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SEMI科技焦點:運用大數據暨人工智慧平台對抗新冠病毒

新型冠狀病毒(COVID-19)疫情蔓延各地期間,SEMI全球倡議團隊推動微電子製造及設計供應鏈在美國及多個國家列為「必要產業」不遺餘力,以利SEMI會員企業持續維持營運。倡議作法包括直接遊說,以及致信美國16個州、歐陸23個國家、多位歐盟官員,以及日本、墨西哥和馬來西亞政府官員等。倡議行動的宗旨,即微電子產業帶動的現代數位基礎設施和科技發展為對抗病毒不可或缺的一部份,也是倡議計畫能有效推展、廣獲迴響的原因。

微電子產業為改善全球社會和經濟繁榮的各種創新技術奠下基石,對此,SEMI深感自豪。人類的必要需求可說是發明之母,危機爆發時更是如此,本次新冠病毒對全世界的影響甚鉅,透過新出現的各種需求刺激科技進展,希望用以解決疫情衍生出來的無數挑戰。本期SEMI科技焦點系列精選部份關鍵技術重點介紹,分享微電子業界及會員企業因應疫情所展現各種最新科技應用,而這些新興技術應用相信最終也將協助我們贏得這場防疫之戰。系列第一篇主題將聚焦於大數據和人工智慧(AI)支援之技術平台。

以大數據暨人工智慧平台對抗新冠病毒未命名-3

這波新冠病毒疫情正以各種前所未見的方式考驗人類的能耐,卻也同時激發我們拿出看家本領,團結一心共度危機。大數據和人工智慧技術(由生成、傳輸、儲存和分析數據的微電子晶片和系統所構成)大大加強了我們對抗病毒的能力,增加人類在這場持久戰中的勝算。大數據人工智慧技術推動諸如數據分析、機器人、擴增/虛擬實境(AR/VR)以及3D列印等平台的進展,其中不少技術已進入實際應用階段,用來解決疫情相關、多元層面的各種問題。

大數據及分析資料防疫政策令通報暢行無阻

疫情持續肆虐之際,數據分析的目的最主要是為了減緩病毒快速傳播,通報政策命令之用。數據平台需要收集大量公共衛生和旅行相關數據,再透過人工智慧演算法進行分析。例如,加州便與BlueDot、美國環境系統研究所公司Esri和Facebook等公司合作,建立一個軟體平台,藉由智慧型手機和定位情報追蹤人們的移動軌跡,同時預測醫院的可能需求。

台灣防堵新冠病毒傳播成效卓著,要歸功於大數據分析在識別以及追蹤感染者兩方面的廣泛應用。Google和Apple現正試著將藍牙功能與旗下普及的iOS和Android作業平台相連結,聯手打造追踪感染者接觸史的相關應用。印度則開發了一款名為Aarogya Setu的行動應用程式,透過藍牙功能和地圖定位平台,若使用者與另一名新冠病毒測試呈陽性反應的使用者路線可能交錯時,將會發出警示通知。該應用程式支援11種語言,在非強制使用要求情況下,13天內多達5000萬人下載,創下有史以來最快達成5000萬下載次數的世界紀錄。

此類接觸者追蹤程式至少已於26個國家/地區推出,也因處理的是相對敏感的資料,面臨不少既有隱私和安全性相關的挑戰。即便目前已嚴格執行匿名數據或選擇性加入協議相關的緩解措施,但隨著時勢改變,所有實行方式必須不斷進行調整改善。

機器人應用保衛前線人員

當今功能強大的機器人平台,靠的是感測器收集的大量數據以及預測性人工智慧演算法所發出的指令來運作。機器人可在工作中學習、適應環境,與人類一起安全的作業,正好在這次疫情中派上用場,可以最大限度減少人類與傳染性環境之間的互動。全球多家企業,如波士頓動力公司Boston Dynamics、Akara Robotics、UBTECH Robotics和達闥科技CloudMinds均已在這場疫戰最前線部署了機器人,以評估患者健康狀況,對醫院各種設施/設備表面進行消毒,協助身著個人防護設備(PPE)的醫護人員。

機器無人機則可用來運送血液和其他實驗室樣本。美國北卡羅萊納州的WakeMed醫院所啟動、經美國聯邦航空管理局批准的第一個無人機運送計劃便是其中一例,使用的是UPS管理的Matternet無人機。來自日本的Terra Drone也在COVID-19重災區中國武漢省執行了類似任務。

3D列印加快製造速度

憑藉大數據人工智慧技術提供優化設計和無瑕疵製造的精準3D模型,3D列印技術大有進展。低成本、快速運轉週期的3D列印應用,至少有助緩和部分醫療設備短缺的現象。舉例來說,美國食品藥物管理局(FDA)已批准首個3D列印的「替代性面罩」,作為隔離醫護人員與新型冠狀病毒之間的液態屏障。另外,美國退伍軍人健康管理局(The U.S. Veterans Health Administration)與America Makes公司合作,使用開源資料庫-美國國家衛生研究院的3D列印檔案交流平台來開發相關程式。

在另一個例子中,風雷Formlabs與紐約最大的醫療服務提供機構Northwell Health,以及南佛羅里達大學衛生研究中心(University of South Florida Health)合作,僅用了一個週末便完成鼻腔拭子採檢原型的開發和測試,現在每天拭子產能多達15萬個。南卡羅來納州的Prisma Health衛生組織則是獲得食品藥物管理局對其VESper 3D列印設備的緊急授權,透過該裝置,單台呼吸器可為兩名患者所用,最大可能使用人數可達四名。

遠程醫療成「新常態」未命名-4

遠程醫療並非新的概念,卻是經由現今微電子平台更低延遲的特性和傳輸多元豐富的數據資料技術,功能才大幅提升。再加上人工智慧系統的導入,快速數據分析並非難事。隨著保持社交距離成為疫情中的新準則,遠程醫療自然也成為許多醫療諮詢進行的首選。根據美國政府公布的數據顯示,從3月14日到4月1日,針對上呼吸道感染遠程醫療服務所提出的私人保險每日理賠平均數,較上個月暴增了將近12倍。同樣情況也發生在醫療企業Teladoc Health上,共計在3月8日那一周內統整協調了100,000名患者接受「遠距探視」,較前一周增加了50%,協助減輕醫療系統所面臨的壓力。

下一代遠程醫療極可能會使用擴增/虛擬(AR/VR)實境平台,藉由更完整的數據資料庫和人工智慧應用提高基礎模型的準確性和預測能力。可以說,這些平台能提供更加貼近現實的體驗,改善最終的成果。美國至少有11州已開始與擴增/虛擬實境公司合作,XRHealth和AppliedVR用於初級醫療和其他許多醫學專業領域都是最好的實例。

加速開發疫苗或治療方法

想擺脫新冠病毒的大流行,取決於能否迅速開發出疫苗以及找到治療方法,在一般較為緩慢的藥物開發過程中導入快速審查機制算是最理想的情況。而綜觀全球,大數據人工智慧應用可說已成為此一前端領域的關鍵,通常會與目前功能最為強大的超級電腦一起共同執行。例如,加州大學聖地亞哥分校(UCSD)的研究人員現正運用Frontera超級電腦建立新型冠狀病毒套膜的完整模型,此一任務相當艱鉅,需要分析2億個原子相關的數據以及之間的交互作用。

美國阿爾貢國家實驗室Argonne National Laboratory的研究人員則試著將人工智慧與物理學模型相結合,尋找可能破壞病毒活性的分子,或可成為找到治療方法的前行步驟。另外,全世界也有多家公司,如BenevolentAI(英國)、Gero(新加坡)、Innoplexus(德國-印度)和英科智能Insilico Medicine(美國-香港)都在使用人工智慧平台,希望加快找到解決方案的腳步。

結論

總結來說,一項科技是否成功,並非由多少位元和位元組,抑或演算速度有多快來決定。關鍵在於,有多少清潔工因為導入機器人而在工作時不必冒著危險染病的風險,3D列印面罩保護了多少醫生及護士,以及加速開發的疫苗或治療方法拯救了多少人的性命。大數據人工智慧技術,以及所支援的各種平台才進入初步成熟的階段–隨著科技不斷進步也讓我們看到了希望。未來,技術勢必將不斷進化,足以讓我們建構更具韌性的社會和經濟。

有關SEMI Taiwan智慧終端與垂直應用(Smart Vertical)更多服務資訊,請洽SEMI Taiwan 會務拓展與會員服務經理Helen Chen/hchen@semi.org

 

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