在英國醫(yī)療衛(wèi)生體系中，管理文化可能比電力、冷卻或通信連接更難調和。

雖然很多企業(yè)和機構擁有職責明確的數據中心運營和管理團隊，但醫(yī)療機構的IT員工可能對電源、冷卻和通信機架等技術并不精通。如果托管服務提供商能夠為他們提供幫助，那么這不是問題，但是構建所需基礎設施則面臨巨大的挑戰(zhàn)。

找到部署的房間

一家托管服務提供商稱，只是在醫(yī)院中部署一個微型數據中心就是一個難題，該服務提供商致力于將邊緣計算 IT設施部署到醫(yī)院中。該公司表示，“我們的邊緣計算工作中最艱巨的部分是在醫(yī)院建筑中找到一個適合部署IT設備的房間。”

其面臨最大的挑戰(zhàn)是時間緊張。醫(yī)院IT項目負責人可能會決定立即需要部署服務器，但是IT供應商可能花費三個月的時間才能完成部署。

例如在一個項目中，醫(yī)院指定一家安裝商構建微型數據中心。托管服務提供商向安裝商建議了最佳選擇，并在處理報告時等待指示。在最初的考察中，安裝人員尋找到一個非常適合部署托管數據中心的房間。而在幾個月之后，醫(yī)院卻重新調換了另一個房間，必須重新進行部署，但完成這些工作需要8個月的時間。當一切準備就緒時，卻傳來該建筑物即將被拆除的消息。

一位不愿透露姓名的安裝人員說：“在醫(yī)院構建數據中心，我們需要反復考慮并尋找適合安裝數據中心設備的房間，但如果不能提供適合的空間，只能在停車場或房間的角落安裝或部署。”

監(jiān)控和冷卻

在醫(yī)院中部署通常有一種安裝模式：構建一個或兩個數據中心(一個主要運營業(yè)務的數據中心，另一個作為災難恢復設施)，其中有多個獨立的電源室，每個電源室都安裝不間斷電源(UPS)。而這家醫(yī)院采用200臺小型UPS電源，這些設備各自分散并且難以管理。托管服務提供商只能通過內置的DCIM平臺進行遠程監(jiān)控，并將所有信息匯總到客戶端。

作為邊緣計算設施的一部分，提供使用液體冷卻的集裝箱數據中心可以解決醫(yī)院的多個問題。由于將服務器浸泡在絕緣的冷卻液體中，因此可以防止電路過熱引發(fā)火災的可能性。浸泡式冷卻方法也可以防止粉塵被吹到電路板上，從而避免造成短路。

人工智能護理

在決策速度更快的私有醫(yī)療保健機構中，部署IT設備的挑戰(zhàn)在于如何充分適應環(huán)境。養(yǎng)老院是邊緣計算如何解決網絡擁塞和合規(guī)性問題的另一個例子。

疫情給療養(yǎng)院的工作人員帶來了巨大的壓力，使他們更難抽出時間來照顧病人。與此同時，他們還不得不面對新的隱私法規(guī)，這些法規(guī)限制了可以安裝的攝像頭監(jiān)控的數量。

阿姆斯特丹大學(UoA)為此提出了解決該問題的一種方法，Harro Stokman博士發(fā)明了一種利用人工智能來了解每個房間中事件模式的方法。

隱私法規(guī)限制了工作人員通過攝像頭觀看病人的時間。但是，對于計算機卻沒有這種限制，并且如果它被認為足夠智能，則可以根據這些計算機判斷患者的健康情況。這就是Stokman博士開發(fā)的KNN人工智能系統的邏輯，該系統觀察患者并確定是否需要人為干預或護理(例如跌倒)。

問題在于，KNN系統創(chuàng)建的數據太多，全部發(fā)送到云平臺進行存儲和處理可能產生網絡瓶頸和更多費用。作為回應，阿姆斯特丹大學(UoA)分拆出來的一家名為Kepler Vision Technologies(KVT)公司使用Nvidia公司的Jetson Xavier NX模塊構建了一個邊緣計算設備Edge Box，可以本地處理所有數據，提高了收集到的數據質量。通過本地化分析，可以減少發(fā)送到云平臺進行處理的數據。

仍需要配套的網絡基礎設施

創(chuàng)建邊緣計算硬件是一回事。但是配套的網絡基礎設施從何而來?

調研機構Disruptive分析公司創(chuàng)始人、移動電信行業(yè)觀察家Dean Bubley警告說，人們對采用5G技術的期望是不現實的，特別是在需要即時響應時間的支持系統方面。

Bubley表示，某些情況下，與5G相關的超可靠低延遲(URLLC)可以最大限度地減少需要即時響應的新應用和設備的網絡往返時間。他說，“在這方面，移動邊緣計算能夠以每個基站的區(qū)域計算設施或服務器的形式滿足他們的需求。”

但是在許多應用程序中，這種網絡延遲必須更低。內窺鏡或顯微外科手術工具可能需要響應每秒發(fā)送100次的觸覺反饋。還有人提議將無人機用于醫(yī)院之間的藥物運輸，但是這些無人機必須在兩毫秒內對控制信號或面臨的風險做出反應。5G是否能夠提供用于研究的光子傳感器所需的等待時間也值得懷疑，因為光子傳感器需要在以皮秒的時間運行。

光纖能否提供幫助?

美國應對基礎設施挑戰(zhàn)的方法之一是開放接入或競爭性光纖網絡，如SiFi Networks公司的FiberCity光纖產品。該公司承諾這將允許接入多個服務提供商和光纖網絡上的不同路徑，從而提供99.9999%的可靠性。

在這個模型中，每個家庭用戶和企業(yè)都將采用城市范圍的光纖網絡，并有效地為他們提供了一個專用網絡。醫(yī)院或研究機構也可以通過光纖高速傳輸數據。

SiFi Networks公司首席執(zhí)行官Ben Bawtree-Jobson表示，這將顯著減少通過云平臺發(fā)送數據的問題。將文件存儲在本地設施中也會產生問題，需要在異地或國際范圍內共享。云存儲可能更適合這樣的無縫協作。

Bawtree-Jobson說：“問題是需要多少帶寬，而采用光纖網絡可以解決這一問題。”

與此同時，根據Juniper Research公司發(fā)布的一份調查報告，很多移動運營商正在全球范圍內建立合作伙伴關系，以構建移動邊緣計算基礎設施。到2025年，美國的AT&T、韓國的LG Google等知名廠商司將投資83億美元構建這些邊緣計算系統的網絡設施。

文章名稱：邊緣計算在醫(yī)療領域的應用
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