阿爾法圍棋與智能醫(yī)療

楊欣

2016年3月15日，韓國圍棋九段棋手李世石與谷歌人工智能軟件“阿爾法圍棋”（AlphaGo）在韓國首爾進(jìn)行第五局對弈，經(jīng)過5個小時的博弈，最終李世石輸?shù)袅吮緢霰荣?，圍棋人機(jī)大戰(zhàn)的總比分為1∶4。在與“阿爾法圍棋”前三局的對弈中，李世石以0∶3連續(xù)失利。3月13日雙方進(jìn)行的第四局比賽中，李世石實(shí)現(xiàn)驚天逆轉(zhuǎn)，挽回人類棋手顏面，將總比分改寫為1∶3。

智能醫(yī)療的興起

人機(jī)大戰(zhàn)1∶4的比分讓相當(dāng)多的人感到失望和悲觀，還有人感到了恐懼，認(rèn)為人工智能戰(zhàn)勝人和主宰人類社會的時代已經(jīng)開啟。

然而，即便“阿爾法圍棋”最終以5∶0的大比分大勝李世石，也不意味著人工智能主宰世界和人類被奴役時代的到來，理由也并非只是“阿爾法圍棋”是人類設(shè)計出來的，而是因?yàn)?，“阿爾法圍棋”其?shí)開啟了人類利用人工智能的新時代，準(zhǔn)確地說，是拓寬了讓人工智能為人類干活的新天地，并有可能深入而廣泛地讓人類文明迅速發(fā)展。

“阿爾法圍棋”是靠深度學(xué)習(xí)、蒙特卡洛樹搜索算法和自我進(jìn)化三招戰(zhàn)勝人類棋手的，這三大功能也是人類駕馭人工智能為人類服務(wù)的途徑。由于人工智能能夠自我學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)能力會越來越強(qiáng)，而且搜集和貯存的數(shù)據(jù)會越來越多，將會在更多的方面成為人的助手或替代人的工作。例如，除了替代一些體力勞動以及低級崗位外，會學(xué)習(xí)的人工智能還會接手一些需要創(chuàng)造性、技術(shù)性和復(fù)雜運(yùn)算的工作。此外，在各個領(lǐng)域的新產(chǎn)品的研發(fā)、預(yù)測分析、推廣等方面，人工智能也能產(chǎn)生巨大的作用，創(chuàng)造不可估量的效益。

設(shè)計“阿爾法圍棋”的深度思想公司（Deep Mind）的CEO杰米斯·哈薩比斯提出了人工智能的通用性，即通用人工智能，這種智能與人類專家協(xié)作可以解決和處理更多需要智慧才能解決的問題，如診治疾病，處理氣候變化、能源、基因組學(xué)、宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、金融系統(tǒng)、物理等方面的幾乎所有問題。哈薩比斯稱，人類想要掌握的學(xué)科越來越復(fù)雜，即使是最聰明的人，窮其一生也難以掌握其中一個領(lǐng)域。如果將“阿爾法圍棋”看成一個能夠自動將非結(jié)構(gòu)化信息轉(zhuǎn)化為可用知識的過程，那么通過篩選泛濫的數(shù)據(jù)得出合理的觀點(diǎn)就指日可待。研究人員正在努力研究的是一種可以解決任何問題的人工智能超級解決方案。

具體而言，如果“阿爾法圍棋”的自我學(xué)習(xí)能力、大數(shù)據(jù)存儲和分析功能應(yīng)用到醫(yī)藥領(lǐng)域，將誕生一種新的醫(yī)療和醫(yī)藥模式，即智能醫(yī)療（有人稱智慧醫(yī)療，但由于智慧似乎為人類所特有，以人工智能為基礎(chǔ)的新型醫(yī)療稱智能醫(yī)療更好）。

智能醫(yī)療是指通過打造健康檔案區(qū)域醫(yī)療信息平臺，利用最先進(jìn)的計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)患者與醫(yī)務(wù)人員、基礎(chǔ)研究（醫(yī)學(xué)和藥物研究）與臨床治療、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備之間的互動，逐步達(dá)到信息化防治疾病和健身強(qiáng)體的目標(biāo)。

例如，通過無線網(wǎng)絡(luò)，使用掌上電腦便捷地聯(lián)通各種診療儀器，醫(yī)務(wù)人員能隨時掌握每個病人的病案信息和最新診療報告，隨時隨地快速制定診療方案；在醫(yī)院任何一個地方，醫(yī)護(hù)人員都可以登錄距自己最近的系統(tǒng)查詢醫(yī)學(xué)影像資料和醫(yī)囑；患者的轉(zhuǎn)診信息及病歷可以在任意一家醫(yī)院通過醫(yī)療聯(lián)網(wǎng)方式調(diào)閱；任何科學(xué)研究，包括醫(yī)學(xué)和與醫(yī)學(xué)相關(guān)的物理、化學(xué)等領(lǐng)域的研究最新成果能在互聯(lián)網(wǎng)上及時公布等，讓診斷、治病和用藥以及公眾的保健得到最有效、最迅速、最適宜、最廉價和最科學(xué)的處理。

智能醫(yī)療的具體表現(xiàn)

以“阿爾法圍棋”為例，可以知道什么是智能醫(yī)療。

研發(fā)出“阿爾法圍棋”的深度思想公司并非只是專注于讓“阿爾法圍棋”與人類棋手過招，而是注重把人工智能通過學(xué)習(xí)解決實(shí)際問題的能力貫穿應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。2016年2月深度思想公司就已經(jīng)發(fā)布了在醫(yī)護(hù)領(lǐng)域使用的深度學(xué)習(xí)程序——深度思想健康（Deep Mind Health）。這是一款手機(jī)應(yīng)用程序（APP），包括“識別風(fēng)險病人”（Stream）和“早期臨床護(hù)理管理”（Hark）兩個模塊。

這種手機(jī)應(yīng)用程序當(dāng)然也是一種人工智能，它們需要學(xué)習(xí)和幫助醫(yī)護(hù)人員監(jiān)護(hù)一些表面上不嚴(yán)重但實(shí)際很危險的病人，或者一些急性發(fā)病者。例如，深度思想健康的“識別風(fēng)險病人程序”可以及時發(fā)現(xiàn)急性腎衰竭高風(fēng)險病人，以便讓醫(yī)生及時治療并改善對病人的護(hù)理。這個程序是通過檢讀血液檢查報告，以辨別哪些病人存在風(fēng)險。結(jié)果表明，有25%的急性腎衰竭死亡可以通過這個程序避免。“早期臨床護(hù)理管理程序”則能幫助醫(yī)生制定治療方案和采取行動。使用該項(xiàng)程序能避免38%的患者病情惡化。

當(dāng)然，這些只是人工智能開發(fā)和應(yīng)用的冰山一角。實(shí)際上，在醫(yī)藥領(lǐng)域利用計算機(jī)技術(shù)和人工智能最早和進(jìn)展較大的是藥物的研發(fā)與監(jiān)控。計算機(jī)和人工智能對于藥物的研發(fā)在很多方面都起到了作用，如研發(fā)新藥、老藥新用、藥物篩選、預(yù)測藥物副作用、藥物跟蹤研究等。這實(shí)際上已經(jīng)產(chǎn)生了一門新學(xué)科，即藥物臨床研究的計算機(jī)仿真（CTS）。

一種新藥的開發(fā)一般估計需要15年時間，耗資10億美元，但最近的估計是可能耗資40億～120億美元，還不能保證成功。因?yàn)椋艘笮滤幰携熜?，還需要安全性的保障。如何監(jiān)控和預(yù)測藥物的副作用或不良反應(yīng)就成為研發(fā)一種新藥或老藥新用的重要保證。

對于傳統(tǒng)的藥物研發(fā)來說，一種藥物必須經(jīng)過動物試驗(yàn)和人體的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期臨床試驗(yàn)。而且，即便Ⅲ期試驗(yàn)后批準(zhǔn)上市，還有Ⅳ期臨床研究，即新藥上市后進(jìn)行的臨床研究，而且一類新藥要求進(jìn)行2000個病例的IV期試驗(yàn)。這也是造成藥物研發(fā)周期長、費(fèi)用高的重要原因。

但是，在今天有了計算機(jī)程序，特別是以“阿爾法圍棋”為代表的能自我學(xué)習(xí)的計算機(jī)程序（軟件），就為人們提供了一個檢測藥物的人工智能安全專家。首先是在新藥篩選時可以獲得安全性較高的幾種備選物質(zhì)。當(dāng)很多個甚至成千上萬個化合物都對治療肝癌顯示出某種療效，但又對它們的安全性難以判斷時，便可以利用“阿爾法圍棋”的策略網(wǎng)絡(luò)和評價網(wǎng)絡(luò)，以及蒙特卡洛樹搜索算法來挑選最具有安全性的化合物，成為新藥的最佳備選者。

同樣，對于尚未進(jìn)入動物和人體試驗(yàn)階段的藥物，也可以利用類似“阿爾法圍棋”這樣的人工智能來檢測新藥的安全性。因?yàn)?，每一種藥物作用的靶向蛋白和受體都并不專一，如果作用于非靶向受體和蛋白就會引起副作用。類似“阿爾法圍棋”的程序可以通過對既有的數(shù)千種已知藥物的副作用進(jìn)行篩選搜索，以判定一種藥物是否會有副作用，或副作用的大與小以及最小，由此選擇那些副作用概率最小和實(shí)際產(chǎn)生副作用最小的藥物進(jìn)入動物和人體試驗(yàn)，就會大大增加成功的概率，節(jié)約時間和成本。當(dāng)然，利用“阿爾法圍棋”等程序還可模擬和檢測藥物進(jìn)入人體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄、給藥劑量-濃度-效應(yīng)之間的關(guān)系等情況，讓藥物研發(fā)進(jìn)入快車道。

大數(shù)據(jù)和信息共享

大數(shù)據(jù)和信息共享同樣是智能醫(yī)療的核心。信息共享成為智能醫(yī)療的重要性在于，全球的科研人員只有科研共享，才能對各種危害人們健康的疾病和頑癥，如艾滋病、癌癥等進(jìn)行有效的治療，挽救人們的生命。這一點(diǎn)在突發(fā)公共衛(wèi)生事件，尤其是暴發(fā)危害人們生命的疾病時，具有重大的作用，例如最近在南美爆發(fā)的寨卡病。

由于醫(yī)護(hù)人員對寨卡病的發(fā)病機(jī)理、傳播途徑和危害胎兒和孕婦的機(jī)理并不清楚，對待這種疾病既無有效的藥物，也沒有疫苗，因此需要更多更新的研究結(jié)果來指導(dǎo)防治疾病，而對于最新研究信息的共享，則有助于指導(dǎo)全球醫(yī)務(wù)人員和公共衛(wèi)生專業(yè)人員，并通過醫(yī)護(hù)人員向公眾提供科學(xué)的防治方法。

正是在寨卡病的防治上，信息共享得以突破?，F(xiàn)在，美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校病毒學(xué)家康納研究團(tuán)隊(duì)用寨卡病毒感染猴子進(jìn)行試驗(yàn)，并在網(wǎng)上公開了首批數(shù)據(jù)。這一行為改變了過去研究人員只是在學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究結(jié)果和數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)做法。美國研究人員在網(wǎng)上發(fā)布的是2016年2月15日他們將寨卡病毒注射進(jìn)3只印度恒河猴體內(nèi)獲得的血液、唾液和尿中所檢測到的病毒數(shù)量的原始數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)能讓每個人都看到，并且每天都會更新研究結(jié)果。

此次康納等人首先在網(wǎng)上公布動物試驗(yàn)的數(shù)據(jù)意味著，生物醫(yī)學(xué)已經(jīng)正式踏入智能醫(yī)療門檻。與此同時，中國研究人員也借寨卡的防治和研究而跨入智能醫(yī)療和大科技的門檻。中國疾控中心與江西省疾控中心、浙江省疾控中心、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院等單位合作，分別對寨卡病毒感染病例血液和尿液標(biāo)本中的寨卡病毒基因組進(jìn)行了全面解析，獲得病毒全基因組序列，并發(fā)布到網(wǎng)上。

這種科研的資源共享顯然為人們認(rèn)識寨卡病的病理、研制藥物和疫苗奠定了基礎(chǔ)。而且，基于對不同來源的寨卡病毒特點(diǎn)的認(rèn)識，將進(jìn)行針對性的藥物和疫苗研發(fā)。例如，中國疾控中心和江西省疾控中心合作測序的寨卡病毒基因組有10676個堿基，與目前在美洲的流行病毒株具有高度同源性。但是，浙江省疾控中心測序的寨卡病毒核酸序列與太平洋島國法屬波利尼西亞地區(qū)報道的病毒基因組序列高度同源，而與中國其他省份報告的輸入病例的病毒核酸序列存在差異。

不過，美國研究人員在網(wǎng)上公布恒河猴試驗(yàn)的數(shù)據(jù)還具有更多的意義。寨卡病是一起非常緊急的公共衛(wèi)生突發(fā)事件，所有人都在與寨卡病毒賽跑，也與時間賽跑。除了不應(yīng)讓科學(xué)家的競爭成為保密理由而延緩對寨卡病的認(rèn)知和防治外，還要意識到，對人的研究有很多倫理限制而無法獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)和知識。

由于寨卡病毒感染的形式和機(jī)制在人和恒河猴體內(nèi)相似和相同，研究人員能通過向猴子體內(nèi)注射不同劑量的寨卡病毒而獲得該病有價值的第一手相關(guān)信息?？茖W(xué)家能對懷孕恒河猴體內(nèi)的羊水反復(fù)取樣，以判斷寨卡病毒能否以及多快感染胎兒。這些數(shù)據(jù)一方面不可能從人身上快速且合乎倫理地獲取到，另一方面也可能因此而延誤人們對寨卡病毒是否導(dǎo)致小頭兒等的認(rèn)知。

有了對恒河猴的研究結(jié)果，并且能發(fā)布在網(wǎng)上，就能較快地獲得諸如寨卡病毒是否與小頭兒關(guān)聯(lián)的確切信息和機(jī)理，例如，正在發(fā)育的胎兒可能何時會被寨卡病毒侵襲而導(dǎo)致出生缺陷，也就能為人們提供防治的線索和方式。

此外，由于世界一些國家反對動物試驗(yàn)，尤其是反對用靈長類動物進(jìn)行醫(yī)學(xué)試驗(yàn)的呼聲越來越大，浪潮越來越高。歐洲一些國家，如德國已經(jīng)在減少靈長類動物的醫(yī)學(xué)試驗(yàn)，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）也已決定結(jié)束其下屬一家實(shí)驗(yàn)室存有爭議的猴子試驗(yàn)，并終止了對黑猩猩侵入性試驗(yàn)的經(jīng)費(fèi)支持。

在這樣的情況下，美國研究人員在網(wǎng)上公布寨卡病毒感染猴子的數(shù)據(jù)就更具有意義，因?yàn)檫@是在實(shí)現(xiàn)一個共同的目標(biāo)，資源共享能讓那些并沒有進(jìn)行動物試驗(yàn)的研究人員了解動物試驗(yàn)的情況和數(shù)據(jù)，也就會減少使用靈長類動物進(jìn)行試驗(yàn)。

當(dāng)然，大科技時代的資源共享也會讓科研人員產(chǎn)生疑慮，其中最核心的是，研究成果的界定和歸屬，以及其他研究人員是否采信網(wǎng)上發(fā)布的動物和其他研究數(shù)據(jù)及結(jié)果。

對于第一個問題，也許可以用網(wǎng)上公布的時間來判斷一項(xiàng)研究結(jié)果的最早時間和進(jìn)行研究的科研人員，至于對網(wǎng)上公布的研究結(jié)果的采信與否，可能會隨著大科技時代的進(jìn)展由實(shí)踐做出回答。無論其他研究人員是否采信網(wǎng)上公布的結(jié)果和數(shù)據(jù)，都會進(jìn)行驗(yàn)證，因此，可能會有效地檢驗(yàn)網(wǎng)上公布的研究結(jié)果。

患者也要利用智能醫(yī)療

一般而言，智能醫(yī)療通常指的是計算機(jī)、大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)+如何讓醫(yī)生和專業(yè)機(jī)構(gòu)對病人的疾病診治更準(zhǔn)確和更科學(xué)，讓人們既能看病有效，又能少花錢。

例如，現(xiàn)在飛利浦公司設(shè)計了一個智能軟件飛利浦健康套件數(shù)字平臺，希望將消費(fèi)者、患者和醫(yī)療服務(wù)人員三方進(jìn)行串連，在互聯(lián)的護(hù)理領(lǐng)域進(jìn)行嘗試。這個平臺是一個基于云技術(shù)的開放安全平臺，能夠收集和分析從健康手表、血壓計、耳式體溫計和身體分析儀等多個設(shè)備源頭的健康數(shù)據(jù)。醫(yī)生也可以在第一時間了解到患者的情況并做出醫(yī)療判斷和治療方案，從而大大降低醫(yī)療成本和漏診誤診的發(fā)生率。

智能醫(yī)療的另一個維度是患者和家屬，以及需要保健的正常群體，他們也需要大數(shù)據(jù)和智能分析來選擇自己所需的診治疾病的方式和程序，以及正常人需要選擇的保健措施。

在這方面，利用大數(shù)據(jù)設(shè)計成智能軟件，為患者和公眾提供就醫(yī)和保健的信息也格外重要。現(xiàn)在，美國已經(jīng)出現(xiàn)了主流醫(yī)院評價平臺的智能軟件，供廣大公眾選擇。這個平臺對美國近5000家醫(yī)院、約14萬醫(yī)生以及16個醫(yī)療領(lǐng)域的137家專業(yè)醫(yī)院排名。這個排名對醫(yī)院聲譽(yù)、患者存活率、患者安全性以及其他醫(yī)療相關(guān)指標(biāo)在內(nèi)的數(shù)十項(xiàng)評價指標(biāo)進(jìn)行綜合排序，由第三方公司或組織進(jìn)行多方位、多元化評價，更加關(guān)注醫(yī)療產(chǎn)出以及患者滿意度。如此，這種智能平臺可以向公眾提供他們可以選擇和信賴的醫(yī)院進(jìn)行就診和治病。

現(xiàn)在，中國對醫(yī)院和醫(yī)生的評價還是采用最普遍的醫(yī)院等級劃分標(biāo)準(zhǔn)（3級10等）。醫(yī)院評審分級標(biāo)準(zhǔn)包括醫(yī)院的規(guī)模、技術(shù)水平、醫(yī)療設(shè)備、管理水平、醫(yī)院質(zhì)量等5個標(biāo)準(zhǔn)，但由于其他評審內(nèi)容設(shè)置缺乏直觀指標(biāo)，容易量化的硬件標(biāo)準(zhǔn)（床位、科室設(shè)置、醫(yī)療設(shè)備、人員配備等）成為劃分醫(yī)院等級的決定因素，暫時未能考慮醫(yī)院的綜合醫(yī)療效果、患者存活率、患者安全性等。

現(xiàn)在，中國研究人員意識到醫(yī)院評價和大數(shù)據(jù)的重要性，復(fù)旦大學(xué)醫(yī)院管理研究所已經(jīng)邀請全國30個臨床?？频膸浊恢麑＜覍W(xué)者共同參與評審中國最佳醫(yī)院排行榜。其中，醫(yī)院專科聲譽(yù)主要由專家提名心目中名列前茅的醫(yī)院，而在科研學(xué)術(shù)方面，得分主要來自于國家級獎項(xiàng)和科學(xué)引文索引（SCI）影響因子。

相比而言，美國對醫(yī)院評價的智能軟件主要是為患者服務(wù)，醫(yī)院排名的宗旨就是讓患者選擇合適的醫(yī)院、醫(yī)師。這也是為什么美國的第三方評價機(jī)構(gòu)選取的眾多評價標(biāo)準(zhǔn)中多數(shù)是關(guān)于患者安全、醫(yī)療質(zhì)量及就醫(yī)滿意度的，而這些指標(biāo)正是一個排行榜見功力、需要大量數(shù)據(jù)分析支撐的地方。

中國的醫(yī)院評價大數(shù)據(jù)尚未引進(jìn)醫(yī)療質(zhì)量和安全評價，這是需要進(jìn)一步深化和發(fā)展的地方。如果這些要素都能整合到智能軟件中，公眾就可以通過這樣的智能軟件選擇適宜自己的就醫(yī)機(jī)構(gòu)和醫(yī)生?；颊吆凸娎弥悄苘浖侵悄茚t(yī)療不可或缺的部分。

【責(zé)任編輯】張?zhí)锟?