近日，图灵人工智能研究院（南京）有限公司申请的“基于人体表征判别新冠感染的方法、系统”专利公布。
摘要显示，本发明包括根据获取的目标人员音频集，生成目标人员音频模态特征向量；对待识别的特征向量进行梅尔倒谱变换；基于采样比例对咳嗽音频频谱特征向量进行分割获得表征咳嗽音频的分割特征向量后将其映射为嵌入向量；输出判别目标人员新冠感染的概率结果。
本发明在实际的防疫场景中提出了在多头注意力机制中双向计算的方式，在新冠感染判别的过程中保留了音频特征的位置信息，使得模型能够在不同的角度上学习咳嗽音频的内在联系。
目前，该专利仅在公布阶段还尚未授权。据公示的发明专利申请信息显示，这项名称为“基于人体表征判别新冠感染的方法、系统”的发明，由图灵人工智能研究院（南京）有限公司于2022年11月7日申请，并已在国家知识产权局官网进行专利公布公告。
“生活中听到的咳嗽声音有轻重之分，这项技术真的能识别是否由新冠引发的咳嗽吗，原理又是什么？如果专利通过，这项技术又应用在哪些领域和场景。”
网友在感慨科技进步的同时，也不禁对这项技术的可靠性提出疑问。
图灵人工智能研究院官网显示，该公司重点打造“AI交叉领域重大科技创新、AI领域人才培养、AI+传统产业转型升级技术服务、AI产业发展聚集、AI领域股权投资机构集聚”五大平台。2021年，研究院项目入选南京市新型冠状病毒感染应急防治专项项目。
在该网站AI开放平台上，声纹识别中显示，通过语音AI技术分析隔离人员咳嗽声，识别Covid-19感染症状，输出诊断概率辅助医护人员。新冠风险监测可用于防疫系统，流行病学调查，医疗决策，医学科研。相关网页上还提供了新冠风险检测体验，即上传一段大小不超过2M的音频。
多家公司申请专利涉及咳嗽声检测
咳嗽测新冠已有产品出现。一款名为“智能声音识别”的小程序出现在社交平台。点击进入小程序，会有新冠肺炎检测的选项。录音结束后自动识别，有“正常”和“疑似新冠肺炎”两种结果。小程序有新冠肺炎声音采集和多病种声音采集两个选项。
据了解，上述小程序的主体是北京中科信利技术有限公司。在企查查平台中可以检索到，该公司成立于2002年，专注于语音技术的应用研究与开发。2022年1月，该公司与北京大学第三医院崇礼院区合作冬奥医疗保障工作。该院官方公众号发布《【咳嗽声协助快速发现新冠肺炎】北京大学第三医院崇礼院区践行科技与安全理念，与中科院合作助力2022冬奥会医疗保障》文章，详细讲述了通过咳嗽声检测新冠感染预警的流程。
文中还注明了该技术的研究开发团队。初步研究能够看到基于声学特征（如咳嗽音、一般语音、呼吸音）的分析技术，具有疾病诊断价值，可以高精度发现新冠肺炎患者，甚至是无症状患者。
查询国家知识产权局官网发现，已有多家公司申请相关专利中涉及咳嗽声检测。其中安徽合肥一家公司申请名称为“一种用于新冠病毒居家隔离症状监测的装置和方法”，摘要中提到的内容包含了通过声音检测传感器对患者的咳嗽声以及咳嗽时间进行监测。
国际上已有相关研究报道和学术文章
国际上自2020年10月已有多个基于咳嗽声诊断新冠肺炎的相关研究报道和学术文章。美国麻省理工学院（MIT）、英国曼彻斯特大学等研究机构的科研人员均对基于咳嗽声进行新冠肺炎诊断进行了探索，并建立了用于研究的咳嗽声数据库。MIT从肌肉疲劳（Muscular Degradation）、声带变化（Vocal cords）、认知和情绪变化（Sentiment/mood）、肺部和呼吸道结构变化（Lungs and respiratory tract）等四个方面研究了与新冠肺炎的关系。研究中所使用的 AI 模型提取了咳嗽记录的音频特征（梅尔频率倒谱系数），并将它输入到神经网络（卷积神经网络，CNN）中，学习新冠病毒患者与健康人之间的咳嗽差异。
该研究成果发表在《IEEE 医学和生物学工程杂志》上，并得到了广泛的关注。结果表明，利用咳嗽声可高精度发现无症状患者，检测精度高达100%（16.8%假阳性）。目前已和多家医院合作进行临床实验，并和Fortune 100公司签署合作协议，进入其新冠管理实践。
2022年10月，辉瑞公司以1.16亿美元完成了对澳大利亚数字健康初创公司ResAPP的收购，ResApp是一款手机移动应用程序，主要利用咳嗽音进行新冠、哮喘等疾病的智能诊断。
目前咳嗽音检测新冠肺炎微信小程序在实际环境录制数据集上测试结果为敏感性60.4%，特异性85.6%。由于新冠毒株变异快、种类多、传播性强，特别是针对无症状的奥密克戎变异株的检测较难。我们现有新冠毒株咳嗽音样本库少、覆盖面窄，与国外差距较大（麻省理工学院MIT有20万人样本，我们有约8万人样本）。因此，要推动检测性能的提升，需要进一步采集相关的数据。
中国科学院声学研究所在2020年初开始研发该项技术，2021年4月得到北京市科委（医药处）的项目支持，并于2022年4月通过验收。相关技术在首都医科大学附属北京地坛医院和辽宁省新冠肺炎救治中心开展了验证。
随着国家政策的调整，老百姓买药难、医疗资源紧张，开发简便、快速的新冠肺炎早期筛查与预警技术，对于流行性传染病防控工作具有重要意义。一个新的技术从开始到落地实际应用需要有一个过程，目前识别结果离完美尚有距离，希望大家有更包容和开放的心态去帮助技术的进步。
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