機(jī)器人醫(yī)生沃森將如何改變世界？

導(dǎo)讀：

2011年，沃森在美國(guó)一檔老牌綜藝節(jié)目《危機(jī)邊緣》里打敗了最高獎(jiǎng)金得主布拉德·魯特爾和連勝紀(jì)錄保持者肯·詹寧斯，從此進(jìn)入人們的視野。

沃森是誰(shuí)

沃森是自2007年開(kāi)始，由IBM公司的首席研究員David Ferrucci所領(lǐng)導(dǎo)的DeepQA計(jì)劃小組開(kāi)發(fā)的人工智能系統(tǒng)，它是20多名IBM的研究員四年心血的結(jié)晶，并以IBM創(chuàng)始人托馬斯·J·沃森的姓命名。通過(guò)科學(xué)家們的努力，沃森擁有了理解自然語(yǔ)言和精確回答問(wèn)題的能力。

2011年，沃森在美國(guó)一檔老牌綜藝節(jié)目《危機(jī)邊緣》里打敗了最高獎(jiǎng)金得主布拉德·魯特爾和連勝紀(jì)錄保持者肯·詹寧斯，從此進(jìn)入人們的視野。

根據(jù)IBM的資料顯示，硬件方面，沃森是由90臺(tái)IBM Power 750服務(wù)器組成的集群服務(wù)器，這里面共計(jì)有2880顆Power7處理器，以及16TB內(nèi)存組成。軟件方面，沃森是由Java和C++寫(xiě)成，并且采用Apache Hadoop框架做分布式計(jì)算，還有Apache UIMA（Unstructured Information Management Architecture）框架、IBM DeepQA軟件和SUSE Linux Enterprise Server 11操作系統(tǒng)。

沃森為什么如此聰明

沃森竟然可以在比賽中打敗人類(lèi)，它是如何做到的呢？沃森存儲(chǔ)了數(shù)百萬(wàn)的文檔資料，包括字典、百科全書(shū)、新聞、文學(xué)以及其他可以建立知識(shí)庫(kù)的參考材料。沃森的硬件配置可以使它每秒處理500GB的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于1秒閱讀100萬(wàn)本書(shū)。

據(jù)IBM中國(guó)研究院的張雷博士介紹，沃森在拿到一個(gè)問(wèn)題后，會(huì)進(jìn)行一系列的計(jì)算，包括語(yǔ)法語(yǔ)義分析、對(duì)各個(gè)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行搜索、提取備選答案、對(duì)備選答案證據(jù)的搜尋、對(duì)證據(jù)強(qiáng)度的計(jì)算和綜合，等等。沃森的主要技術(shù)原理是通過(guò)搜尋很多知識(shí)源，從多角度運(yùn)用非常多的小算法，對(duì)各種可能的答案進(jìn)行綜合判斷和學(xué)習(xí)。其中的一個(gè)關(guān)鍵步驟就是評(píng)價(jià)備選答案的可靠性，從關(guān)鍵字、地理位置、類(lèi)型等多個(gè)維度對(duì)答案的可靠性進(jìn)行檢測(cè)和量化的評(píng)價(jià)。

沃森的歷程

2011年，IBM公司說(shuō)，鑒于“沃森”聽(tīng)得懂人類(lèi)語(yǔ)言，可以通過(guò)詢(xún)問(wèn)病人的病征、病史，通過(guò)使用人工智能技術(shù)、對(duì)自然語(yǔ)言的處理和分析技術(shù)，憑借從各個(gè)渠道搜集到的信息和數(shù)據(jù)，迅速給出診斷提示和治療意見(jiàn)。此后，美聯(lián)社的記者親自體會(huì)了機(jī)器人醫(yī)生沃森如何為病人診斷，研發(fā)人員向沃森逐一提供一名虛擬眼疾患者的情況，視力模糊、有關(guān)節(jié)炎家族病史、住在康涅狄格州、懷有身孕……沃森提出了不同診斷結(jié)果，包括葡萄膜炎、白塞氏病、萊姆關(guān)節(jié)炎等。據(jù)測(cè)算，沃森的診斷準(zhǔn)確率達(dá)到73%。

2011年，美國(guó)保健服務(wù)提供商Wellpoint公司與IBM簽署了一項(xiàng)協(xié)議，這是沃森獲得的第一份工作。沃森的主要任務(wù)是幫助Wellpoint負(fù)責(zé)復(fù)雜病例的護(hù)士完成工作，同時(shí)審查醫(yī)療服務(wù)提供者的醫(yī)療請(qǐng)求。以及后期在腫瘤臨床試驗(yàn)中的應(yīng)用。Wellpoint總裁也提到，在未來(lái)，沃森也許還可以獲取病人病歷及其他方面的信息，然后綜合反饋給醫(yī)生，以提高醫(yī)生的診斷速度。

2014年，德州大學(xué)安德森癌癥中心與IBM合作打造“登月項(xiàng)目”，該項(xiàng)目通過(guò)采用IBM沃森技術(shù)來(lái)消除癌癥。安德森癌癥中心是美國(guó)排名第一且被全球公認(rèn)的最好的腫瘤醫(yī)院，該中心的腫瘤學(xué)專(zhuān)家顧問(wèn)（Oncology Expert Advisor）由沃森認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，旨在整合安德森癌癥中心的臨床醫(yī)生和研究人員的知識(shí)。這個(gè)OEA系統(tǒng)將幫助臨床醫(yī)生制定、觀(guān)察和調(diào)整癌癥患者的治療方案。IBM沃森技術(shù)還將在簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化患者的病歷、實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和研究數(shù)據(jù)的搜集、整合上提供幫助，使得搜集到數(shù)據(jù)整合到安德森癌癥中心集中的病人數(shù)據(jù)庫(kù)，然后進(jìn)行鏈接可以被高級(jí)分析技術(shù)進(jìn)行深度分析。

除了安德森癌癥中心外，梅奧診所（Mayo Clinic）也在通過(guò)IBM沃森進(jìn)行概念試驗(yàn)，以更快速、高效地給患者提供合適的臨床試驗(yàn)。在任何給定的時(shí)間里，梅奧診所都能夠進(jìn)行超過(guò)8000項(xiàng)人體研究試驗(yàn)。但由于沒(méi)有足夠的人參與報(bào)名使得很多的臨床試驗(yàn)都無(wú)法完成，不管是在梅奧診所還是在其他地方都如此。IBM和梅奧診所正擴(kuò)大沃森的知識(shí)語(yǔ)料庫(kù)，納入梅奧診所及ClinicalTrials.gov等公用數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)訓(xùn)練該知識(shí)庫(kù)分析病人記錄和臨床試驗(yàn)條件提供合適的匹配。

泰國(guó)康民國(guó)際醫(yī)院采用IBM沃森認(rèn)知計(jì)算在曼谷研究中心提高癌癥治療質(zhì)量，并對(duì)16個(gè)國(guó)家的機(jī)構(gòu)進(jìn)行病例評(píng)估。醫(yī)院承諾未來(lái)五年將使用與凱特林癌癥中心（MSK）共同開(kāi)發(fā)的Watson for Oncology技術(shù)。該系統(tǒng)將有助醫(yī)生利用醫(yī)療證據(jù)、學(xué)術(shù)研究、MSK廣泛的臨床技術(shù)以及每名患者的記錄給癌癥病人制定有效的治療方案。

此外，紐約斯隆-凱特林醫(yī)院、克利夫蘭診所也和沃森有著業(yè)務(wù)合作。

企業(yè)方面，Johnson&Johnson通過(guò)提供IBM沃森閱讀和理解詳述臨床試驗(yàn)結(jié)果的科研論文，利用獲取結(jié)果制定和評(píng)估藥物治療方案及其他的治療方式。借助這種知識(shí)，Watson Discovery Advisor可以幫助科學(xué)家鑒定對(duì)于藥物樣本是否有任何不良的基因檔案。與之前相比較研究發(fā)現(xiàn)需要3個(gè)人進(jìn)行平均花10個(gè)月來(lái)搜集準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，才能夠開(kāi)始進(jìn)行分析。Johnson&Johnson團(tuán)隊(duì)希望能夠通過(guò)沃森直接從醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)快速地綜合有用信息，可以開(kāi)始直接詢(xún)問(wèn)數(shù)據(jù)方面的問(wèn)題。

據(jù)動(dòng)脈網(wǎng)創(chuàng)業(yè)圈圈友Gamp透露，IBM美國(guó)本月剛剛重組，公司劃分為7大部門(mén)，其中之一為醫(yī)療部門(mén)，該部門(mén)就是以沃森為核心。

醫(yī)療行業(yè)人工智能的發(fā)展

其實(shí)早在沃森之前，有關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)就在開(kāi)發(fā)相關(guān)的“電腦醫(yī)生”的項(xiàng)目。

上世紀(jì)70年代，美國(guó)匹茲堡大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了用于診斷普內(nèi)科復(fù)雜病癥的軟件“快捷醫(yī)療參考”，這款醫(yī)療診斷專(zhuān)家系統(tǒng)搜集了4300種臨床表征，能夠診斷超過(guò)600種疾病。系統(tǒng)程序運(yùn)算，提高了快速診斷的可能性。

1972年，美國(guó)斯坦福大學(xué)開(kāi)始研制MYCIN系統(tǒng)，1974年基本完成并投入應(yīng)用。MYCIN是許多抗生素藥名的后綴，因此這是一個(gè)幫助醫(yī)生診斷住院的血液感染患者、并選用抗菌素類(lèi)藥物治療的專(zhuān)家系統(tǒng)，至今仍頗具代表性。

上世紀(jì)80年代，美國(guó)麻省總醫(yī)院開(kāi)始開(kāi)發(fā)和完善DxPlan項(xiàng)目。DxPlan所涵蓋的知識(shí)領(lǐng)域包括內(nèi)科各專(zhuān)科的多數(shù)疾病及臨床表征，主要以IBM的個(gè)人電腦為程序開(kāi)發(fā)工具。使用者可向電腦咨詢(xún)下一步應(yīng)作何種檢驗(yàn)及測(cè)試，以最少的花費(fèi)得到最多的信息。

2010年秋，“伊莎貝爾保健系統(tǒng)”在美國(guó)佛羅里達(dá)州的奧蘭多保健醫(yī)院聯(lián)網(wǎng)使用，為醫(yī)生提供可靠的診斷和治療建議，一些經(jīng)驗(yàn)較少、臨床實(shí)踐不多的醫(yī)生能從該系統(tǒng)獲得更多幫助。不過(guò)，伊莎貝爾只能通過(guò)與多功能醫(yī)院保健系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)才能使用，使用速度較慢，價(jià)格也頗為昂貴。

到2013年，電腦醫(yī)生沃森登上醫(yī)療舞臺(tái)，它既是癌癥診斷專(zhuān)家，又是醫(yī)療服務(wù)利用情況管理的專(zhuān)業(yè)人士。從此，計(jì)算機(jī)輔助診斷翻開(kāi)新的一頁(yè)，正式邁入“沃森時(shí)代”。

根據(jù)市場(chǎng)研究公司Insight Research的數(shù)據(jù)，未來(lái)六年內(nèi)，美國(guó)衛(wèi)生保健行業(yè)將會(huì)在信息產(chǎn)業(yè)投入690億美元。有消息稱(chēng)，英特爾和思愛(ài)普已經(jīng)開(kāi)始與加州大學(xué)伯克利分校的研究人員合作，開(kāi)發(fā)具有競(jìng)爭(zhēng)力的醫(yī)用超級(jí)計(jì)算機(jī)。

電腦醫(yī)生真的可靠嗎

沃森作為電腦醫(yī)生，有著與生俱來(lái)的優(yōu)點(diǎn)—它的知識(shí)存儲(chǔ)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人類(lèi)且永遠(yuǎn)不會(huì)遺忘、診斷準(zhǔn)確率高，且可以一直出診不用休息，雖然這看起來(lái)很振奮人心，但是不免出現(xiàn)各種質(zhì)疑的聲音。

《紐約時(shí)報(bào)》作家、斯坦福醫(yī)生亞伯拉罕.維蓋瑟說(shuō)：“沃森也許可能成為我們身邊一個(gè)聰明的伙伴，但是我從病人以及親戚朋友那里聽(tīng)到的不是缺乏技術(shù)，恰恰相反是技術(shù)泛濫?！蔽稚?xiàng)目組的馬蒂.科恩認(rèn)為，沃森只是一個(gè)輔助工具，如果醫(yī)生不愿意改變，那么沃森也是無(wú)法改變醫(yī)療行業(yè)的。他說(shuō)：“有些技術(shù)確實(shí)改變了醫(yī)療，它們提供了從前沒(méi)有的治療方法，但是IT不是這樣，我覺(jué)得IT只是推動(dòng)者?！笨藙谒?彼得·阿德拉森是維也納醫(yī)科大學(xué)一名計(jì)算機(jī)科學(xué)家，同時(shí)也是《人工智能醫(yī)學(xué)》雜志的總編。在他看來(lái)，類(lèi)似沃森的電腦醫(yī)生，究其本質(zhì)而言，其實(shí)就是一個(gè)搜索引擎，可以回答用自然語(yǔ)言提出的各種問(wèn)題。隨著時(shí)間的推移，電腦雖然也會(huì)總結(jié)自己的錯(cuò)誤，但它們從醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)和案例研究中獲得的知識(shí)很空泛，對(duì)醫(yī)務(wù)人員來(lái)說(shuō)，這些知識(shí)在臨床環(huán)境中不一定非常具有價(jià)值。

行醫(yī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是處理數(shù)據(jù)這么簡(jiǎn)單，病人和家屬的情緒撫慰，在實(shí)踐中把握細(xì)微差別、學(xué)習(xí)掌握不確定性，無(wú)論哪一點(diǎn)，都離不開(kāi)人類(lèi)醫(yī)生。最廣博的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)和最頂尖的處理能力，都無(wú)法教會(huì)一臺(tái)電腦如何像人類(lèi)醫(yī)生那樣愛(ài)護(hù)病人。

沃森不是萬(wàn)能的，雖然它現(xiàn)在已經(jīng)名聲在外，但它畢竟只是一個(gè)醫(yī)生助理的角色，電腦醫(yī)生的設(shè)想還需要走很長(zhǎng)的路。或許今后，人機(jī)協(xié)作才是發(fā)展的最終方向。

（本文轉(zhuǎn)自中國(guó)科技網(wǎng)）