AI技术对战地救护的影响初探

于 浩，吕东方，邱影悦，张 幔，杜 萍

（海军军医大学基础医学院，上海 200433）

0 引言

1956年，在达特茅斯夏季人工智能（artificial intelligence，AI）研究项目研讨会上，“AI”一词被正式提出，专家尼尔逊认为，AI是关于知识的学科，是怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学[1]。AI技术自诞生以来，一直被用于改善人类生活。2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中指出，AI技术主要的应用层面集中在机器人、金融、医疗等领域。其中AI医疗的核心是运用智能算法对资料案例和数据库进行筛选决策，以显著提高医疗机构的工作效率，并大幅度降低医疗成本[2]。

目前，AI技术在军事领域的应用程度是现代化军事能力的重要指标，例如欧美国家十分重视AI技术在军事医疗技术领域的融合应用和综合发展。我国将AI技术在军事领域的应用已定为国家战略，并逐渐实现现代化军事领域内的弯道超车[3]。

在军事医学领域中应用AI技术可以完善战地救护机制，强化战地救护独立性并升级战地救护能力。本研究在同步传输生命信息、辅助决策、执行救护任务等方面对AI技术在战地救护领域的影响进行初探，旨在为提升战地救护领域的现代化医疗救护水平提供参考。

1 AI技术在战地救护领域的应用现状

战地救护即在实战和演习过程中对负伤的参与人员进行及时救治，将实战和演习的伤亡率降至最低的行为，其意义在于激活伤病员重返战场的潜在性，也是部队持续战斗力的保障[4]。AI技术在战地救护中的应用主要包括同步传输生命信息、辅助决策及远程救援等。

1.1 同步传输生命信息

2014年，在某次实兵对抗卫勤保卫演习期间，全体士兵在躯干和四肢穿戴智能传感设备，通过北斗导航传递其体征和实时位置等信息，利用AI算法感知伤员位置状态，并将信息回传卫勤保障机构[5]。当士兵受伤或者生命体征出现异常时，智能传感设备将同步传输生命信息至战地救护指挥所，避免因伤病员感知障碍而延误治疗的情况发生，保障士兵的生命安全[6]。美国海军不断研制全新AI战地救护装备，如IVAS HoloLens设备于2021年9月投入使用，该设备加强了生命信息同步功能（涉及全息影像、热成像、传感器、全球定位系统和夜视技术），其特有的激光雷达测绘、物体识别等技术，是西方国家在民间救援任务中的标配[7]。英国、法国、德国等科技水平较高的国家一直致力于研发生命信息同步传输设备智能化的软件系统，这需要众多学科领域通力合作，例如灾难学、工程学、护理学等，并研发具备勘探、搜寻和救助等实用功能设备的软件系统[8]。当前，战地救护设备的遥感软体系统实现了信息穿透和信息传输，是现代战地救护智能化的标志[9]。

1.2 辅助决策

近年来，AI混合算法能自动化识别病情，其主要被用于生理病理、皮肤、心脏影像等层次的筛查和诊断，依据算法提取关键信息汇总成报告，形成初步诊断，在战场上有助于伤员分类和提高救护效率、制定进一步检查及后期治疗方案，并预计疗效[10]。

目前，国内多家医院已经研发出多款智能诊疗（intelligent diagnosis and treatment，IDT）系统[11]，但只限于民间医疗，兼容战场的IDT系统较少。美军研发的EPIC 3 RI语音通信系统适用于综合性战场的智能诊疗系统，其具备辅助战场决策功能，此类系统还衍生出监测战创伤、诊断和治疗的自动强化战伤救护系统[12]。在战地救护领域，美军积极运用AI技术，美国国防后勤局（Defense Logistics Agency，DLA）在2007年开展名为“深绿”（Deep Green）的项目，即战场救护由AI技术辅助决策。智能化辅助决策是一种Potter（波特）分类树模型，其能够计算伤病员被施救后并发症发生的概率[13]，在士兵自救、简易手术指导、治疗士兵创伤后精神失调和改善士兵情绪等方面取得一定成果。战场救护AI辅助决策技术标志着AI技术正式融入战地救护领域，可充分提高战地救护效率和降低战地救护人员的工作风险。

1.3 执行救护任务

目前，AI战场救援的主要承担者是第一反应机器人（first responder robot），它的主要任务是危险环境救援[14]。除此之外，还有检测战伤的机器人，例如智能检伤分类机器人，其被应用于自动插管的蛇形机器手、一体式便携X射线机、采血装备等[15]。新兴的机器人手术系统（robot surgery system，RSS）是AI技术与战地救护结合的热点，可分为独立型、远程型和协作型[16]，其中远程型RSS可有效解决战地救护人员工作环境危险的问题，它由医生直接根据系统传感器收集的数据和实时图像反馈在远程控制下进行手术。国内一些三甲医院已配备RSS，具备进行远程脑外科手术的能力，这为战场实施紧急颅脑损伤控制手术提供了有效经验[17]。同时，无人机和高机动性能机器人也已广泛用于执行军队卫勤保障任务[18]，在执行航海任务时，RSS也可用于搜救海上落水伤员[19]。

我国AI战地救护项目的研究起步较晚，大部分RSS由国外引进。解放军总医院与北京航空航天大学合作研发的RSS是黎元BH-600型机器人，其于2003年第一次完成复杂的颅脑手术[20]。黎元BH-600型机器人经过国内多家医院的检测，具备在战场实施紧急颅脑损伤控制手术的功能[21]。国外AI技术在伤员护理领域的应用比较成熟，例如由日本软银集团研发的护理型机器人“Pepper”于2014年6月首次亮相，其可以独立完成健康监测、取药、喂饭、辅助起居等任务，并可详细记录相关情况；由比利时ZoraBots公司研发的护理型机器人“左拉”，其具备心理辅导、辅助康复运动的功能；德国弗劳恩霍弗制造工程与自动化学院研制的护理型机器人Care-O-bot@3，具备整理家务、情感交流的功能，可专门负责照顾行动不便的患者[21]。

2 AI视域下战地救护的机遇和挑战

当前AI技术在军事领域中的应用处于快速发展阶段，主要集中在加强武器装备的远程打击、智能追踪、彻底毁灭能力等方面，这也是AI技术在战地救护领域发展的相应挑战点，但这些应用仍处于试验阶段，其发展方向、人才机制、技术安全等都面临挑战。

2.1 AI技术为战地救护发展提供机遇

战争是以武器装备水平为主要标志的客观发展过程，AI技术在武器领域的应用有目共睹，可以说AI技术缔造的现代化武器装备反映了现代化战争的本质。AI技术在推动武器发展的同时，也在推动战地救护领域的发展[22]。

2.1.1 战地救护技术水平增强

目前，我国战地救护人力资源不足，与美国的战地救护相比还存在科技上的差距。如果AI技术能在战地救护方面得到深层次的应用，不仅能有效提升战地救护的技术水平，还能保障战地救护的质量。伴随着现代战争的信息化、智能化武器装备系统的应用，应将战地救护工作系统与移动端设备有机结合并形成网络化、智能化救护队伍。借助AI技术完成伤员身份匹配，能提高伤员救治信息的准确率，减少使用过敏性药物的情况发生，保障战地救护安全。现实中伤员的日常护理和服务大多由护理人员完成，假如由AI护理机器人协助或独立完成，可节约大量的人力和物力，有效提高现有战地救护技术水平，有助于完善信息化、智能化战地救护系统。

2.1.2 战地救护信息管理优化

AI技术的自主性是简化战地救护冗杂人工流程的一把钥匙，其能够高速传递有效信息，替代人力进行重复性工作。当前，具备处理战地救护信息的系统是弱化AI系统，其只能抽象地分析数据的表面逻辑关系，缺乏整体性综合判断的强化AI处理能力。强化AI综合处理平台处理战场救援信息后，生成自救方案和救护方案分别传送给伤员和救护小队。这意味着，救援过程将最大程度地缩短信息采集、传递、处理、反应时间和冗杂人工流程的时间，为伤员争取救治黄金时间。

2.2 战地救护发展面临挑战

未来动物、生物武器[23]和激光武器[24]将会成为战场主要武器，动物、生物和激光所至之处皆为战场，被攻击一方短时间内伤员倍增，而传统的战地救护机制无法应对现代战争中的大量伤员，将面临巨大挑战。

2.2.1 作战模式要求

美军利用AI技术整合海、陆、空、天、信息、心理等多领域作战模式，实施广泛的一体化作战，形成了军事领域的绝对优势。在海湾战争和科索沃战争中，美军使用了贫铀炸弹，它会产生具有辐射性的有害物质，医护兵救护伤员的路线被辐射区阻挡[25]。美军士兵选用自动化、舒适化、集合化的AI救护装备，通过自我救护来克服医护兵无法通过辐射区的现实情况。如今，我国借助AI技术的快速发展将战场法则和救护原则汇聚在一个超级机器人身上，其远程监测和信息传输功能使战地救护的问题解决样式更丰富、操作更精准，从而可以高效地执行各种危险任务。

2.2.2 性能要求

在AI战地救护性能方面，一般情况是使用力学性能测试及模拟试验系统评估数据、建立数据库并以此训练机器学习算法模型，当模型AUC值为0.96时，可精准预测伤员的昏迷评分、血氧饱和度，区分伤情状态，智能地排列出伤情等级，提高了战地救护的工作效率[26]。同样，智能检测系统——靶向实时预警系统通过对士兵的生命信息动态分析后，成功对生命体征消亡时序作出预测，为优先救护高危伤员提供依据。因此，战地救护人员可以有选择性地安排救护对象顺序，对部队的持续战斗力提供了有力保障。AI技术还能够对信息进行深度解析，预测潜在疾病信息，并制订治疗潜在疾病的方案，以减少潜在疾病对生命健康的威胁，长期稳定维护生命健康安全[27]。然而需要注意的是，由于部分AI战地救护设备也存在算法错误的倾向，AI制订的战地救护方案仍然需要经验丰富的专家审核，避免发生轻信技术、忽视全局的战略错误。

2.2.3 人才培养要求

AI技术是突破空间、时间界限的技术，具有仿真性的医疗培训可广泛培养医学类军校护理学员适应战地救护的能力。大多数国家运用AI技术介入战地救护训练，智能记录整个训练的全过程，并时刻与数据库进行比对调整以优化训练方案[28]。2001年美国海军为医务人员开发了一套用于培训其应急反应能力的虚拟仿真教学系统[29]，该系统是美军研发的三维模拟学习平台“Pulse”的基础，是远程教学和虚拟教学一体化的教学平台，它嵌入不同的模拟场景来训练学员的护理能力，教员可在救护界面查看学员救治伤员的情况，同时提供多人模拟实地救护的战术训练[30]。近年来，我国科研工作者开发了基于AI技术的军事医学教育平台或系统，其中以虚拟现实技术应用最多，主要用于创伤救治训练、虚拟外科手术、军事医学教学等领域[31]。

2.2.4 技术安全要求

2007年美国AI专家联合签署了《阿西洛马人工智能原则》，该原则呼吁全世界AI领域的工作者恪守人类利益和公共安全，提出数据采集和应用带来的安全问题[32]。但AI系统的安全问题不是研发AI战地救护系统的重点，目前，存在的3个明显的安全问题如下：（1）规范AI技术的法律远落后于推广应用AI技术的速度，这也必然导致AI战地救护设备的安全性问题无法得到法律保障；（2）假如敌方盗取控制权，修改设备编码，由救护设备变为杀伤武器也是可能的，这将增加前线士兵的风险系数；（3）AI战地救护设备收集士兵的生理体征、作战习惯、精神状态、服药记录等信息，一旦被敌军掌握，有可能通过数据信息实施反向打击。

3 基于AI技术制订战地救护策略

现阶段战地救护的发展目标应以AI技术高度运用于未来战争为背景，借鉴现代战争中AI技术的应用成效，建立智能救护机制、强化独立研发能力和升级智能装备体系。

3.1 建立智能救护机制

伤亡率是衡量战地救护水平的标准。AI单兵救援装备能够智能地实现伤员的自救、互救，为专业救援人员抵达战现场争取时间，最大程度保障伤员的存活可能性。一般来说，战地救援方案源于数据分析，即战伤病例、军事演习、国内外救援活动以及现实战地救援人员、装备、方案等数字化内容，它们都会转化成为AI算法学习的有效数据样本。战地救护机制向低伤亡率方向发展，将会是AI与战地救护最佳的融合点。智能化战地救护机制是AI战地救护的发展总目标，这一目标的实现程度标志着各国在现代化军事进程中动员的社会各阶层的力量。借鉴国外的科学技术成果是发展智能化战地救护的科学经验，要辩证地吸收国外科技成果，以实现低伤亡率的智能化战地救护机制。

3.2 强化独立研发能力

我军AI技术距离大范围应用还存在技术瓶颈，在战场上缺乏救援条件的情况下，受伤士兵只能自我救助，缺乏远程救援技术支援[33]。战地救护有“白金10分钟”“黄金1小时”的说法。战地救护设备的研发应以基本原则为主，紧扣AI技术的发展趋势，以实际数据为基础，借鉴国外团队的数据，深入实际营区收集伤病员资料，将AI技术融入相关设备的研发中，或者改进现有设备的缺陷。现代战争中，海战和空战的作战环境特殊，对后勤装备的物质属性均有一定要求，综合集成的系统能够简化操作、提高利用率。

3.3 升级智能装备体系

AI技术在军事医学中的应用正处于快速发展阶段，面临着缺乏有效数据、发展模式前瞻性不足等问题，而AI设备的研发仍处于弱AI阶段，离不开大型数据库的支持。AI技术的发展趋势给救护领域相关的知识和经验提供一个汇聚的可能性，从而更高效、轻便、精准地整合救护数据，并运用网络平台、一体化信息等数字技术组建数据库[34]。由于战争爆发的偶然性和升级智能装备的迫切性，一方面要从“深度学习-贪心算法”的升级入手，为未来战争做充分准备；另一方面需构建大型战地救护数据库，将研究数据与设备研发相结合，从而使设备具有应对现代战争的使用价值。此外，AI战地救护设备欠缺通用性和兼容性，无法实现灵活组装和拆卸，很难配合作战武器使用，增加了作战单位的困难。应针对AI设备的低智能化的问题，集中研发应用于实战的战地救护设备，力求经过10 a发展，实现以智能化舱、车、箱为主体，以智能随身装备为常备装备，预防与救护相结合通用的智能化装备体系。

4 展望

目前，AI技术尚处于弱智能时代，并不具备创造的功能，因此，现在的AI战地救护设备更多被应用在反映战地救护信息、分析客观数据等机械化领域。AI技术研发不能脱离现实战场需要，现实战场需求不断给AI技术完善提供新方向。但是，未来战场上离不开AI战地救护设备，它也将改变战地救护的方式和流程模式，并将推动医学的整体发展，重组医疗关系，同时也必将对部分战地救护人员产生影响。有理由相信AI技术将给未来战地救护以及未来战场带来革命性变化，是未来战地救护研究和改革的目标和方向。然而，我们也应注意AI技术作为一项新技术还未形成完善的算法模型，系统漏洞、设备故障和固件兼容性都给战地救护带来巨大的风险。因此，战场救援指挥官要保持冷静、克制的态度使用AI救援技术，不假思索、无适用范围的运用势必会造成无法估计的灾难性后果，AI制订救援方案必须由战场救援指挥官加以人工审核决策。

5 结语

随着AI技术与战争的紧密结合，战场离不开AI战地救护设备。在战场上AI技术具有两面性，不仅能伤害还能救护。AI技术作用在战地救护领域，可暂缓战场突发救护人员不足的情况。AI技术在战地救护中的应用理应是保障作战人员和救护人员的生命安全而不是取代救护人员，要遵循实事求是的原则进行具体设计，要符合以智能化战场为中心的现代战争救护模式的发展，以针对不同作战领域的卫勤保障成效为基础，对战场进行全面的、立体的、全程的救护，最大程度地减轻战地救护人员的工作负担，使其从危险环境中解放出来，将关注点放在伤员的护理和心理关怀上。相关社会机构应从技术研发和政策引导等方面解决AI技术在战场救护中存在的问题，克服技术瓶颈，降低生产资料消耗率。我军改革和转型建设发展正面临着高科技作战的严峻挑战，而军事现代化进程的实质就是军事装备的现代化和与时俱进。目前，应明确AI技术军事化用途的方式，并在保护军事人员身份秘密的基础上最大程度发挥大数据功能，以便更好地服务战场，全面实现AI技术融入军事医学应用，充分激活AI战地救护功能的巨大潜能。