人工智能給醫(yī)生減負(fù)

郭濤

曙光關(guān)注的不是具體的人工智能的應(yīng)用，而是人工智能的底層支撐技術(shù)，通過建立硬件平臺(tái)，以及增添介于硬件平臺(tái)和應(yīng)用之間的一層軟件，消除應(yīng)用與底層技術(shù)架構(gòu)之前的鴻溝，讓用戶更深入地了解人工智能，并付諸應(yīng)用。

這邊，湖南衛(wèi)視推出的首檔原創(chuàng)科技類節(jié)目《我是未來》最新一期節(jié)目剛剛落幕，“聲音博士”與“神眼特工”的比拼讓人感到意猶未盡，觀眾們?cè)俅晤I(lǐng)略了人工智能的神奇；那邊，由中央電視臺(tái)與中國(guó)科學(xué)院共同打造的人工智能電視節(jié)目《機(jī)智過人》正在緊張的錄制過程中，預(yù)計(jì)8月底將正式播出。

在這里，記者稍稍劇透一下，最新一期《機(jī)智過人》的內(nèi)容之一，是從全國(guó)各地三甲醫(yī)院選拔出的15位具有15年以上臨床經(jīng)驗(yàn)的影像科專業(yè)醫(yī)生與一臺(tái)醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人進(jìn)行比拼，看哪一方能率先在30張CT片中找出有病灶的10張。你猜猜哪一方會(huì)贏？

由于節(jié)目還沒有正式播出，在這里不方便透露最終的結(jié)果。親自參與了這期節(jié)目錄制的醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人研制方的專家之一、中國(guó)科技大學(xué)的安虹教授在接受記者采訪時(shí)表示：“科學(xué)計(jì)算與醫(yī)療跨行業(yè)學(xué)科的碰撞產(chǎn)生了奇妙的火花。以醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人為良好開端，人工智能有望在醫(yī)療領(lǐng)域得到快速應(yīng)用和普及，為醫(yī)生減負(fù)，解決百姓看病難等問題?！?/p>

人工智能新突破

從最早IBM超級(jí)計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”與國(guó)際象棋棋王卡斯帕羅夫的對(duì)役，到現(xiàn)在谷歌“阿爾法狗”橫掃當(dāng)今圍棋界的頂尖棋手李世石、柯潔，人類與人工智能之間的比拼一直吸引著眾人的眼球。人們?cè)隗@呼人工智能技術(shù)神奇的同時(shí)，也希望能夠更好地駕馭它、使用它，替代人們完成那些瑣碎的、重復(fù)的、機(jī)械的工作，在提高效率的同時(shí)，也能夠解放人類，讓人們有更多時(shí)間和精力從事那些“更上層”的工作。

安虹向記者透露了一組數(shù)據(jù)：一個(gè)影像科的醫(yī)生平均每天要看80套片子，而每一套片子中又包含300-600張片子。隨著醫(yī)療設(shè)備精確度的提高，片子的數(shù)量、精度也在同步提高，這也給看片的醫(yī)生增加了更多的工作量。

有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在醫(yī)院中，85%-90%的數(shù)據(jù)都是醫(yī)療影像數(shù)據(jù)。有效處理這些非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)就成了一個(gè)迫切需要解決的問題。在《機(jī)智過人》節(jié)目中出現(xiàn)的這臺(tái)醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人，就是一個(gè)突破。

據(jù)曙光公司智能計(jì)算技術(shù)總監(jiān)許濤介紹，在節(jié)目錄制前的一個(gè)月，他們就將1萬多張CT片錄入到醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人中，建立模型，對(duì)它進(jìn)行訓(xùn)練。在節(jié)目錄制現(xiàn)場(chǎng)，醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人可以像一位專業(yè)的影像科醫(yī)生一樣，從給定的CT片中準(zhǔn)確地找出有病灶的片子。這只是1萬張CT片子、僅通過一個(gè)月自學(xué)習(xí)所達(dá)到的效果。如果訓(xùn)練的時(shí)間更長(zhǎng)、機(jī)器閱讀的醫(yī)學(xué)影像資料更多，那么機(jī)器人醫(yī)學(xué)影像閱片的準(zhǔn)確率、速度還將進(jìn)一步提高，機(jī)器人會(huì)變得越來越智能。如果能夠?qū)⑨t(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人早日投入到臨床醫(yī)療或遠(yuǎn)程醫(yī)療中，相信將產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益雙豐收的效果。

參與節(jié)目錄制的來自貴州一家三甲醫(yī)院的資深醫(yī)生，從業(yè)以來已經(jīng)看過了20多萬張片子。而一臺(tái)只經(jīng)過一個(gè)月訓(xùn)練的醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人就已經(jīng)可以和這些醫(yī)學(xué)專家PK?！拔覀兛梢园厌t(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人比作一個(gè)有過目不忘本事的人、一個(gè)看病的高手?！痹S濤表示，“我們?nèi)メt(yī)院看病都愿意找老醫(yī)生，因?yàn)樗麄兙哂胸S富的臨床經(jīng)驗(yàn)。而醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人的學(xué)習(xí)過程其實(shí)與人無異，只不過它可以在更短的時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)更多的知識(shí)，并將其固化到設(shè)備中。一個(gè)經(jīng)過幾個(gè)月訓(xùn)練的醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人就可能達(dá)到一個(gè)有40年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生的水平。”

如今，“人工智能+行業(yè)”成了一種新的趨勢(shì)。人工智能與醫(yī)療行業(yè)的結(jié)合已經(jīng)有了很多成功的案例。比如，IBM“沃森”腫瘤機(jī)器人其實(shí)就是IBM“深藍(lán)”的后裔，它能用于瘤機(jī)診斷是經(jīng)過了美國(guó)一家癌癥研究中心歷時(shí)4年半的訓(xùn)練，“吸收”了300多份醫(yī)學(xué)期刊、250余種教科書、近1500萬頁(yè)文字，以及美國(guó)國(guó)立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的臨床指南的所有內(nèi)容。如今，IBM“沃森”已進(jìn)入了中國(guó)的醫(yī)療領(lǐng)域。

2016 年，Google Research就成功地利用人工智能檢測(cè)由糖尿病造成的視網(wǎng)膜病變，如今這項(xiàng)研究成果已率先在印度進(jìn)行了臨床試驗(yàn)。

醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人的出現(xiàn)再次帶給我們一個(gè)驚喜，它可以大大減輕醫(yī)生的工作量，提高診斷的準(zhǔn)確率。

三方優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

參與《機(jī)智過人》節(jié)目錄制的醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人是中國(guó)科技大學(xué)、健培科技公司和曙光公司三方合作的智慧結(jié)晶。

簡(jiǎn)單說，人工智能包括兩個(gè)重要因素：一是計(jì)算，二是數(shù)據(jù)?！坝?jì)算是人工智能的動(dòng)力，而數(shù)據(jù)是原材料?！痹S濤表示，“我們就是為人工智能提供計(jì)算能力的。曙光提供的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)平臺(tái)，再加上中國(guó)科技大學(xué)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及健培科技公司提供的醫(yī)療影像軟件應(yīng)用和相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)成了醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)器人?！?/p>

曙光是中國(guó)高性能計(jì)算（HPC）市場(chǎng)的領(lǐng)頭羊，在通用HPC市場(chǎng)占有較高的份額。但是，用于人工智能的高性能計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)通用的高性能計(jì)算機(jī)是有明顯差別的。簡(jiǎn)單說，人工智能采用的是一種專用的高性能計(jì)算機(jī)。

傳統(tǒng)的高性能計(jì)算機(jī)是異構(gòu)計(jì)算的典型，通常采用CPU+GPU的組合，并且以CPU為重，少量的GPU只是用于加速。而在人工智能領(lǐng)域，為了高速處理大量資源，以GPU為代表的各種加速器受到熱烈歡迎，CPU的比重減小，主要承擔(dān)調(diào)度的職責(zé)。曙光與英偉達(dá)在GPU上有多年合作，將商業(yè)的加速芯片用于人工智能專用的高性能計(jì)算平臺(tái)。另外，像ARM、FPGA等在人工智能領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

談到與曙光的合作，安虹介紹說：“曙光的高性能計(jì)算硬件平臺(tái)非常適合醫(yī)學(xué)影像閱片這項(xiàng)應(yīng)用。我們根據(jù)應(yīng)用的需要，對(duì)曙光提出了定制化的需求。曙光對(duì)其高性能計(jì)算機(jī)重新配置了芯片、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等。在此基礎(chǔ)上，我們?cè)俅芜M(jìn)行了優(yōu)化。一個(gè)高效率、高能效的硬件平臺(tái)對(duì)于人工智能應(yīng)用來說是非常必要的，它是高性價(jià)比和人工智能平民化的基本保證?！?/p>

人工智能的應(yīng)用分成兩個(gè)部分：一是在線的訓(xùn)練過程，二是在線應(yīng)用。在線訓(xùn)練就是將相關(guān)數(shù)據(jù)灌入到機(jī)器中，通過建立模型、為數(shù)據(jù)打標(biāo)簽，在高性能計(jì)算平臺(tái)上進(jìn)行一定時(shí)間的訓(xùn)練，讓機(jī)器通過自學(xué)習(xí)掌握特定的技能。在線應(yīng)用就是將之前訓(xùn)練得到的模型固化到一個(gè)設(shè)備中，可能是一個(gè)臺(tái)服務(wù)器，也可能是一部手機(jī)，對(duì)外提供服務(wù)。為了快速輸出結(jié)果，在線應(yīng)用需要有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)對(duì)外提供服務(wù)。

給人工智能一個(gè)支點(diǎn)

曙光布局人工智能，其中一個(gè)重要策略是在其HPC團(tuán)隊(duì)之下又新建立了一個(gè)團(tuán)隊(duì)——智能計(jì)算團(tuán)隊(duì)，目前有10幾個(gè)人，大多數(shù)是從美國(guó)知名高校歸來的博士。

“我們的目標(biāo)是將人工智能與市場(chǎng)相結(jié)合，快速產(chǎn)品化?！痹S濤進(jìn)一步解釋說，“我們一方面努力推廣可應(yīng)用于人工智能領(lǐng)域的曙光硬件產(chǎn)品，比如醫(yī)學(xué)影像閱片機(jī)；另一方面，我們也在人工智能的專用芯片方面進(jìn)行布局和投入，比如曙光已經(jīng)建立了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室。我們要建立一個(gè)支持人工智能開發(fā)的軟硬件一體化的平臺(tái)，讓國(guó)內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)、初創(chuàng)企業(yè)等在此之上開發(fā)自己的人工智能應(yīng)用。”

阿里、百度等也在建立自己的人工智能開放平臺(tái)。不過，這些平臺(tái)旨在連接產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商，實(shí)現(xiàn)生態(tài)的整合。而曙光要建立的這個(gè)開放平臺(tái)則不同，它是一個(gè)技術(shù)架構(gòu)，屏蔽了其下復(fù)雜的技術(shù)和組件，允許用戶在這個(gè)平臺(tái)之上使用各類人工智能軟件，創(chuàng)建企業(yè)自己的人工智能生態(tài)圈。從某種程度上說，醫(yī)療影像閱片機(jī)器人就是曙光這個(gè)開放平臺(tái)的一個(gè)縮影。

“我們關(guān)注的不是具體的人工智能的應(yīng)用，而是人工智能的底層支撐技術(shù)，通過建立硬件平臺(tái)，以及添加介于硬件平臺(tái)和應(yīng)用之間的一層軟件，消除應(yīng)用與技術(shù)架構(gòu)之間的鴻溝，讓用戶更深入地了解人工智能，并付諸應(yīng)用。”許濤表示。