2025年大学《系统科学与工程》专业题库- 系统工程在智慧健康中的应用

2025年大学《系统科学与工程》专业题库——系统工程在智慧健康中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪一项不属于系统工程的核心思想？A.系统整体性B.系统层次性C.系统动态性D.用户中心性（注：此处D为干扰项，系统工程强调用户，但整体性、层次性、动态性更偏向方法论本身，选择最不贴切的）2.在智慧健康系统中，对老年人跌倒风险进行预测，主要涉及系统工程中的哪个阶段？A.需求分析B.系统设计C.系统实施D.系统评估3.以下哪种系统建模方法最适合用来模拟智慧健康系统中用户行为随时间变化的复杂模式？A.预测模型B.架构模型C.系统动力学模型D.决策树模型4.智慧健康系统需要整合来自不同设备（如血糖仪、心率带）的数据，这主要挑战在于系统的什么特性？A.可靠性B.安全性C.互操作性D.可维护性5.运用系统工程方法评估一个远程医疗平台时，以下哪项不是通常考虑的关键绩效指标（KPI）？A.医患沟通效率B.系统平均无故障时间C.患者满意度D.医疗决策准确率（注：此项更偏临床效果，虽然系统工程可评估，但通常KPI更侧重系统本身和用户感受）6.在开发一个针对糖尿病患者的智慧健康管理应用时，首要步骤应该是？A.设计应用界面B.进行用户需求调研与分析C.选择合适的技术平台D.开发数据可视化功能7.系统工程中的“利益相关者分析”对于智慧健康项目成功的重要性体现在哪里？A.确保技术指标达标B.平衡各方需求与期望C.降低开发成本D.提高系统运行速度8.以下哪项技术最不典型地应用于智慧健康领域？A.人工智能（用于辅助诊断）B.云计算（用于数据存储）C.物联网（用于设备互联）D.智能制造（用于医疗器械生产）9.当智慧健康系统面临数据隐私泄露风险时，系统工程中的哪个原则或措施最为关键？A.系统冗余设计B.安全性需求分析与控制C.系统快速恢复能力D.用户权限管理（此项是B的一部分，但B更全面）10.将传统的医院信息系统升级为智慧化的互联平台，这个过程体现了系统工程中的什么方面？A.系统分解B.系统集成C.系统优化D.系统重构二、名词解释（每题3分，共15分）1.系统工程2.智慧健康3.系统需求4.系统模型5.互操作性三、简答题（每题5分，共20分）1.简述系统工程在智慧健康项目开发过程中的主要阶段及其核心任务。2.智慧健康系统相较于传统健康系统，有哪些显著特征？3.在智慧健康系统中，数据安全和隐私保护面临哪些主要挑战？4.系统思维在解决智慧健康领域的复杂问题（如慢性病管理）中有何重要作用？四、论述题（10分）假设你需要为一个社区开发一个智慧健康管理系统，该系统旨在服务社区内的老年人，提供健康监测、健康咨询和紧急呼叫等功能。请运用系统工程的思想，阐述在项目启动初期，如何进行系统需求分析？需要识别哪些主要利益相关者？他们的核心需求和期望可能是什么？五、设计/评估题（25分）考虑一个利用可穿戴设备监测用户睡眠质量的智慧健康应用。请选择一种你熟悉的系统建模方法（如概念模型、功能模型、状态模型等），对该应用的核心功能进行简要建模描述。并说明你选择该方法的原因，以及该模型如何有助于理解系统、分析需求或评估系统性能。试卷答案一、选择题1.D解析：系统工程的核心思想包括整体性、结构性、动态性、目的性、环境适应性等。用户中心性是重要原则，但整体性、结构性、动态性等更属于方法论的核心构成。选项D“用户中心性”虽然重要，但不如前三个更能代表系统工程方法论的内在特征。2.A解析：识别和分析用户需求是系统开发的起点，也是需求分析阶段的核心任务。预测风险属于系统分析的一部分，但需求分析是更基础和先行的步骤。3.C解析：系统动力学模型擅长模拟复杂系统各要素间的相互作用以及系统行为随时间的变化，非常适合分析智慧健康系统中用户行为、健康状况等动态变化模式。4.C解析：互操作性是指不同系统或系统组件之间交换信息和协同工作的能力。智慧健康系统需要整合来自多种异构设备的数据，因此互操作性是关键挑战。5.D解析：评估智慧健康平台时，可靠性、安全性、互操作性是系统层面的关键指标，患者满意度是用户层面的关键指标。医疗决策准确率更侧重于临床效果和专业判断，虽然系统工程可评估其影响因素，但通常不是系统KPI的直接体现。6.B解析：系统工程强调从需求出发进行开发。因此，在开发智慧健康管理应用前，首先必须深入理解目标用户（糖尿病患者）的需求和期望。7.B解析：利益相关者分析旨在识别所有受项目影响以及能影响项目的个人或组织，并分析其需求、期望和影响力。在智慧健康项目中，平衡医生、患者、医院、设备商、政府等各方利益至关重要。8.D解析：人工智能、云计算、物联网都是当前智慧健康领域广泛使用的关键技术。智能制造主要指制造业的生产过程智能化，与直接服务于健康管理的应用关联度相对较低。9.B解析：面对数据隐私泄露风险，系统工程的首要任务是识别相关的安全需求，并设计和实施相应的控制措施，以确保系统在整个生命周期内满足安全要求。10.B解析：将传统系统升级为平台化、智能化的系统，涉及到将多个原有组件以及新的功能模块整合到一个统一的、更高级的系统中，这是系统集成的主要工作内容。二、名词解释1.系统工程：是一门跨学科的应用科学，它运用系统化的思想和方法，组织管理复杂系统的规划、研究、设计、开发、管理、运行和更新，以达到整体最优目标。2.智慧健康：利用物联网、大数据、人工智能、云计算等新一代信息技术，结合健康医学知识，通过智能设备、智能健康管理等手段，实现健康信息的采集、传输、处理、分析与应用，提供个性化、主动式的健康服务，提升健康水平和生活质量。3.系统需求：指为满足利益相关者（用户、客户、开发者等）的需求和期望，并使系统成功运行所必须具备的功能性及非功能性的条件或属性。4.系统模型：是对现实世界中的某个系统（或系统的一部分）的一种抽象和简化表示，它使用特定的符号、形式或语言，描述系统的结构、行为和属性，用于理解、分析、预测或沟通关于该系统的信息。5.互操作性：指不同的系统、系统组件或产品之间能够相互连接、交换信息并协同工作以完成特定任务的能力。三、简答题1.系统工程在智慧健康项目开发过程中的主要阶段及其核心任务：*阶段一：规划与需求分析。核心任务是识别项目目标，分析用户和利益相关者的需求，进行可行性研究，定义项目范围和约束。*阶段二：系统设计。核心任务是基于需求，设计系统的整体架构、功能模块、信息流程、接口规范、技术选型等，形成初步的系统方案。*阶段三：系统开发与实施。核心任务是按照设计方案进行编码、测试、集成，采购必要的资源，完成系统的构建和部署。*阶段四：系统评估与验收。核心任务是验证系统是否满足需求，评估系统性能、效益和风险，根据评估结果进行优化，并最终交付用户使用。*阶段五：系统运行与维护。核心任务是保障系统稳定运行，根据用户反馈和变化需求进行系统升级、优化和故障排除。2.智慧健康系统相较于传统健康系统，有哪些显著特征？*数据驱动：利用可穿戴设备、传感器、医疗信息平台等收集海量、多维度的健康数据。*互联互通：通过物联网、互联网等技术实现医疗设备、信息系统、用户终端之间的连接与数据共享。*智能分析：应用人工智能算法对健康数据进行挖掘、分析和预测，提供智能诊断、风险预警、个性化建议等。*主动预防：从被动治疗向主动预防和管理转变，通过持续监测和干预，早期发现健康问题，促进健康生活方式。*用户参与：强调患者作为健康管理的核心角色，提供便捷的工具和平台让用户参与健康数据的监测、决策和管理。*服务延伸：将健康服务从医院扩展到社区、家庭乃至个人，提供连续性的健康支持。3.在智慧健康系统中，数据安全和隐私保护面临哪些主要挑战？*数据量巨大且敏感：系统收集的个人健康信息高度敏感，数据量巨大，存储和传输过程易受攻击。*多方参与增加风险：数据涉及患者、医生、医院、设备商、服务商等多方，管理链条长，安全责任难以界定。*技术漏洞与攻击：系统依赖复杂的软硬件和技术，存在安全漏洞，易受网络攻击、数据泄露威胁。*法律法规遵从难：需要遵守各国不同的数据保护法规（如GDPR、HIPAA），合规性要求高且复杂。*数据使用边界模糊：如何在不泄露隐私的前提下，有效利用数据进行分析和共享，是持续面临的挑战。4.系统思维在解决智慧健康领域的复杂问题（如慢性病管理）中有何重要作用？*全面看待问题：系统思维有助于理解慢性病管理不仅是医疗问题，还涉及患者行为、家庭支持、社会环境、经济条件等多个相互关联的因素。*识别关键节点与回路：能够发现影响慢性病管理的关键因素（如依从性、并发症风险）以及各因素间的相互作用（如不良生活习惯导致病情恶化，恶化又影响情绪和依从性）。*强调整体优化：关注系统整体效果而非单一环节的改进，例如设计整合监测、教育、提醒、社交支持于一体的管理方案，以达到最佳的健康管理效果。*预测系统行为：有助于预测不同干预措施可能带来的连锁反应和长期影响，避免“头痛医头、脚痛医脚”的片面做法。*协调多方资源：促进医疗机构、患者、家人、社区、保险公司等各方力量的协同合作，形成有效的管理网络。四、论述题在为社区老年人开发智慧健康管理系统时，系统需求分析应遵循系统工程的方法，全面、深入地识别和理解所有利益相关者的需求。首要任务是识别主要利益相关者：1.老年人用户：需求可能包括：易于使用的界面（大字体、语音交互、简化操作）、关键健康参数（如血压、血糖、心率）的实时监测与告警、用药提醒、与家人或医生的便捷沟通渠道、健康知识普及、娱乐社交功能以减少孤独感等。2.社区医护人员：需求可能包括：患者健康数据的集中查看与分析、异常情况的自动预警、与患者沟通和远程指导的工具、电子病历的关联与更新、工作量管理、质量控制与效果评估等。3.社区管理者/卫生服务中心：需求可能包括：辖区内老年人健康数据的统计与分析（用于流行病预测、资源配置）、系统运行状态监控、用户管理、数据安全与隐私保护机制、与其他公共卫生信息系统的接口等。4.系统开发与维护方：需求可能包括：明确的功能规格、性能要求（如数据传输延迟、系统稳定性）、安全标准、可扩展性设计以适应未来功能增加、维护便捷性等。需求分析的核心任务是收集、分析和整理这些需求：*收集：通过访谈（老年人、家属、医护人员）、问卷调查、观察法、现有文档分析等多种方式收集初步需求。*分析：对收集到的需求进行分类、筛选、提炼，区分核心需求与次要需求、功能需求与非功能需求。分析需求的可行性、必要性和优先级。识别需求之间的冲突或依赖关系。*整理：将分析后的需求清晰地文档化，形成系统需求规格说明书或用户需求报告，明确系统应“做什么”，作为后续设计和开发的依据。例如，明确需要监测哪些生理指标、告警阈值如何设定、数据如何存储与共享、用户权限如何划分等。五、设计/评估题（以下提供一个基于功能模型/用例图的简要描述作为示例，考生可以选择其他模型并自行阐述）选择的模型：功能模型（以用例图和简要文字描述为主）模型描述：该智慧健康应用的核心功能可以围绕用户和系统的主要交互行为进行建模。用例图可以包含以下主要用例：1.用户注册与登录：用户（主要是老年人或其家属/看护者）通过手机APP进行注册，设置账户信息并登录系统。系统提供用户身份验证和管理。2.设备数据同步：用户将可穿戴设备（如智能手环、手表）连接到APP或系统后台。系统支持通过蓝牙、Wi-Fi等方式自动或手动同步设备采集的睡眠数据（如入睡/醒来时间、睡眠时长、心率变化、活动量等）。3.睡眠数据查看：用户可以在APP中查看历史和实时的睡眠数据图表（如睡眠周期图、心率曲线），了解自己的睡眠质量趋势。4.睡眠质量评估：系统根据同步的睡眠数据和内置算法，自动分析用户的睡眠结构（如浅睡、深睡、REM睡眠比例），并给出睡眠质量评分或评级（如：良好、一般、较差）。5.睡眠报告生成与分享：系统定期（如每日/每周）生成睡眠报告，包含睡眠数据总结、质量评估、可能的原因分析（如活动量大、睡前情绪激动）以及改善建议。用户可以选择将报告分享给家人或医生。6.（可选）智能提醒：系统根据用户设置的睡眠计划或醒来时间