2022年 7月12日，华中科技大学运动与健康智能化团队的陶光明教授、陈敏教授和北京体育大学洪平研究员团队在《Advanced Materials》期刊上发表题为《Multifunctional Fiber-Enabled Intelligent Health Agents》的展望论文(Perspective)，提出了一种基于多功能纤维的健康智能体，它具有自主性、主动性、智能性和感知性等特点。根据医疗领域和日常生活对医疗健康的需求，从材料科学、医学和计算机科学的角度总结了智能代理驱动的健康监测、治疗、保护和微创手术四个主要方面。最后，文章展望了健康智能体与人类健康相关的未来情景。
随着健康中国行动战略的推进，健康技术正在逐步占据顶层设计的重要位置。近年来，基于大数据、人工智能、材料科学等多学科交叉的智慧医疗和精准医疗的快速发展，为医疗设备的智能化与数字化提供了更多的发展机会。然而，被广泛的使用的笨重且僵硬的医疗健康设备会让用户在保护、诊断、手术和治疗过程中感到不适。相比之下，由于其灵活的形态和强大的适应性，纤维可以通过复杂的人体解剖结构导航介入到达深层病变，而由纤维集合体构成的织物可以在身体周围形成一个紧密而舒适的网络，适用于健康人、患者和医务人员。功能纤维和织物与材料科学、电子信息、医学和计算机技术等协同快速发展，有望更近、更久、更精准地服务于我们的健康。
个性化的医疗健康需要健康技术以无感化和智能化的方式渗透到我们的日常活动中。然而，为了创建一个积极的面向用户的健康模型，智能健康中的三个基本挑战亟待解决：1）无感化的交互：长期的健康监测、保护、介入和治疗需要医生和专业人员进行系统维护、诊断、治疗和决策分析。人力资源和设备维护的巨大成本促使现有的医疗健康设备难以获取多模式多视角的认知。一个更全面的医疗健康系统需要在交互过程中对来自多个场景的设备和医生的判断和决策进行自适应学习。根据人们的健康需求和医疗体系，无扰化交互尽可能减少用户的不适感。2）低成本制造：设备制造技术需要与基础制造业紧密结合，以实现低成本、可靠且高质量的生产。其经济性可以降低用户获取系统服务的难度，提高系统的应用范围。3）用户友好性：智能医疗系统必须能够在医生、护士、患者和管理人员之间实现高效、大规模和长期的信息交换。鉴于此，智能医疗系统应该进行数据驱动的服务迭代和优化，以应对多种深度和用户友好的医疗健康场景。
可穿戴设备的应用正在推动健康领域向数字化和智能化方向发展。然而，目前以人类健康为中心的智能设备存在感知能力弱、干扰程度高、交互不友好等缺点。健康智能体的功能是通过多功能纤维作为执行单元，人工智能技术作为认知引擎来实现的。文章回顾了多功能纤维和分析系统及算法的结构、特点和性能，同时讨论了未来在医疗和健康领域的挑战和机遇。从材料科学、医学和计算机科学的角度总结了智能代理驱动的健康监测、治疗、保护和微创手术四个主要方面，最后，针对本文提出的健康智能体对人类未来健康相关的情景进行了展望。
多学科驱动的健康智能体
图｜健康智能体（来源：Advanced Materials）
健康监测代理
图｜健康监测代理（来源：Advanced Materials）
健康治疗代理
图｜健康治疗代理（来源：Advanced Materials）
健康保护代理
图｜健康保护代理（来源：Advanced Materials）
微创手术代理
图｜健康智能体驱动人的一天和一生（来源：Advanced Materials）
陶光明教授谈到，“从适用于大众的健康监测到生病时的治疗，再到主动的自我防护，需要基于医学、材料学和计算机科学构建新一代的医疗保健系统以应用于未来场景”。
陈敏教授介绍到：“未来场景中由健康智能体驱动人的一天及一生”的构想中可以将灵活且不易察觉的健康智能体嵌入到生活的方方面面，管理身心健康，如睡眠监测、生理指标评估、坐姿监测、运动状态评估等。当人们暴露在恶劣的环境中时，具有保护特性的健康智能体可调节体温，保护身体免受外部环境侵害等。同时，多功能纤维机器人可以进入更深的病灶，拓宽外科医生的视野，开展复杂的外科手术。手术后，健康智能体可以帮助制定个性化的治疗方案，包括采用电、光和其他刺激技术增强治疗效果。
“健康智能体将与人相伴一生，以无扰化的方式保护生命健康。在未来，健康智能体将致力于全民健康，对延伸生命长度和提高生活质量发挥关键性的作用。”陶光明教授说。
全文信息：M. Chen, P. Li, R. Wang, Y. Xiang, Z. Huang, Q. Yu, M. He, J. Liu, J. Wang, M. Su, M. Zhang, A. Jian, J. Ouyang, C. Zhang, J. Li, M. Dong, S. Zeng, J. Wu, P. Hong*, C. Hou, N. Zhou, D. Zhang, H. Zhou, and G. Tao*, “Multifunctional Fiber-Enabled Intelligent Health Agents”, Adv. Mater. 2200985 (2022). DOI: 10.1002/adma.202200985
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200985
作者团队简介：
陈敏，华中科技大学计算机学院教授及数据所所长、嵌入与普适计算实验室主任、光谷实验室运动与健康智能化创新中心副主任、 IEEE Fellow。发表300 余篇论文，目前Google学术引用率超过35000次，H-index 为90，单篇最高引用3800次。近五年，他撰写了十本中英文专著，其中《大数据分析与认知计算》（Wiley, London 2018）已被全球 30 余名校采用。从2018年至今，他连续4年入选科睿唯安计算机科学类的Highly Cited Researcher。根据2021年版全球前2%顶尖科学家榜单公布，华中科技大学共97人入围，陈教授排名第一。根据2021年5月全球Top1000计算机领域科学家数据，陈教授中国排名第21。他是IEEE计算机协会大数据专委会创始主席，国际MDPI Big Data and Cognitive Computing期刊主编，研究获得了许多奖项的认可，包括IEEE通信协会Fred W. Ellersick Prize（2017年）、IEEE车载技术协会Jack Neubauer Memorial Award（2019年）、吴文俊人工智能自然科学二等奖（2021年）等。
洪平，北京体育大学党委常委、副校长、中国奥林匹克委员会奥运会备战办公室常务副主任。先后担任国家体育总局体育科学研究所运动生物科学研究中心助理研究员、副研究员、研究员，科研处副处长、处长，总局冬季运动管理中心副主任，。先后就读于北京体育大学、体育科学研究所、北京体育大学运动生理学专业，美国新泽西州立大学神经生物学专业。共主持省部级课题30余项，获得省部级及以上奖励13项，有丰富的国家队科技经历，2008年北京奥运会、2010年温哥华冬奥会、2012年伦敦奥运会、2014年索契冬奥会、2016年里约奥运会科技专家组成员。获得“2005年全国体育科技先进工作者”、“2008年北京奥运会突出贡献个人”荣誉称号、中共中央组织部国家“万人计划”科技创新领军人才，享受国务院政府特殊津贴。
陶光明，华中科技大学武汉光电国家研究中心和材料科学与工程学院双聘教授、博导、光谷实验室运动与健康智能化技术创新中心主任和“光谷产业教授”。陶教授致力于纤维光电子学的交叉学科研究工作。在Science等期刊发表论文超80 篇，拥有已授权国际/国内发明专利30项、申请国家发明专利40项(其中许可/转让13项)、申请国际PCT 专利10项。成果入选“2021中国光学十大进展”、“2021 中国光学领域十大社会影响力事件”和2021年度“中国科学十大进展”候选进展，相关工作多次受到人民日报、新华社、CCTV-13、CCTV-10、科技部官网、科技日报、Science News、美国化学学会、美国物理学会等主流媒体的广泛关注。
