_一種面向廣域電子健康保健的基于移動(dòng)多主體的分布式信息平臺(MADIP)_孫紅兵

1、一種面向廣域電子健康保健的基于移動(dòng)多主體的分布式信息平臺(MADIP)Chuan Jun Su(元智大學(xué)管理工程系，臺灣 桃園 中壢市遠(yuǎn)東路135號)摘要：電子健康保健的特點(diǎn)在于這是一項(xiàng)高度分布、特別費(fèi)力、具有移動(dòng)性的工作，而且還要從各種類型設(shè)備存取信息。當(dāng)前在移動(dòng)計(jì)算方面的發(fā)展與象移動(dòng)主體這樣普遍深入的主體技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合，將對未來的健康保健系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。文章介紹了一種基于移動(dòng)多主體的信息平臺(MADIP)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)，以適應(yīng)廣域(全國或主要城市)監(jiān)控環(huán)境高度分布的特點(diǎn)。并以構(gòu)建于MADIP之上的電子健康監(jiān)控系統(tǒng)為例證明了提出的方法。采用Aglets軟件開發(fā)包(ASDK)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)、概

2、念證明與評價(jià)。通過將所提出的平臺與輕質(zhì)、便攜的監(jiān)控器件(如便攜式生命體征監(jiān)控儀)相結(jié)合，能夠長期連續(xù)對病人進(jìn)行健康監(jiān)控而不妨礙其日?；顒?dòng)，也不會限制他們的靈活性，另外也可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源的優(yōu)化利用。關(guān)鍵詞： 移動(dòng)多主體， 分布式信息平臺，電子健康監(jiān)控，Aglets軟件開發(fā)包 (ASDK)Mobile multi-agent based, distributed information platform(MADIP) for wide-area e-health monitoringChuan Jun Su *Department of Industrial Engineering and Man

3、agement, Yuan Ze University, 135 Far-East Road,Chung-Li, Taoyuan, Taiwan, ROCAbstract：e-Health care is characterized by high degree of distributed, labor-intensive works, mobility, and information access from various types of devices. Current and emerging developments in mobile computing integrated

4、with developments in pervasive agent technologies such as mobile agent will have a radical impact on future health-care delivery systems. In this paper we present the design and architecture of a mobile multi-agent based information platform MADIP to support the intensive and distributed nature of w

5、ide-area (e.g., national or metropolitan) monitoring environment. To exemplify the proposed methodology, an e-health monitoring environment was built on top of MADIP as an illustration. Aglets Software Development Kit (ASDK) was adopted for prototyping, concept-proofing, and evaluation. By integrati

6、ng the proposed platform with light-weight, portable monitoring devices (e.g., portable vital sign monitor), continuous long-term health monitoring can be performed without interfering with the patients everyday activities and without restricting their mobility. The optimal utilization of medical re

7、sources can be also achieved.1. 簡介Internet技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)了近年來的增長。電子健康就是使Internet支持各種健康保健信息、產(chǎn)品、技術(shù)以及(或)服務(wù)。特別地，電子健康空間可以分為三個(gè)不同的段：內(nèi)容、商業(yè)、聯(lián)通性?，F(xiàn)在電子健康迅速發(fā)展，進(jìn)入新的時(shí)代，開拓了保健空間，支持基于Internet的保健服務(wù)。電子健康保健表示記錄、測量、監(jiān)控、管理并通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)面向特殊條件的病人提供保健服務(wù)。當(dāng)前在電子醫(yī)療領(lǐng)域，作為使用信息系統(tǒng)的電視醫(yī)療系統(tǒng)，能夠最大限度促進(jìn)健康保健信息、臨床信息、護(hù)理信息及醫(yī)療記錄的異地收集、傳遞與通信2。電視醫(yī)療系統(tǒng)已經(jīng)成為非常有前途的

8、工具，能方便象專家、病人等用戶交換信息，同時(shí)也為病人與醫(yī)師提供遠(yuǎn)程會診。電視醫(yī)療系統(tǒng)的出現(xiàn)促進(jìn)了電子健康領(lǐng)域許多醫(yī)療活動(dòng)的整合；但這些系統(tǒng)對提供廣域電子健康監(jiān)控效率低下，因?yàn)檫@些系統(tǒng)的客戶機(jī)一般是移動(dòng)的且?guī)捿^低、等待時(shí)間長、異步處理及不穩(wěn)定的連接通信環(huán)境，而且服務(wù)器也是分布的、異構(gòu)的。移動(dòng)主體（MA）更適合本文系統(tǒng)，因?yàn)镸A提供功能強(qiáng)大而高效的適于分布式、異構(gòu)環(huán)境的應(yīng)用開發(fā)機(jī)制。為了處理日益增長的大量電子健康監(jiān)控案例的數(shù)據(jù)/資源，必須執(zhí)行許多任務(wù)。移動(dòng)主體技術(shù)提供了自動(dòng)執(zhí)行這些任務(wù)的可能，基本不需要人工干預(yù)。這樣可以使醫(yī)療人員關(guān)注其他活動(dòng)而節(jié)省寶貴的醫(yī)療資源。移動(dòng)主體技術(shù)提供了一些基本功能，

9、如創(chuàng)建、移動(dòng)及執(zhí)行移動(dòng)主體，還提供了包括主體安全與管理的特殊功能。移動(dòng)主體的優(yōu)點(diǎn)在于它克服了客戶端設(shè)備的局限性，具有可定制性 、高度安全性、異構(gòu)性、自治計(jì)算、局部數(shù)據(jù)的存取及互操作性：克服客戶端設(shè)備的局限性如通信延遲和吞吐量，內(nèi)存大小，處理能力，以及小型存儲，如果agent在靠近數(shù)據(jù)源處執(zhí)行就能夠解決這些局限性。例如，如果需要按照一種算法搜索一個(gè)數(shù)據(jù)庫，和遠(yuǎn)程存取數(shù)據(jù)相比，向數(shù)據(jù)庫派送agent能提高搜索的性能。此外，本地計(jì)算機(jī)可能沒有足夠的數(shù)據(jù)存儲空間暫時(shí)存放大量數(shù)據(jù)，沒有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬或處理能力。定制它對于傳統(tǒng)客戶機(jī)-服務(wù)器模式是相對比較難以適應(yīng)頻繁的變化，但能方便地根據(jù)用戶需要定制移動(dòng)主

10、體，并將其發(fā)送給服務(wù)器執(zhí)行定制的需求。在本研究中，用SQL向目標(biāo)MA服務(wù)器發(fā)送請求。MA服務(wù)器代表表示一個(gè)接受并執(zhí)行agents的處理器。更高的生存能力因?yàn)閍gents傳送將代碼和狀態(tài)壓縮在一起的移動(dòng)主體，與客戶機(jī)-服務(wù)器模式相比，他們有一個(gè)更高程度的生存能力。異步和自主計(jì)算在用戶要求方面，移動(dòng)性越來越重要。作業(yè)從移動(dòng)設(shè)備開始執(zhí)行，當(dāng)用戶斷開后往往需要繼續(xù)執(zhí)行。而這可以讓網(wǎng)路上的固定的主體來完成，而讓即使用戶斷線也追蹤業(yè)主任務(wù)的移動(dòng)主體來完成就更加方便。當(dāng)用戶重新上線，移動(dòng)主體從當(dāng)前位置重新執(zhí)行。移動(dòng)agent能夠異步、自主作用于他們的執(zhí)行環(huán)境，他們只是在不斷在追求自己的目標(biāo)。本地?cái)?shù)據(jù)訪問和互

11、操作移動(dòng)主體在本地訪問數(shù)據(jù)，至少有兩個(gè)好處：（1）低的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸；（2）更好地利用網(wǎng)絡(luò)資源。移動(dòng)主體在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部移動(dòng)遵循有關(guān)主體傳輸、交互、及安全的協(xié)議，以確?？赡懿捎貌煌僮飨到y(tǒng)的移動(dòng)主體間的互操作。1.1 移動(dòng)主體系統(tǒng)幾個(gè)關(guān)注移動(dòng)主體（MA）的研究項(xiàng)目可被視為一個(gè)分布式環(huán)境的新興的設(shè)計(jì)范例。Picco概述了有關(guān)移動(dòng)性的基本特性，這是作為對移動(dòng)性的核心支持，以確保新范例可以處理遇到的各種問題。文章5研究了鼓勵(lì)MA應(yīng)用的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，如分散處理、更好利用通信資源，最顯著的特點(diǎn)是支持與人類用戶交互的設(shè)計(jì)應(yīng)用。Vuong和Ivanov在支持程序移動(dòng)性能力上研究和對比了Java和Wave這兩個(gè)系統(tǒng)。Ja

12、va提供了最有吸引力的語言和環(huán)境有益的結(jié)合，以擴(kuò)展移動(dòng)智能主體的執(zhí)行，而另一種新的編程范式Wave，直接支持任意知識網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和處理。Lange和Oshima對網(wǎng)絡(luò)中的三種分布式計(jì)算范式clientserver、code-on-demand、和移動(dòng)主體作了一個(gè)比較，他們也對在分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中使用移動(dòng)agent的好處作了描繪。Naylor等人給出這樣的概括，每個(gè)開發(fā)的MA環(huán)境都擁有自己的功能：互操作性，遷移方案，所用的語言，便于執(zhí)行和其他許多功能。開發(fā)者必須按照項(xiàng)目的要求和目標(biāo)選擇其中一個(gè)。Naylor對Voyager、JATLite和IBM的Aglets軟件開發(fā)工具(ASDK)這三個(gè)移動(dòng)a

13、gent開發(fā)工具包進(jìn)行了評價(jià)。 其中ASDK被推薦為最適合做系統(tǒng)原型設(shè)計(jì)。德國弗里德理西席勒·耶拿大學(xué)開發(fā)的Tracy工具包在移動(dòng)主體研究領(lǐng)域也得到了普及。 Hohl在他的網(wǎng)站匯編并列出了72個(gè)有用的移動(dòng)主體系統(tǒng)，包括Aglet, Concordia, Odyssey, Voyager等。表1總結(jié)了研究與應(yīng)用中常用的移動(dòng)主體系統(tǒng)。文章1115的許多作者已經(jīng)討論了移動(dòng)主體在電子商務(wù)(EC)中的廣泛應(yīng)用。然而，很少有人致力于解決當(dāng)前健康保健業(yè)的問題。2 需求分析和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1 需求分析傳統(tǒng)的健康監(jiān)測是費(fèi)時(shí)和昂貴的過程，需要病人經(jīng)常訪問醫(yī)院。這對一些經(jīng)常要走較長路途去醫(yī)院或診所的居民（例

14、如老年人、做手術(shù)的病人、孕婦等）是不方便的。然而，這些人群通常需要頻繁的檢查生命體征(如心率、溫度、脈搏、血壓等)，以確保他們的健康狀況。隨著這部分人口的增長，電子健康保健正面臨著深刻的挑戰(zhàn)，以提供更完善的公共醫(yī)療服務(wù)，特別是在生命體征監(jiān)測方面。此外，數(shù)量不足的醫(yī)務(wù)人員還得每周7天，每天24小時(shí)坐在監(jiān)測中心對著監(jiān)視器忙于觀測生理參數(shù)。監(jiān)測任務(wù)對醫(yī)務(wù)人員而言是一項(xiàng)繁瑣的工作，他們要同時(shí)審核和解釋大量在監(jiān)控過程中關(guān)于病人的信息、履行診斷任務(wù)以及確認(rèn)治療方案。對于每個(gè)醫(yī)務(wù)人員監(jiān)控著多個(gè)病人這種情況的復(fù)雜性提高了，盡管隨著病人的數(shù)量起伏而醫(yī)務(wù)人員嚴(yán)重不足，醫(yī)院工作人員也沒有辦法從這個(gè)常規(guī)而費(fèi)時(shí)的任務(wù)中

15、解脫出來。醫(yī)務(wù)人員必須判別關(guān)鍵情況，有時(shí)需要做出關(guān)鍵的決定。因此，目前迫切需要開發(fā)出一套系統(tǒng)，能自動(dòng)和自主地對經(jīng)常移動(dòng)、處于低帶寬、高延遲、異步操作且不穩(wěn)定的連接環(huán)境的用戶進(jìn)行廣域健康監(jiān)測。此外，該系統(tǒng)還需要適應(yīng)廣域健康監(jiān)測數(shù)據(jù)是貯存和分布在異構(gòu)的本地服務(wù)器中的情況。為了滿足以上要求，本文提出了一個(gè)移動(dòng)主體信息平臺MADIP。在這樣的平臺下，允許移動(dòng)主體代表醫(yī)務(wù)人員的工作，以搜集分布用戶的生命體征數(shù)據(jù)，并自發(fā)地將不正常狀況實(shí)時(shí)地通知相關(guān)醫(yī)師。2.2 MADIP框架MADIP由運(yùn)行主體平臺的主機(jī)和運(yùn)行支撐服務(wù)如目錄主體及命名主體的主機(jī)組成。目錄主體通過該環(huán)境中其他主體提供的服務(wù)提供監(jiān)督控制。它可

16、作為“黃頁”，用于對其它主體進(jìn)行注冊。其他主體可查詢目錄主體，以了解環(huán)境中能夠提供的各類服務(wù)。所有主體都要在目錄主體中登記，以提供MADIP中其他主體協(xié)作所需的服務(wù)。命名主體通過對位于不同的主機(jī)主體的存取提供監(jiān)督管理。獲取主體商?；谥黧w擁有的目錄，包括運(yùn)行的主體的傳輸?shù)刂?，命名向其他主體提供了“白頁服務(wù)”。MADIP中的所有主體必須向命名主體登記注冊，以便在激活前獲得主體標(biāo)識符。主體平臺充當(dāng)主體的執(zhí)行環(huán)境，對主體進(jìn)行控制：主體的創(chuàng)建、執(zhí)行、傳輸及終止。主體平臺能動(dòng)態(tài)地在環(huán)境中加入或移除。這使得大規(guī)模、甚至在互聯(lián)網(wǎng)上廣泛裝置。此外，外部服務(wù)，如短信、傳真等，還可以安裝和集成到環(huán)境中。通過這些外

17、部服務(wù)的使用，主體可與主體環(huán)境外的系統(tǒng)進(jìn)行通信。MADIP在感知上是開放的，主體平臺可以不需系統(tǒng)管理員干預(yù)自動(dòng)加入和離開環(huán)境。主體平臺可以安裝在服務(wù)器、臺式電腦和像筆記本電腦、掌上電腦這樣的移動(dòng)設(shè)主機(jī)1(服務(wù)器)主機(jī)2網(wǎng)絡(luò)命名主體外部服務(wù)有線連接主體平臺主機(jī)4主體平臺主體平臺主體平臺主體平臺目錄主體備上。對外服務(wù)使主體能和主體環(huán)境以外的系統(tǒng)通信，也可以被安裝在主體環(huán)境中。圖1描繪了提出的MADIP的總體框架。主機(jī)6無線連接醫(yī)生主體圖1 MADIP總體框架2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提出的MADIP是建立在上一節(jié)中所提到的環(huán)境之上的，這適合在一個(gè)異構(gòu)環(huán)境、像互聯(lián)網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境上操作，以提供廣域（國家或大都

18、市范圍）空間的健康監(jiān)測服務(wù)或其他類型的監(jiān)測服務(wù)。MADIP由兩種類型的主體組成：(1) 靜態(tài)主體(SA)，給移動(dòng)主體提供資源和設(shè)施；(2)移動(dòng)主體（MA），利用這些資源在網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)，自主地工作并可能與其它主體或主機(jī)系統(tǒng)通信。主體間使用異步通信信道“黑板”進(jìn)行通信，黑板是由主體平臺提供支持，并擔(dān)當(dāng)一個(gè)主體信箱的作用。信息的傳送不是自動(dòng)化的；主體為了得到信息必須定期檢查黑板。黑板允許存儲任何類型的對象，如字符串、圖像、XML、電子郵件等。6個(gè)主要結(jié)構(gòu)特征用來區(qū)分提出的MADIP:(1)用戶接口主體；(2)主體服務(wù)；(3)資源主體；(4)醫(yī)生主體；(5)診斷主體；(6)數(shù)據(jù)服務(wù)主體以

19、及(7)對外服務(wù)。圖2給出了這個(gè)平臺的移動(dòng)主體體系結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的每一個(gè)組成部分和它的一般活動(dòng)和宗旨敘述如下。主體平臺數(shù)據(jù)服務(wù)主體服務(wù)知識庫數(shù)據(jù)庫醫(yī)生主體用戶接口主體資源主體診斷主體MA：移動(dòng)主體SA：靜態(tài)主體信息傳輸服務(wù)圖2 MADIP平臺的移動(dòng)主體體系結(jié)構(gòu)接口主體(UIA)用戶接口主體是一種靜態(tài)主體，是連接主機(jī)與用戶的橋梁。UIA充當(dāng)異構(gòu)主體和應(yīng)用程序間通信的解釋器，它接受UI/應(yīng)用程序的請求并喚醒內(nèi)部服務(wù)。因此，UIA是一個(gè)訪問式控制機(jī)構(gòu)，在啟動(dòng)主體服務(wù)前對用戶進(jìn)行鑒別。UIA要在數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用層之前負(fù)責(zé)對移動(dòng)主體或診斷主體的結(jié)果作最后陳述。2.3.2 主體服務(wù)主體服務(wù)可以解釋為前述的某種形

20、式的主體執(zhí)行環(huán)境。它提供了基礎(chǔ)服務(wù)，像主體間通信這樣的基于主體的應(yīng)用可以使用這些服務(wù)。通過專用的主體API提供這些服務(wù)，而且隨時(shí)都能得到這些服務(wù)。主體包含通信意味著主體遷移到其他主機(jī)，并具有查找服務(wù)和安全特性。主體API將檢查提交的代碼，以保證它符合有關(guān)議定，并沒有違反安全策略?；谥黧w創(chuàng)建者的身份，也可能在這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生一些主體憑證，作為主體一部分來傳送，以讓其他實(shí)體準(zhǔn)確地識別。這能夠阻止執(zhí)行應(yīng)用程序的移動(dòng)主體訪問像文件系統(tǒng)這樣的系統(tǒng)資源。2.3.3 資源主體資源主體是另一種類型的靜態(tài)主體，通常資源主體在更高層次上的信任及協(xié)調(diào)從移動(dòng)主體到主機(jī)獲得資源。資源主體的“靜態(tài)”是因?yàn)樗麄儧]有能力遷移；

21、他們通常位于主機(jī)并提供專家咨詢或在本地服務(wù)。因此，他們也被認(rèn)為是安全的并允許訪問主機(jī)資源。在提出的平臺中，資源主體在與主機(jī)資源動(dòng)態(tài)的連接中起著重要作用。通過資源主體，移動(dòng)主體能夠訪問主機(jī)系統(tǒng)的資源。資源主體，資源主體將取代網(wǎng)站，以架起用戶與數(shù)據(jù)庫間的橋梁。2.3.4 醫(yī)師主體醫(yī)師主體是醫(yī)療人員所使用的移動(dòng)主體。醫(yī)師主體是一個(gè)電腦程序，可以幫助醫(yī)務(wù)人員履行他們的任務(wù)。醫(yī)師主體使醫(yī)務(wù)人員能夠虛擬實(shí)時(shí)監(jiān)測病人的病況。在這個(gè)單元，醫(yī)務(wù)人員可以使用自己的移動(dòng)設(shè)備（如掌上電腦、智能手機(jī)等）激發(fā)醫(yī)師主體以代表他們。為激活醫(yī)師主體，必須將它發(fā)送到具體的主體平臺。該主體平臺利用憑證對傳來的醫(yī)師主體進(jìn)行驗(yàn)證，并確

22、定其享有的特權(quán)。然后分派線程來執(zhí)行醫(yī)師主體的代碼。隨后通過無線局域網(wǎng)醫(yī)師主體將被發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)或醫(yī)院里的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。連到互聯(lián)網(wǎng)后，醫(yī)師主體將依靠給定臨床病例的特點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行分配的任務(wù)。醫(yī)師主體專門用于數(shù)據(jù)采集，在網(wǎng)絡(luò)漫游以收集有關(guān)的生理數(shù)據(jù)，并隨后攜帶收集到的資料返回主機(jī)服務(wù)器。2.3.5 診斷主體在提出的平臺里，診斷主體可以被視為一個(gè)數(shù)據(jù)分析引擎。它能夠分析從生命體征監(jiān)測器或其他電子監(jiān)控裝置收集到的數(shù)據(jù)。診斷主體的首要任務(wù)是檢查所收集的資料，并與病人的個(gè)人檔案進(jìn)行比較，檔案中可以儲存異常病人的標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)醫(yī)師、治療歷史和其他個(gè)人資料。在探測到異常時(shí)，診斷主體將利用像短信或蜂窩電話這樣的對外服務(wù)，通知

23、個(gè)人檔案里指派的相關(guān)醫(yī)師采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。2.3.6 數(shù)據(jù)服務(wù) 顯然每個(gè)人都是具有個(gè)性特點(diǎn)、并發(fā)癥和疾病的個(gè)別案例。為了提高提出平臺的性能，需要在平臺中加入數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)服務(wù)包括兩個(gè)資料庫：“用戶概況”和“數(shù)據(jù)”。用戶概況包括既往病歷與醫(yī)師確定的異常標(biāo)準(zhǔn)，而數(shù)據(jù)倉庫是一個(gè)數(shù)據(jù)庫，其中記錄保存了所有生命體征。數(shù)據(jù)倉庫也被用來跟蹤系統(tǒng)的事件、操作及系統(tǒng)中的主體，并對與用戶相關(guān)的活動(dòng)與資源信息進(jìn)行儲存與操作。信息的關(guān)注，活動(dòng)和資源與用戶。本地主體服務(wù)器收集生命體征數(shù)據(jù)，從用戶和傳送，以資源主體，隨后貯存在數(shù)據(jù)儲存庫。本地主體服務(wù)器收集用戶的生命體征數(shù)據(jù)并送到資源主體，保存到數(shù)據(jù)倉庫。一份生命體征的備份

24、數(shù)據(jù)也隨著用戶概況也被送往診斷主體進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查。2.3.7 外部服務(wù)外部服務(wù)包括環(huán)境的硬件和服務(wù)，其中包括移動(dòng)電話、電子郵件和短信息服務(wù)等。外部服務(wù)是一個(gè)可擴(kuò)展的不同情況的應(yīng)用組件。將輸入的生理數(shù)據(jù)與用戶的個(gè)人檔案比較后如果發(fā)現(xiàn)用戶的異常，診斷主體將啟動(dòng)外部服務(wù)，以及時(shí)通知負(fù)責(zé)的醫(yī)師。在提出的MADIP中，賦予每個(gè)主體專門的能力和目標(biāo)，以代替醫(yī)師或使用者執(zhí)行任務(wù)。圖3描述了一個(gè)由一個(gè)醫(yī)生和兩個(gè)用戶構(gòu)成的應(yīng)用范例的MADIP的完整操作。3 原型本節(jié)介紹了第一階段的MADIP原型制作，利用IBM的aglets軟件開發(fā)工具包(ASDK)對該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了設(shè)計(jì)與測試。ASDK提供了一個(gè)用純jav

25、a語言開發(fā)的移動(dòng)主體框架，便于利用移動(dòng)主體結(jié)構(gòu)開發(fā)分布式應(yīng)用程序。aglet的名字是組合“agent”和“applet”而得到的。Applet是基于事件驅(qū)動(dòng)并提供方法，程序員可以忽略以控制其生命周期。ASDK提供面向流動(dòng)性和觸發(fā)流動(dòng)的框架。圖4給出了原型的整體結(jié)構(gòu)。在服務(wù)器方面，有aglet的主機(jī)（主體服務(wù)器）和儲存用戶檔案及記錄生命體征的數(shù)據(jù)庫。3.1 硬件與軟件配置創(chuàng)建原型的機(jī)器預(yù)裝了Windows XP，并安裝了JavaTM 2標(biāo)準(zhǔn)版開發(fā)套件(J2SDK)。采用微軟的SQL Server 2000個(gè)人版作知識庫數(shù)據(jù)服務(wù)器。安裝了稱作Java數(shù)據(jù)庫連接器(JDBC)的中間層驅(qū)動(dòng)以訪問知識庫

26、數(shù)據(jù)服務(wù)器。Aglet API和ASDK 版本能夠使用，可以從. net/projects/aglets自由下載。表2歸納了原型系統(tǒng)的硬件和軟件配置。圖3 一個(gè)醫(yī)生和兩個(gè)用戶構(gòu)成的應(yīng)用范例的MADIP完整操作運(yùn)行時(shí)間運(yùn)行時(shí)間圖4 原型的完整結(jié)構(gòu)3.2. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 在原型機(jī)中創(chuàng)建了臺北醫(yī)院及高雄醫(yī)院兩個(gè)數(shù)據(jù)庫。每個(gè)數(shù)據(jù)庫由三個(gè)表組成，即醫(yī)院、病人的狀況以及個(gè)人概況?！搬t(yī)院”包括醫(yī)院ID號和它的名稱，“病人狀況”包括病人的生理參數(shù)，“個(gè)人概況”包含病人的歷史和異常指導(dǎo)。表3給出了數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。表3 原型系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)4. 方案實(shí)現(xiàn)與使用本研究設(shè)計(jì)和開發(fā)一種基于信息平臺的移動(dòng)主體，以支持健康保健監(jiān)控

27、環(huán)境的高度分布特點(diǎn)。不管在何時(shí)何地，都允許醫(yī)師獲取病人的情況，也允許病人檢查他們的生命體征。在臺灣桃園縣武裝部隊(duì)總醫(yī)院的協(xié)助下進(jìn)行了典型的試驗(yàn)。原型試驗(yàn)中創(chuàng)建和測試了兩種類型的用戶：醫(yī)務(wù)人員（醫(yī)生）和經(jīng)常需要監(jiān)測健康狀態(tài)的患者(用戶)。在本節(jié)中，我們用這兩種類型的用戶描述了實(shí)施的方案。12.顯示數(shù)據(jù)1.發(fā)出命令2.發(fā)出任務(wù)10.數(shù)據(jù)通知醫(yī)生主體資源主體9.數(shù)據(jù)送黑板11.數(shù)據(jù)檢查主體服務(wù)器4.數(shù)據(jù)請求3.請求通知知識庫服務(wù)器7.數(shù)據(jù)通知5.數(shù)據(jù)集病人狀態(tài)/個(gè)人資料8.數(shù)據(jù)檢查6.數(shù)據(jù)送黑板用戶接口主體圖5醫(yī)生視角的范例4.1. 方案1: 醫(yī)生視角現(xiàn)在是王博士為他的病人實(shí)施例行檢查的時(shí)候。通過他

28、的掌上電腦或移動(dòng)電話的用戶界面，他利用UIA進(jìn)行干預(yù)并提出請求（圖5的第1步），以收集他的病人最近的健康資料。接到請求后，UIA將任務(wù)通過本地主體服務(wù)器發(fā)送到醫(yī)師主體(移動(dòng))( 圖5第2步）。然后王博士關(guān)掉他的裝置，繼續(xù)從事他的日常工作。同時(shí)醫(yī)師主體代表王博士在合適的移動(dòng)主體網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)，以獲取病人的資料。當(dāng)找到擁有所需資料的主體服務(wù)器時(shí)，醫(yī)生主體將向資源主體發(fā)出一個(gè)請求以檢索數(shù)據(jù)(圖5步驟3)。醫(yī)師主體將繼續(xù)提供信息，直到它查完網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)。接到請求后，資源主體要核實(shí)是否允許醫(yī)師主體訪問請求的數(shù)據(jù)。如果核查通過后，資源主體要檢索請求的數(shù)據(jù)集（圖5步驟4和5）并將該數(shù)據(jù)集送到黑板，以讓醫(yī)師主體存

29、取(圖5第6步)。醫(yī)師主體沿著網(wǎng)絡(luò)遷移并對送到黑板的有用數(shù)據(jù)集進(jìn)行存取(圖5步驟7和8)。當(dāng)醫(yī)師主體獲得所有需要的數(shù)據(jù)，它會返回當(dāng)初創(chuàng)建它的主體服務(wù)器，并將所收集的數(shù)據(jù)放到黑板上(圖5第9步)。與此同時(shí)它會通知UIA，數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好(圖5第10步)。當(dāng)王博士回來用他的裝置上線后，UIA從黑板取出數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)顯示出來(圖5步驟11和12)。 4.2. 方案1: 執(zhí)行在實(shí)施中我們用3個(gè)不同的端口號：4434、5434和6434創(chuàng)建了三個(gè)Tahiti。最低的Tahiti窗口表明，這是一個(gè)本地主機(jī)（端口4434 ），而另兩個(gè)Tahiti窗口代表網(wǎng)絡(luò)上其他主機(jī)，如圖6所示。 圖6 三個(gè)Tahiti同時(shí)運(yùn)行

30、 圖7 例1UIA主界面 圖 8. 監(jiān)控所有病人的數(shù)據(jù)并送給醫(yī)生主體當(dāng)一名醫(yī)生希望監(jiān)測他的病人的狀態(tài)，他/她首先創(chuàng)建PUI Aglet，如圖7所示。醫(yī)師有選擇的余地選取圖8所描繪的所有的病人或某個(gè)特定的病人，因?yàn)橐O(jiān)控他負(fù)責(zé)的所有病人或某一需要關(guān)注的特定病人（例如H225478946 ）。按下“開始監(jiān)測”按鈕，Tahiti顯示器就顯示了UIA的當(dāng)前狀態(tài)，然后啟動(dòng)醫(yī)師主體并派遣到網(wǎng)絡(luò)上，以執(zhí)行分配的任務(wù)，圖9所示。圖10表示，當(dāng)在數(shù)據(jù)庫中檢查請求的數(shù)據(jù)是否存在時(shí)，醫(yī)師主體請求數(shù)據(jù)和資源主體驗(yàn)證醫(yī)師主體身份。如果身份許可且數(shù)據(jù)存在于數(shù)據(jù)庫中，資源主體就檢索數(shù)據(jù)并將它傳給醫(yī)師主體。醫(yī)師主體帶著收集到

31、的數(shù)據(jù)，并返回創(chuàng)建它的UIA。隨后UIA通知醫(yī)師，數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好，并請他仔細(xì)檢查。醫(yī)師一旦檢查病人的狀況，就會顯示病人H225478946 的生命體征信息，見圖11。圖9 UIA監(jiān)控當(dāng)前狀態(tài)并派遣一個(gè)醫(yī)生主體圖10 醫(yī)生主體與資源主體的協(xié)作圖11醫(yī)師主體帶著收集到的數(shù)據(jù)，并返回創(chuàng)建它的UIA4.3. 方案2: 用戶視角當(dāng)史密斯先生在看CNN新聞時(shí)，他打開他的便攜式生命體征監(jiān)測儀以檢查他的健康狀況(血壓、體溫、脈搏，心率等)。經(jīng)過檢查，他用他的PDA上的UIA向本地主體服務(wù)器注冊。接著將生理數(shù)據(jù)傳送給本地主體服務(wù)器的資源主體（圖12的步驟A）。資源主體將數(shù)據(jù)存到本地?cái)?shù)據(jù)服務(wù)器，檢索史密斯先生的個(gè)

32、人概況(圖12步驟B、C)，隨后將數(shù)據(jù)及概況的拷貝發(fā)送到診斷主體(圖12步驟D)。接著將這些數(shù)據(jù)與存有史密斯先生的異常標(biāo)準(zhǔn)的概況進(jìn)行對比檢查。如果探測到異常，診斷主體將立即通知相關(guān)醫(yī)師，并使用外部服務(wù)如短信、移動(dòng)電話、或電子郵件，給出基于過去醫(yī)療方案的合適的操作建議(圖12步驟E)。生命體征監(jiān)控器應(yīng)用用戶接口主體基于知識的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器資源主體手機(jī)用戶數(shù)據(jù)C.存儲用戶數(shù)據(jù)診斷主體主體服務(wù)器A.傳輸用戶數(shù)據(jù)D發(fā)送用戶數(shù)據(jù)圖12 從用戶角度的示例(服務(wù)器側(cè)實(shí)體交互) 圖13 例2UIA主界面 圖14 通知資源主體準(zhǔn)備更新數(shù)據(jù)4.4. 方案2: 執(zhí)行史密斯先生要更新他剛得到的生命體征數(shù)據(jù)。通過激活安裝

33、在其移動(dòng)設(shè)備中的MADIP，將數(shù)據(jù)從生命體征監(jiān)測器傳到移動(dòng)設(shè)備并在UIA(GUIAglet)顯示，如圖13。接著UIA開始通知資源主體準(zhǔn)備更新史密斯先生的數(shù)據(jù)，見圖14。接到UIA的通知，資源主體更新史密斯先生的數(shù)據(jù)，并將一份拷貝連同史密斯個(gè)人概況送給診斷主體。然后診斷主體準(zhǔn)備檢查史密斯先生的生命體征數(shù)據(jù)，見圖15一旦檢測到異常情況，診斷主體立即將有關(guān)情況通過對外服務(wù)報(bào)告給相應(yīng)的醫(yī)師。診斷主體完成他的工作后資源主體更新史密斯的數(shù)據(jù)。當(dāng)診斷主體完成了數(shù)據(jù)核對，它就與資源主體聯(lián)系。最終，資源主體執(zhí)行數(shù)據(jù)更新，如圖16。圖15 診斷主體準(zhǔn)備檢查生命體征數(shù)據(jù)圖16 資源主體執(zhí)行數(shù)據(jù)更新5. 結(jié)論與將來

34、的工作5.1. 結(jié)論 MADIP或相似系統(tǒng)的開發(fā)對未來的健康保健監(jiān)測將是很關(guān)鍵的。從醫(yī)務(wù)人員角度來看，代替日常病人的監(jiān)控任務(wù)，可以減少工作量。而從病人的角度看，通過即時(shí)移動(dòng)及主體間可靠通信，病人護(hù)理可以得到改善。事實(shí)上，通過方便的信息交換還可以提高效率，因?yàn)橛行┕潭ǖ臄?shù)據(jù)只收集一次，在搜索誤放數(shù)據(jù)方面花費(fèi)很少的時(shí)間。最終，由于消除手寫記錄、臨床報(bào)告、以及醫(yī)療差錯(cuò)等而減少了文件編檔。MADIP給病人監(jiān)護(hù)中遇到的大量數(shù)據(jù)的整合和分析帶來新的契機(jī)。它不僅要在互聯(lián)網(wǎng)上查詢有關(guān)個(gè)人醫(yī)療歷史的醫(yī)療信息，同時(shí)還要監(jiān)測病人狀況，以提醒使用者健康紀(jì)錄不一致的地方和不健康的發(fā)展趨勢。它明確提出了一種革新方法，有力

35、地協(xié)助衛(wèi)生保健從業(yè)者通過收集、過濾和審查病人的有關(guān)資料，提供基本的診斷并提出建議操作。 但是實(shí)驗(yàn)也暴露了三個(gè)問題，這也是我們未來需要解決的：(1)需要先進(jìn)的診斷推理機(jī)：在實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)中診斷只是簡單地將生命體征監(jiān)測數(shù)據(jù)與醫(yī)生給出的相當(dāng)原始的準(zhǔn)則進(jìn)行對比(例如收縮壓<120毫米汞柱，舒張壓<80毫米汞柱，脈搏:60-80次/ min等)，因此產(chǎn)生了許多虛假警報(bào)。病人常常在測量當(dāng)天不可避免地喝咖啡、抽煙、吃類交感的非處方藥或激烈的運(yùn)動(dòng)，于是許多假警報(bào)被送給醫(yī)師。因此在MADIP中需要開發(fā)并集成更實(shí)用的指南和高級的診斷推理機(jī)。(2)安全和隱私：當(dāng)個(gè)人通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞健康資訊時(shí)，嚴(yán)重關(guān)注是否會向

36、他人泄露信息，并受到到保護(hù)而免受攻擊。和電子商務(wù)領(lǐng)域類似，用戶在使用該系統(tǒng)時(shí)會猶豫不決，除非安全和隱私問題得到很好的解決。ASDK中引入了一個(gè)稱作“基于能力機(jī)制”的基本安全機(jī)制，禁止aglets鏈接到任何動(dòng)態(tài)鏈接庫，以提供一些安全控制機(jī)制。更加穩(wěn)健和全面的安全機(jī)制必須納入MADIP。 5.2. 將來的工作移動(dòng)多主體系統(tǒng)極大地影響衛(wèi)生保健監(jiān)測的過程甚至是結(jié)果。創(chuàng)新和評價(jià)齊頭并進(jìn)是必要的，下一個(gè)合理的步驟就是對典型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評估。設(shè)計(jì)一個(gè)開放的和可擴(kuò)展的監(jiān)控平臺，這樣的平臺允許直接納入先進(jìn)的模塊并平穩(wěn)擴(kuò)大健康監(jiān)測的覆蓋范圍。例如在MADIP中，診斷主體起著關(guān)鍵作用，僅僅基于一些簡單的規(guī)則是難以執(zhí)行診

37、斷任務(wù)的。通過在MADIP中整合先進(jìn)的診斷方法，診斷主體的功能能夠得到提高。作為本項(xiàng)工作的基本擴(kuò)展，將研制魯棒性的診斷算法，以使診斷準(zhǔn)確率達(dá)到理想水平，并將其與提出的系統(tǒng)相結(jié)合以增強(qiáng)診斷主體的功能，并最終增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的性能。另一個(gè)有待解決的關(guān)鍵問題是系統(tǒng)的安全性。主體范例中移動(dòng)性的優(yōu)點(diǎn)有助于我們開發(fā)分布式的衛(wèi)生保健系統(tǒng)，并得到大量移動(dòng)客戶。但它也是開放的系統(tǒng)，容易遭到惡意實(shí)體的攻擊。我們采用IBM的ASDK作為我們原型設(shè)計(jì)的工具，它具有內(nèi)置式的基本安全機(jī)制。然而，移動(dòng)主體是一種基于信任的范例；安全問題是隱含的，也是接收和均勻傳輸?shù)恼系K。需要在MADIP中開發(fā)并集成魯棒性的主體安全框架，以控制風(fēng)

38、險(xiǎn)和減輕惡意實(shí)體所造成的威脅。鳴謝：感謝桃園武裝部隊(duì)總醫(yī)院的支持，他們熱心提供生命體征監(jiān)測指導(dǎo)準(zhǔn)則和設(shè)備。特別感謝許多ERP/MC實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生，他們對原型系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和測試。沒有他們的幫助，對提出的研究所做的實(shí)驗(yàn)就不可能成功。 參考文獻(xiàn)：1 B. Stan, Evolution of the eHealth space, Pharmaceutical Executive 2000, ABI/INFORM Global 2000, pp. 814.2 M. Maheu, P. Whitten, A. Allen, E-Health, Telehealth, and Telemedicine.

39、A Guide to Start-up and Success, Jossey-Bass W. Wiley Company, 2001.3 G.P. Picco, Mobile agents: an introduction, Microprocessors and Microsystems 25 (2001) 6574.4 S.T. Vuong, I. Ivanov, Mobile Intelligent Agent System: Wave vs. JAVA, etaCOM 96, in: The First International Conference on Emerging Tec

40、hnologies and Applications in Communications, Portland, May 1996.5 M.J. Mendes, F.M. Silva, Mobile agents in autonomous decentralized systems, ISADS (1999) 258260.6 D.B. Lange, M. Oshima, Programming and Deploying Java Mobile Agents with Aglets, Addison Wesley Longman, Inc., 1998.7 M. Naylor, et al.

41、, Enhancing network management using mobile agents, in: Proceedings of the 7th IEEE International Conference and Workshop on the Engineering of Computer Based Systems.8 M. Naylor, The Use of Mobile Agents in Network Management Applications, Master thesis, Napier University, 2000.9 P. Braun, C. Erfurth, W.R. Rossak, An introduction to the Tracy mobile agent system, Technical Report No. 2000/24: Friedrich Schiller University of Jena, Computer Science Department, 2000.10 F. Hohl,