“全息数字人”——健康医疗 大数据应用的新模式
“全息数字人”——健康医疗大数据应用的新模式
金小桃教授、王光宇博士生以及黄安鹏研究员分别就职于北京大学健康医疗大数据国家研究院（北京市海淀区）、中华预防医学协会（北京市朝阳区）以及清华大学智能技术与系统国家重点实验室（北京市海淀区）。
摘要
关键词**：** 健康医疗大数据；全息数字人；健康科技；健康新经济；前沿交叉
论文引用格式：
金小桃、王光宇与黄安鹏合著的文献中提到，“全方位数字化形象——健康医疗大数据应用的新模式”，该研究发表于《Digital Data》期刊上（2019年5月第1期），其研究范围涵盖3至11页
JIN X T, WANG G Y, HUANG A P. Personal holistic health information profile: has a promising potential for the development and application of health big data in China. Big data research[J], 2019, 5(1): 3-11
1 健康医疗大数据应用发展的时代背景
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在科技发展迈向"知识大发现"时代背景下
在第十四届全国卫生与健康大会上，中央明确指出：应致力于构建完善的人口健康信息服务体系，并推动健康医疗数据应用。健康的提升是促进人类全面发展的重要途径；拥有健康的权益既是个人责任也是社会义务；要树立大卫生大健康的观念；将由以治病为中心转变为以人民健康为中心；关注生命全周期与健康管理全过程；借助新兴技术手段如互联网等；将优质医疗资源向下级医疗机构延伸，并将高端医疗服务向边远地区拓展；通过数字化平台运用大数据与人工智能等技术手段；在加强基础能力建设的同时；希望能够切实满足人民群众对均质化与公平性医疗服务的需求；进而加快推进全民健康管理目标的实现
中央始终指出：信息化是现代化的基础。为此指明了发展方向。在2017年12月8日的中共中央政治局集体学习会议上，会议确定了深入推进国家大数据战略的实施方针。会议要求加快构建完善的数字基础设施体系，并推动数据资源实现整合与共享。与此同时要确保数据安全并不断优化提升相关工作流程以更好地服务经济社会发展需求以及提升人民生活质量。大数据作为信息化发展的新阶段必须被系统性地应用到各个领域包括技术创新产业转型以及社会治理模式变革等方面以构建起涵盖信息采集处理分析应用及安全保障全过程的大数据生态系统
互联网被视为20世纪最重大的发明之一，在推动社会经济发展与科技创新方面发挥了关键作用，并对人们的生活方式和社会生产模式造成了深远影响。使大数据与互联网等技术推动信息发展的应用带来广泛的社会效益与个人利益是我国实施"四个全面"战略布局的关键措施，并且是我们实现"两个一百年"奋斗目标和实现中华民族伟大复兴中国梦的核心途径。
《"健康中国2030"规划纲要》明确规定了建设健康信息化服务体系的相关任务,主要涉及:完善人口健康信息服务体系建设,全面建立了统一权威且互联互通的人口健康信息平台,规范发展与推动互联网+健康管理服务,探索新型互联网健康管理服务模式,持续推进覆盖全周期的预防、治疗、康复及自主健康管理一体化的国民 health 信息服务体系;为了实现这一目标,还需要推进构建医疗大数据应用体系,加强区域人口健康发展信息平台下的医疗大数据应用,实现数据开放共享、深入挖掘以及广泛运用
国务院办公厅于2016年6月21日发布《关于促进健康医疗大数据应用发展的指导意见》，简称《意见》。该文件明确指出：健康医疗大数据作为国家重要的基础性战略资源，在其广泛应用过程中将预示着健康医疗模式的重大变革；这一举措不仅有助于推动深化医药卫生体制改革的动力与活力得以释放；同时还有助于培育和发展健康医疗大数据应用的新业态；文件中详细列出了 four 个重点任务及 corresponding 的重大工程：第一部分是夯实应用基础；第二部分是全面深化应用；第三部分是规范与促进互联网+健康管理服务发展；第四部分则是加强数据保障体系建设；此外，《意见》还强调：不能让健康医疗大数据成为空谈；而是要加快布局进程；尽快建立国家权威统一的大数据平台；突出重点区域和关键环节；并以科学发展观为导向加快推进相关工作进程
于2016年7月28日，《"十三五"国家科技创新规划》发布中》，也列出了要搭建国家生物医学大数据共享平台，并开发健康大数据云端存储平台；依据数据技术作为基础，在信息共享、知识整合以及多学科协作的基础上构建整体化战略布局：整合式、持续性疾病诊疗与健康管理综合服务体系。
在2018年4月28日这一天
2 “全息数字人”的科学内涵
全息数字人即为能够主动维护与有效管理自我健康稳态的科学层面阶段,其定义与定位如图1所示.
图1 “全息数字人”的定义与定位
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健康被视为人类最基本的需求与核心要素。将人民健康的状况视为衡量民族发展程度与国家实力的重要指标，在经济社会发展中具有重要意义。随着社会发展进程不断推进，在我国人口老龄化加速发展的背景下，在这一进程中对国民健康的关注度持续提升。人们不仅期望能够在看病时获得及时有效的医疗服务（即‘好看病’），也在寻求能够获得全面健康的保障（即‘看好病’）。与此同时，在疾病预防方面得到了更多重视，在促进个人功能优化以及提升整体健康状况等方面也取得了显著成效，并致力于延长平均预期寿命。
推动和加强健康医疗大数据应用工作，必须切实落实党中央关于"一切为了人民的健康"的重要指示精神，并紧紧抓住国务院关于把健康产业培育成为国民经济重要支柱产业的发展新机遇。
从具体行动层面出发，在推动健康医疗大数据应用建设的同时，并注重人文环境和社会制度规范方面的建设工作上
健康的电子化旨在使人们能够提供各种健康服务与医疗行为，并实现对其记录与追踪功能。从整体性、动态性与个性化的角度来看，在理论上全面把握人体生命活动规律，并充分反映出机体信息的整体性特点及其客观性特点以及时序性特点等特性要素。
要实现"全息数字人"目标，则必须确保对生命体征与健康状态实施持续动态监测采集过程，并确保其具备高精度特征；同时需要认识到"全息数字人"的发展不仅有助于深化生命活动规律的认知研究工作以及推动新技术新产品的诞生工作；而且还可以充分发挥移动互联网与可穿戴技术的优势，在保障健康相关新服务质量方面发挥更加严格且全程性的科学依据作用。
行为心理的客观化：克服对人类心理行为连续性监测及风险分层识别的技术障碍。通过扩展生命体征数据的收集范围至心理、营养学以及微生态等多个领域，可为实现全民健康和社会全面健康管理提供更坚实的科学支撑。在健康状态识别与风险预警工作中，从营养素水平、心理健康状况、运动强度以及日常行为模式等多维度指标着手研究相关参数的综合评估方法及应用策略，在深入探索健康数据采集深度与广度的同时推动相关技术的发展与创新
虚拟现实时代：全息生活方式正逐渐融入人们的生活节奏。2017年3月25日，在英国物理学家霍金逝世之际（而非离世后），他通过全息投影技术受邀在香港发表演讲。借助虚拟现实技术和增强现实手段，则可打造集增强触觉体验、视听效果以及运动反馈于一体的虚拟空间环境；此环境不仅能够模拟真实的体感感知能力，并能准确映射出人体意图判断与环境识别功能；其涵盖的个体行为监测技术、个性化生活服务等前沿科技将为现代医学发展注入新的活力。
从系统性研究的角度出发, 明确社会环境的关键影响因素及其对人体重要生物学过程的作用途径及其内在机理, 探索潜在的生物靶点, 并解决社会环境干预理论体系和量化监测难题。作为生命体存在和发展的重要基础, 这些因素与个体健康状态之间存在动态变化关系, 研究驱动个体健康的关键路径及其作用机制, 从而为其系统性、针对性的干预提供科学依据。与疾病治疗不同, 社会环境对危险因子的调控手段更为复杂多变, 其效果难以测量评估, 但其对人类健康的危害已引起广泛关注并引发重视。
智能化的自然环境对人的呼吸系统、循环系统和精神系统等生理系统的健康具有重要影响；尤其是在当前近人体环境问题日益突出的情况下；深入探究自然及近人体环境中传感与传输的基本规律；构建以人为本的优质一体化服务（people-centered integrated care, PCIC）模式；强化基层卫生服务体系的基础作用；探索低负荷但高精度的人体生理信息采集方法；通过个性化的健康服务组织满足个人及家庭成员的需求；实现医疗资源与社会资源的有效整合。
“全息数字人”时代的到来为时不远。1958年年底，美国国防部开始研究全球定位系统（global positioning system, GPS），当时该系统的作用仅仅局限于美国远洋船只的海上定位，但不能解决导航的问题。20世纪90年代后，GPS应用于导弹的精确制导，成本下降之后，GPS应用于普通百姓的日常出行定位、导航。互联网技术也有类似的发展经历。现在互联网已经成为人们生活和各行各业工作的必备工具，为信息时代的真正到来奠定了坚实的技术基础。类似于GPS和互联网技术的起源和应用发展，发达国家的军方率先开展了关于人体生命体征的先进监测技术，且已经能够实现无创连续监测及非接触远距离生命体征感知。在实际单兵作战环境下，如果一个士兵某个部位受伤，体征监测云平台在几秒钟之内即可监测到，在几分钟之内即可派直升机带领相关医疗救护专业人员飞赴现场急救，为挽救受伤士兵的生命提供了宝贵的时间，真正做到了“医生未到、信息先行”。在单兵实战环境中，该技术不仅能够对每一个士兵的健康状态进行实时监测，而且美国军方还拥有高灵敏度的无扰传感技术，可实时追踪每个人的行为举止及周围环境的变化情况。显然，与GPS和互联网类似，虽然先进的健康科技在军事和太空领域率先应用，但是要真正成为推动社会进步的一支科技力量，则是在民口取得广泛应用之后。相比于GPS等军用技术，军方当前已经取得技术突破的健康科技产品更贴近民生福祉，其在民口的广泛应用不会太远，必将在人类健康领域大放异彩，促进全人类健康素养和全社会健康产出的持续提升，为人类健康做出特殊贡献。
3 构建“全息数字人”健康新服务体系的作用
健康的医疗大数据包括与人类健康活动直接或间接相关的生物、临床、心理、行为、社交、环境以及商业等多个数据源。它是构建"全息数字人"型健康管理新模式及新技术新产品的基础要素与重要资源之一。“全息数字人"型健康管理服务体系建设将推动健康医疗大数据应用向更深入的方向发展，并革新人们的就医模式与健康观念，在未来推动生物医学及健康科技领域都将发挥着关键作用。具体而言：
（1）推动基础医学向系统化转型
生物分子与基因水平的高通量测序技术群呈现出快速成长态势，在推动生物基因组学、蛋白组学及药物组学等领域基础数据库资源建设方面展现出巨大潜力的同时，也促使科学方法与思维发生变革。以往以测量为基础的还原论与解剖学导向型医学基础研究必然转向以数据驱动为核心的医学基础研究路径。由此可知，
健康医疗大数据作为原始创新的关键源头，
为医学基础研究提供了重要科研支撑，
为人们探索健康本质提供了坚实的技术资源库。
基础研究成果不仅可为疑难病与罕见病诊疗提供科学依据，
还可以构建安全可信的生物医学信息交互网络，
在保障国家生物国防安全的前提下，
建立起跨部门健康医疗数据共享机制，
推动价值创新、新药研发、数据交易及增值服务等新体系实现可持续发展，
最终形成具有高端辐射效益的数据资源应用模式。
（2）推动临床医学向个体化转型
疾病的发生与发展是一个由多重不确定因素共同作用导致的过程，在随机性与必然性的交织中展开。大数据促使传统研究必然性理论转向探讨数据间是否存在相关性。健康与医学数据融合、个体与环境数据融合的健康医疗大数据为探索偶然中的必然提供了可能性和可行性。基于大数据的科学方法论基础与其对疾病发生发展机理的独特契合度，在运用融合、清洗、统计及挖掘等技术手段后，则能够为个体化临床诊疗提供快速准确的决策支持体系，并为智能医疗建设提供技术和组织支撑框架；这一创新实践有望有效解决以往医生仅凭病人自述及观感难以获得完整信息而面临决策困境的问题。临床研究成果可转化为推动"三医联动"及"分级诊疗"等国家新医改政策实施的重要工具；通过建立完善的数据共享机制及 Hierarchical information dissemination模式；实现优质医疗资源的有效下沉；构建上下贯通并注重基层服务能力建设的新格局；最终将实现从治疗末端把关到预防关口前移的战略转变
（3）推动医疗服务向均等化转型
通过健康医疗大数据平台构建,为实现全民健康目标提供了强有力的技术支撑.从统计学角度而言,以满足人们对个性化健康管理的需求,大数据分析业已逐渐成为推动医疗服务均等化与普惠性服务发展的重要引擎.它不仅可能整合来自各领域和社会各界的数据资源,还能够提供基于海量数据的精准决策支持.与此同时,该技术还可以为医疗资源的优化配置和疾病预防提供科学依据.在这一背景下,构建集约化数据采集与共享平台,并开发多维度健康数据库资源体系,将有效应对当前公共卫生体系面临的挑战.为此,有必要探索智能化技术的应用前景.例如,通过可穿戴设备、移动医疗平台及人工智能算法的结合,我们有望整合来自医疗机构、保险公司和社会各界的数据资源.这种整合不仅能够促进信息共享机制的确立,还可能激发社会参与者的积极性,形成数据驱动的社会参与机制.最终目标是让公众都能参与到健康的数字生态系统中来,从而实现个人数据的价值最大化.通过这一途径,我们不仅能够保障个人隐私安全,还能推动整个健康产业生态系统的健康发展
健康医疗大数据属于国家级的基础性战略性资源，在推动国民健康管理方面具有重要地位与作用。始终坚持把"国家所有、全民共享"作为核心工作目标，并将安全性与实用性作为构建应用发展保障体系的基础。为此需要重点打造保障应用发展的基础性保障体系。这一系统对于保障我国生物国防安全与国民人口健康水平均具有重要意义。该平台不仅是一个跨领域融合平台还是一家产业创新平台同时也是一个科技创新纽带以及一个人才培养基地更是推动经济高质量发展的重要引擎促进社会全面进步的关键抓手以及维护国家安全的战略支撑点更为广大人民群众提供服务实现其对健康的追求与期望
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4 “全息数字人”应用发展的创新思维
（1）推动科学思维方式方法的变革
以"全息数字人"为目标的健康医疗大数据被视为国家的重要基础性战略资源。如同普通的腕表一样,若一个人佩戴 wrist watch, 则属于个人隐私范畴;然而, 若一亿人普遍佩戴 wrist watch, 则将形成一个庞大的健康产业市场, 这一市场将整合基本生理、生命、生活与生产等各项数据信息。对这些数据进行深入挖掘和应用, 既可以用于新药研发, 也可以用于生物武器的研发。健康医疗大数据不仅蕴藏着巨大的创新源泉, 更是科技创新的重要工具, 关注着生命安全、生物安全以及战略安全等问题。建设国家层面的健康医疗大数据系统, 是一项承载国家战略使命的重要工程。在这一系统的管理运营中, 所有者必须确保其拥有完全的产权归属;同时在应用开发与推广过程中, 必须采取严格的安全防护措施, 既要保障国家的战略安全与公民隐私权益。
随着信息技术的发展，并非所有人都能成为数据科学家；然而，在这个时代的背景下，请问您是否都具备了科学思维能力？这也是这个时代赋予我们的新使命。
当前我国健康服务供给面临严峻挑战。构建健康医疗大数据系统的目的在于推进供给侧改革。通过信息技术手段实现对体温数据的持续监测，则可为疾病诊断和流行病学调查提供重要依据。此外各国政府及世界卫生组织均意识到信息共享的重要性并采取相应措施以解决医改难题。美国打算于2024年推出"学习型健康医疗系统"旨在构建集临床协同科卫协同院内外一体化的大健康管理架构并推动医疗服务扁平化进程尤其在电子病历领域管理更为严格要求企业获得授权并实施严格认证制度以确保信息安全与合规性考量在此领域远远领先于医药器械行业目前我国医院电子病历普及率仅为9%经过7年的持续发展这一比例已攀升至96%形成了较为完善的临床基础数据库然而国内电子病历体系仍处于"多而散乱差"的状态短期内难以取得根本性改善"全息数字人"战略的有效实施将为医学发展注入全新技术支撑不仅能够整合历史经验还能规范未来发展方向从而实现产业全面治理目标同时又能强化隐私保护与信息安全保障
（2）加强交叉跨界方向的人才培养健康教育可为"全息数字人"时代的医疗与产业融合提供最佳支持，并可成为最优的健康医疗服务技术支持平台；这也是落实中央关于"最好医生由本人"指示的重要技术手段。预计到2050年时，中国65岁及以上老年人口比例将达33.3%，远高于美国（仅占20%）。当前中国慢性病确诊人数已达2.6亿人，在总死亡人数中占比达85%；我国人口老龄化问题处于全球最为严峻状态；重、大病及慢性病患者基数庞大；人们的生活方式与行为习惯是影响健康的主因；当前尚无有效评估行为干预效果的技术手段；"全息数字人"可通过转变人们的生活方式与行为习惯来解决这一难题的关键抓手
相比之下，在培养跨界、跨学科的人才方面比健康教育更为困难。未来社会将迫切需要大量具备创新精神的复合型人才。借助我国丰富的临床病例数据和健康人群数据库，通过科学家们的通力合作，在融合分析的基础上深入挖掘其潜在价值，并结合多维度的数据资源建立完整的分析模型与评估体系。这一系统性研究方案有望在"全息数字人"引领下实现突破性进展，并为解决人民群众日益增长的健康医疗需求提供有力支撑。健康的医疗大数据应用发展有望成为推动健康产业成为国民经济重要支柱产业的关键推动力源，并助力我国在这一领域实现跨越式发展与国际领先水平
（3）要抓健康事业发展促进健康科技发展的新机遇
到2020年时，《预计》全球互联网将积累35 ZB的数据量，《预测》医学影像领域则将突破100 ZB。这些健康医学数据若全部导入互联网系统，则会成为基于硅基材料存储能力和数据读写速度所面临的一个不容忽视的技术难题。聚焦于预防疾病以及在疾病发生时的风险管理措施，则将成为新技术与新产品的有效解决方案。
5 “全息数字人”预期成果
"全息数字人"旨在通过感知技术和智能科技推动健康科技的进步，并致力于构建在信息网络之上的高水平健康服务体系。该系统将实现优质医疗资源与医学智慧的在线共享，并提供全天候模式下的新型在线健康服务框架，在引领健康新产业发展中发挥关键作用
中央强调：不仅要求群众能够生病看得到、能够得到高质量医疗服务和治疗方案更为重要的是希望生病 never happen or greatly reduce the incidence of disease. 为此必须从源头上消除影响健康的各类隐患 建立全方位全生命周期的健康服务体系 将预防医学与健康管理相结合 以"全息数字人"为核心推动医疗科技发展 实现从单纯治疗疾病向实现预防疾病与健康管理的战略转变 在5到10年内努力构建覆盖躯体心理健康 精神健康 社会环境等多个领域的健康产出体系
图2 “全息数字人”引领的健康医疗大数据产业发展的阶段目标与应用方向
医疗领域：电子病历系统已达到高度规范化的程度，在此过程中各家医疗机构均能建立互联互通的技术平台以促进数据共享与协作
健康档案被实现了电子化，并且彻底地"活起来"之后, 人们能够随时随地进行健康管理, 并且灵活管理自己的健康状态.
健康教育：采用群众喜闻乐见的艺术形式，在深入基层开展工作的同时实现群众对健康知识的深刻理解与正确掌握。通过数字化全息展示技术作为主要推动力，在服务老百姓的过程中开展政策制定、平台建设和健康教育等基础性工作，并重点推进科研攻关项目。未来的发展蓝图是推动智慧型医疗体系向精准医学和系统医学方向发展，并在这一过程中不断优化资源配置和技术创新能力。通过构建现代健康产业群，打造具有全球竞争力的现代服务业新高地，全面提升全民整体健康水平。
所有先进的技术手段都在为人类服务，并且始终由人类进行管控。其中，“全息数字人”、“人工智能”以及“大数据”这些颠覆性的技术不断涌现出来，在医疗领域带来了创新机遇。然而，在机遇出现的同时，“既健康又长寿”的挑战也随之而来。唯有以积极的态度迎接这股难以阻挡的趋势，在实践中将科技发展的新成果及时转化为帮助人类提高健康水平和延长寿命的有效工具与手段，则能让科技更好地成为造福于人的力量。
作者简介
金小桃（1957年生），男性身份，在获得博士学位后长期致力于国家卫生与计划生育委员会的相关工作，并曾担任要职一职二职等职务。现为中国卫生信息与健康医疗大数据学会会长一职，并担任北京大学健康医疗大数据国家研究院院长一职。其主要研究领域涵盖健康医疗大数据及健康管理等新兴领域的相关内容
王光宇女士（1990年以后），女，在清华大学智能技术与系统国家重点实验室从事研究工作，并担任博士后研究员一职；2017年在该校获得了基础医学领域的博士学位；其主要研究领域涵盖人工智能技术、生物信息学以及健康医疗大数据分析等方面。
黄安鹏（截至1974年），男，在北京大学健康医疗大数据国家研究院担任研究员一职；同时在中国卫生信息与健康医疗大数据学会中担任副秘书长一职；负责健康医疗大数据国家试点项目的负责人职责；参与国家健康保障重大工程的专家组成员之一；担任国家重点专项‘主动健康与人口老龄化科技应对’的技术负责人之一；是IEEE高级会员，在IEEE期刊及会议论文中发表了超过70篇学术文章；累计拥有美国专利12项已获授权；拥有74项中国专利权已获授权；并获得了两项医疗器械经营许可证；其主要研究方向包括：健康医疗大数据与人工智能技术的研发、移动医疗系统的优化设计以及相关的网络通信系统研究
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