研究
正在到来的未来
设想一个人独自在家发生急性冠状动脉综合征,身上佩戴着持续监测生命体征的设备。当设备检测到心电图异常或血氧下降等关键变化时,便自动触发急救响应。数秒内,系统定位并派出最近的可用救护车,同时根据交通状况和医院接诊能力等因素实时调整。
在转运途中,设备持续传输患者的重要数据,从而动态调整 医疗 和后勤决策。如果患者病情恶化,医院会收到警报,提前准备重症监护单元。抵达医院后,预测模型辅助决策,力求获得最佳救治结果,同时提高医疗资源的使用效率。
我们的使命与愿景
我们的长期目标是结合生物统计学、数字健康技术与运筹学,建立医疗卫生决策框架,支持个体和人群层面更好的临床与公共卫生决策。
我们正在为涉及连续、高频和实时健康数据的复杂临床问题开发统计与人工智能方法。我们希望这些方法不仅能回答现有医学问题,还能帮助识别最值得研究的问题:什么饮食最适合某个具体的人?需要多少体力活动才能促进健康老龄化与长寿?这些建议应如何根据个体的临床特征、生物学特征、环境与生活方式进行调整?
为回答这些问题,我们整合用于因果推断、生存分析、不确定性量化及随机效应生成建模的现代统计人工智能方法,推进非欧几里得随机对象的统计学习。周密的研究设计和计算可扩展性是这一愿景的重要基础。我们的目标是开发兼具数学严谨性与人群尺度计算效率的方法,面向 UK Biobank、All of Us Research Program、Human Phenotype Project 和 NHANES 等生物医学资源。
许多发表于顶级方法学期刊的方法虽然数学严谨、技术可靠,却未必充分考虑真实临床数据的复杂性及其分析假设。因此,我们以具体的生物医学问题和实践挑战为研究起点,开发能够体现数据结构、临床实践实际情况,以及患者、临床医生和卫生系统所面临关键决策的方法,推动领域发展。
数字健康研究计划的七大支柱
我们的七篇论文为数字健康领域带来了重要的方法学与概念进展。
葡萄糖密度概念的提出,是通过函数型与分布型数据分析构建更复杂数字表型的第一步。这一框架为生物学发现开辟新方向,使我们能够更高效地利用新型医疗设备生成的连续信息,而非将这些数据压缩为少数几个标量指标。
多元葡萄糖密度的提出,是分析人体生理过程的又一概念进展。临床数据不再仅被视为单个数值,而是更接近医学影像的复杂对象。我们由此能够将潜在生理过程的动态特征整合进统一的葡萄糖密度分布框架。
与 Ciprian Crainiceanu 合作开展的葡萄糖密度随机效应模型研究,将这些思想扩展到持续数周、数月或数年的纵向研究。这项工作为临床试验使用数字信息建立了新框架,有望提高统计功效,并发现更具意义的新型纵向生物标志物。
与 Mateo Cámara合作,我们提出了首个一般度量空间中的随机效应建模框架,为分析临床研究中不同类型的统计对象提供统一方法。数字健康采集的信息大多在时间上近乎连续、涉及多个时间尺度,并自然呈现多层结构。我们的框架首次提供了在更广泛数学条件下对这些复杂变异来源进行建模的一般分析方法。
我们与 Gábor Lugosi共同开发的度量空间不确定性量化框架具有重要方法学意义:它提供了一种无需苛刻光滑性条件即可校准和评估条件覆盖率的形式化方法。同时,它为未来生物标志物的不确定性量化建立了更一般的框架,因为这些标志物将越来越多地表示为分布、函数、图像、网络或其他复杂的非欧几里得随机对象。
我们与中国同事 Mingyang Yi, Zhiming Ma以及 Ruoyu Wang在扩散模型与测量误差方面的合作,为将测量不确定性纳入生物医学决策创造了可能。其核心思想是将通用生成式人工智能方法嵌入经典测量误差统计流程,从而把传感器、临床测量及其他生物医学技术产生的误差直接纳入分析。
最后,数据驱动新时代的成功也取决于新型实验与抽样设计的发展。我们与 Yating Zou 与 Michael Kosorok共同提出了一种面向复杂抽样调查数据的新型随机森林方法。该方法在节点层面实施自助法,具有重要的推断意义。这为提升复杂抽样设计下机器学习方法的表现提供了新的理论机会,同时为利用大型健康数据集、保持对目标人群有效的统计推断提供了有理论依据的途径。
这些研究共同构成了我们研究计划的主要支柱:数字健康数据的新型表示、纵向与多层建模、不确定性量化、生成式人工智能驱动的测量误差校正,以及复杂生物医学研究中的有效统计推断。
往年研究成果
2026
2025
2024
2021