心電遠程監護與云計算

云計算是英文Cloud Computing 的翻譯，中文2008 年初才出現。最早從企業層次提出Cloud Computing 的是Dell，但對云計算概念產生較深影響的是IBM-Google 并行計算項目和亞馬遜EC2 產品，隨后越來越多的媒體、公司、技術人員開始追逐云計算，甚至將很多IT 創新都放入云計算概念中，使得云計算概念和產業得以推動和發展，形成了如今包括IaaS，PaaS，XaaS，以及眾多的硬件制造商、基礎設施運營商等參與的一個完整產業鏈。

一、 云計算的概念、特點及其應用

1. 什么是云計算

目前，對于云計算的概念，國際上沒有一個統一的定義，但大體上我們可以分為兩大類概念:一類是狹義的；一類是廣義的。

(1) 狹義的云計算

提供資源的網絡被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費。這種特性經常被稱為像水電一樣使用IT 基礎設施。

(2) 廣義的云計算

這種資源池稱為“云”。“云”是一些可以自我維護和管理的虛擬計算資源，通常為一些大型服務器集群，包括計算服務器、存儲服務器、寬帶資源等等。云計算將所有的計算資源集中起來，并由軟件實現自動管理，無需人為參與。這使得應用提供者無需為繁瑣的細節而煩惱，能夠更加專注于自己的業務，有利于創新和降低成本。打個比方：這就好比是從古老的單臺發電機模式轉向了電廠集中供電的模式。它意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通，就像煤氣、水電一樣，取用方便，費用低廉。最大的不同在于，它是通過互聯網進行傳輸的。
總的來說，云計算是并行計算、分布式計算和網格計算的發展，或者說是這些計算機科學概念的商業實現。它是虛擬化、效用計算、基礎設施即服務、平臺即服務、軟件即服務等概念混合演進并躍升的結果。

2. 云計算的原理

云計算是分布式處理(Distributed Computing)、并行處理(Parallel Computing)和網格計算(Grid Computing)的發展，通過利用非本地或遠程服務器（集群）的分布式計算機為互聯網用戶提供服務（計算、存儲、軟硬件等服務），從而有效地提高了對軟硬件資源的利用效率，使用戶通過云計算享受高性能并行計算所帶來的便利。

3. 云計算的主要特點

美國國家標準與技術研究院歸納了云計算的五項基本特征：一是按需自助服務。消費者可對計算資源（如服務器時間和網絡存儲）進行單邊部署以自動化地滿足需求，并且無須服務提供商的人工配合。二是泛在網絡連接。云計算資源可以通過網絡獲取和通過標準機制訪問，這些訪問機制能夠促進用戶通過異構的瘦（thin）客戶平臺或胖（thick）客戶平臺（手機、筆記本電腦、掌上電腦等）來使用云計算。三是與地理位置無關的資源池：云計算服務商采用多用戶模式，根據用戶需求動態地分配和再分配物理資源和虛擬資源。用戶通常不用知道這些資源具體所在位置，資源包括存儲器、處理器、內存、網絡、虛擬機等。四是快速靈活地部署資源：云計算供應商可快速靈活地部署云計算資源，快速地放大和縮小，對于用戶，云計算資源通常顯得是無限的，并可以在任何時間購買任何數量的資源。五是服務計費：通過對不同類型的服務進行計費，云計算系統能自動控制和優化資源利用情況。可以監測、控制資源利用情況，并形成報告，為云計算提供商和用戶就所使用的服務提供透明性。

結合上述云計算的含義,得出云計算的一些特點。

（1） 規模大。云計算的規模是超大的，Google 云計算已經擁有100 多萬臺服務器，同時這也使得Google 搜索引擎在全球占據第一的位置。

（2） 虛擬性。通過云計算，用戶在任意地點無需擔心應用運行的具體位置就可以使用一臺筆記本或者一個手機等終端通過網絡服務得到應用服務。

（3） 可靠性高。云計算提供了嚴格的權限管理策略，減少了傳統方式的數據丟失、病毒入侵等麻煩，數據存儲可靠性高。

（4） 可擴展性強。為了滿足應用和用戶規模增長的需要，可以動態擴展“云”的規模。

4. 云計算的應用

對于一般用戶而言，云計算最常用的運用領域有電子郵件、網頁搜索（Google或百度）、相片分享（Flickr）、影片分享（Youtube、土豆）、網路地圖（Google Map）等。只要電腦或手機等上網工具有一個瀏覽器，就可以在幾秒鐘內，迅速得到遠處電腦的資料，讓資訊垂手可得，有如電力及自來水一般。

除此之外，對于軟件設計師和科學家而言，云端計算更提供了強大的運算能力，可以模擬計算如核彈爆炸、DNA 結構等實驗。云計算的商機有多大？根據國際數據信息中心（IDC）的數據顯示，未來五年云端服務的平均年成長率可望達到26%；美林證券預估，2013 年全球云計算市場規模將達到950 億美元；市場調查機構將云計算列為IT 產業未來十大趨勢首位，其報告指出，至2012 年Fortune 五百強企業中會有400 家使用各式不同的云計算服務。

5. 云計算發展現狀

由于云計算是多種技術混合演進的結果，其成熟度較高，又有大公司推動，發展極為迅速。Amazon、Google、IBM、微軟和Yahoo 等大公司是云計算的先行者。云計算領域的眾多成功公司還包括Salesforce、Facebook、Youtube、Myspace 等。

在我國，云計算發展也非常迅猛。2008 年5月10日，IBM在中國無錫太湖新城科教產業園建立的中國第一個云計算中心投入運營。2008年6月24日，IBM在北京IBM中國創新中心成立了第二家中國的云計算中心——IBM大中華區云計算中心；世紀互聯推出了CloudEx 產品線，包括完整的互聯網主機服務, 基于在線存儲虛擬化的服務，供個人及企業進行互聯網云端備份的數據保全服務等系列互聯網云計算服務；中國移動研究院做云計算的探索起步較早，已經完成了云計算中心試驗。

云計算未來主要有兩個發展方向：一個是構建與應用程序緊密結合的大規模底層基礎設施，使得應用能夠擴展到很大的規模；另一個是通過構建新型的云計算應用程序。在網絡上提供更加豐富的用戶體驗．第一個發展趨勢能夠從現有的云計算研究狀況中體現出來，而在云計算應用的構造上，很多新型的社會服務型網絡，如facebook 等，已經體現了這個發展趨勢，而在研究上則開始注重如何通過云計算基礎平臺將多個業務融合起來。

6. 云計算存在的問題

從目前的應用情況來看，云計算技術存在以下幾方面的缺點：⑴即使用最佳的虛擬化技術，用戶無法把應用程序遷移到云；⑵企業任務遷移到云環境，需要巨大的工作量；⑶只有用戶同意才能實現對所有的IT 資產進行虛擬化，形成外部云無縫協同操作的內部云；⑷并未真正做到根據實際需求提供云計算服務，并能按實際使用資源付費；⑸數據中心提供的管理應用軟件與企業現有的管理應用軟件集成起來效果差； ⑹云計算并沒有統一的標準來規范，企業很難大規模的采用。

此外，在2009年8 月黑帽安全會議上的專家就云計算的安全問題提出了5 條安全缺陷：⑴ 云計算未提供充分的法律保護；⑵ 云計算沒有硬件的所有權；⑶ 云計算需要強大的協議和用戶培訓的保障；⑷不要相信第三方開發人員創建的虛擬機實例；⑸在任何情況下，企業信息技術管理者需要重新考慮云上的配置。

云計算現在處于一個初級的階段，還需要人們的深入了解，花大力氣去正確管理復雜的資源。因此，它的普及還需要一些時間。

二、心電遠程監護的發展及現狀

現代社會中，心血管疾病嚴重威脅人類健康和生命、是目前中國人群最主要的死因，心血管疾病的預防與診斷對全社會具有重要的意義。由于心血管疾病具有偶然性和突發性，在日常生活中對患病人群進行心電監護顯得尤為重要。

心電遠程監護系統起源于Holter系統。早期家庭型心電監護系統對一些做過心臟手術病人，采用電子儀器記錄、存儲病人每天的心電圖及其它重要的生理參數，并周期地將數據送往診所進行診斷，病人可以遠離醫院在家進行監護。早期的家庭心電監護要在監護結束后再進行心電資料的分析，不具有實時性，病人發病時無法得到醫生及時的診斷和救治。而且由于其存儲量太小，僅能存儲極少量的心電數據，不能保證數據的完整性，一些有價值的心電數據還是不可避免地被丟失，這大大降低了診斷的準確率。

隨著現代通信技術的高速發展及其在醫療領域的應用，近些年，心電遠程監護系統發生了革命性的變化，Holter逐漸演變成為心電遠程監護系統的前端裝置，將傳統的Holter和計算機網絡以及移動通訊技術相結合這一趨勢愈加明顯。隨著因特網（Internet）網和移動通訊網等宏觀基礎設施的普及和發展，近年來心電監護正沿著因特網和無線移動監護兩個方向快速發展。

基于因特網的遠程心電監護系統是指利用心電監護客戶端采集患者的心電信號，然后通過互聯網將心電信號傳輸至監護中心服務器，等待醫護人員對患者心電圖進行處理和相應診斷。整個系統一般由三個部分組成：客戶終端、因特網和管理中心工作站。客戶終端是由心電信號采集器和可連接因特網的工作站構成，它可以完成采集患者心電信號、進行簡單數據處理以及將數據上傳至因特網等功能。根據接入因特網的方式不同，系統有不同的設計方案，主要有PSTN（Published Switched Telephone Network，公用電話交換網）、ISDN、以太網等幾種。而遠程心電監護管理中心工作站一般配備有高性能的服務器，可實現實時的接收患者心電數據、存儲并分析處理數據、管理患者基本資料及心電數據、網絡安全管理等。

基于移動通訊網的心電無線監護系統是采用便攜式心電信號監護儀，利用無線通信技術與監護中心進行數據通訊。無線傳輸無須線纜介質，使用者可以不受時間、地點的限制，隨時隨地得到監護中心的監護。隨著通信技術及計算機網絡技術的日益完善,近幾年心電遠程監護的研究熱點是將無線通信技術和因特網技術緊密結合。將兩種技術相結合，彌補了單純依靠因特網時，將受測者限制在固定環境的不足；同時也彌補了單純依靠無線技術時，只能將受測者的數據在移動監護終端之間傳遞，從而造成的成本高、不易普及、數據處理分析手段單一等不足。