《連線》| 李開復(fù)：新冠大流行將加速醫(yī)療AI革新
撰文 | 李開復(fù)
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2020年元旦前夜，一家位于加拿大多倫多市的人工智能（AI）企業(yè)BlueDot捕捉到多起罕見肺炎病例，BlueDot迅即反應(yīng)，運(yùn)用自然語言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)和定位追蹤，迅速向合作的政府部門和公共衛(wèi)生機(jī)構(gòu)客戶傳送警報并報告擴(kuò)散狀況。BlueDot所監(jiān)測到的異狀，正是數(shù)月后撼動全球的新型冠狀病毒肺炎（Covid-19），這比世界衛(wèi)生組織首度公開警示新冠病毒的時間還要早上9天。
BlueDot的AI平臺示范了人工智能技術(shù)對重大疫情能起到早期預(yù)警的功用，過去幾個月里，AI在這場全球抗疫戰(zhàn)的許多方面發(fā)揮了獨(dú)特作用：從疫情預(yù)測到篩檢，從接觸警示到快速診斷，從前線無人配送到實(shí)驗(yàn)室藥物研發(fā)，人工智能助力防疫派上了不少用場，為特定場景應(yīng)用賦能。
隨著疫情在全球蔓延，AI技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用也在各地相繼落地。在韓國，基于地理位置的信息傳遞已經(jīng)成為控制病毒傳播的重要工具，當(dāng)人們靠近確診病例時，就會收到基于位置的緊急信息提醒。在中國，阿里巴巴推出的AI算法能夠在20秒內(nèi)診斷出疑似病例（比人類檢測快了近60倍），準(zhǔn)確率高達(dá)96%。無人配送車輛很快被投入到人類難以承受的場景，代替人類執(zhí)行高傳染風(fēng)險的運(yùn)輸任務(wù)。湖北、廣東等省份的多家醫(yī)院相繼使用機(jī)器人為病人或被隔離家庭運(yùn)送食物、藥品和物資。而在美國加州，計算機(jī)科學(xué)家正在研發(fā)能遠(yuǎn)程檢測獨(dú)居老人健康情況的系統(tǒng)，一旦老人出現(xiàn)身體異常癥狀，系統(tǒng)就會發(fā)出即時警報。
不過，目前人工智能在公共健康體系的應(yīng)用仍顯零散也未成體系。坦率說，過去四個月內(nèi)，AI在抗疫之戰(zhàn)中的表現(xiàn)并不十分突出，我最多只能給它打分“B-”。新冠大流行暴露了我們的醫(yī)療系統(tǒng)的脆弱性：預(yù)警響應(yīng)不充分、通報信息不精確、醫(yī)療物資分配不均、醫(yī)務(wù)人員超負(fù)疲憊、醫(yī)院病床緊繃、疫苗研發(fā)周期長等諸多痛點(diǎn)。當(dāng)然，AI的零散表現(xiàn)也有客觀原因：醫(yī)療體系可說是現(xiàn)代社會各類運(yùn)轉(zhuǎn)體系中最為復(fù)雜、陳舊不堪且難以變通的體系；且在新冠疫情襲來之前，我們并沒有真正意識到醫(yī)療體系問題的緊迫性，沒有提前采取相應(yīng)的技術(shù)預(yù)防措施；最為關(guān)鍵的是，我們?nèi)鄙俳?gòu)AI解決方案所需的大數(shù)據(jù)。
把目光投向未來，有以下兩個AI賦能醫(yī)療的樂觀因素：
首先，作為AI燃料的醫(yī)療大數(shù)據(jù)已被激活。舉例來說，機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)科學(xué)平臺Kaggle組建了新冠病毒開放研究數(shù)據(jù)集，名為CORD-19。它將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯編，并把最新研究集中收錄，匯總的格式可被機(jī)器讀取和解析，以便于AI進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)。至今這個數(shù)據(jù)集收錄了12.8萬篇包含Covid-19、冠狀病毒、SARS（非典型肺炎）、MERS（中東呼吸綜合癥）等關(guān)聯(lián)術(shù)語的醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)術(shù)文章。
其次，眼下全世界的醫(yī)學(xué)專家和計算機(jī)科學(xué)家都將精力集中在解決疫情問題。X大獎基金會創(chuàng)始人彼得·戴曼迪斯（Peter Diamandis）估計，全球現(xiàn)在有多達(dá)2億名的醫(yī)師、科學(xué)家、護(hù)士、技術(shù)專家和工程師投入防治冠狀病毒的相關(guān)研發(fā)中，他們正在進(jìn)行數(shù)以萬計的實(shí)驗(yàn)，并以“前所未有的透明度和速度”共享信息。
3月16日Kaggle發(fā)起“新冠病毒研究挑戰(zhàn)”，匯集與疫情相關(guān)的大量信息，包括病毒的自然歷史、傳播和診斷方法、以及從過往流行病學(xué)研究中汲取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，幫助全球各地衛(wèi)生機(jī)構(gòu)及時掌握最新情況，以做出基于數(shù)據(jù)的分析決策。該項(xiàng)目發(fā)布后的五天內(nèi)被瀏覽超過50萬次，下載量逾1.8萬次。在國內(nèi)疫情爆發(fā)后不到一個月，阿里巴巴便推出了一種AI算法，該算法基于5000多個新冠肺炎確診病例進(jìn)行訓(xùn)練，并關(guān)聯(lián)到治療后續(xù)諸如肺部白色陰影縮小等的成效追蹤。隨后，阿里巴巴將其云端AI平臺向全球醫(yī)療專業(yè)人員開源，與合作伙伴聯(lián)手部署更大批量的匿名數(shù)據(jù)，推出包括疫情預(yù)測、CT影像分析、冠狀病毒基因組測序等模塊。
據(jù)估計，現(xiàn)今全球醫(yī)療數(shù)據(jù)的規(guī)模每隔幾個月就翻一倍。2019年一份覆蓋19個國家AI醫(yī)療市場的研究估計，AI醫(yī)療市場的年復(fù)合增長率為41.7%，從2018年的13億美元將增長至2025年的130億美元，主要分布在六大領(lǐng)域：醫(yī)院工作流程、可穿戴設(shè)備、醫(yī)學(xué)影像和診斷、診療計劃、虛擬助手、以及最重要的藥物研發(fā)，新冠疫情期間浮現(xiàn)的種種需求，將加速AI賦能醫(yī)療的場景落地。
在后疫情時代，我期待AI將加速融入醫(yī)療體系，賦能并推動醫(yī)療改革。其中深度學(xué)習(xí)（Deep Learning），即以一種高效方法運(yùn)算海量、多維數(shù)據(jù)的能力，是AI結(jié)合醫(yī)療最為可期的機(jī)遇之一。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Deep Neural Networks）作為AI的一個子領(lǐng)域，已經(jīng)被用于醫(yī)學(xué)掃描、病理切片、眼科檢查甚至結(jié)腸鏡檢查，以得出準(zhǔn)確而快速的算法判讀。十幾年后，不少國家和地區(qū)的醫(yī)療體驗(yàn)在AI賦能的作用下將發(fā)生根本性改變。
AI賦能醫(yī)療，首先能簡化及優(yōu)化現(xiàn)有的醫(yī)療流程，例如醫(yī)院的作業(yè)流程，保險履約的繁復(fù)流程。將AI與RPA（Robotic Process Automation 機(jī)器人流程自動化）結(jié)合，可對某項(xiàng)工作流程進(jìn)行智能拆解及優(yōu)化，進(jìn)而大大提高醫(yī)療系統(tǒng)的運(yùn)營效率，預(yù)約看診、保險理賠及其他流程性工作都會得到效率提升。AI還能加快早期診斷信息的收錄并實(shí)現(xiàn)自動化，AI技術(shù)所能處理的文本、語言、數(shù)字的體量，無論在數(shù)量上還是精度上都是機(jī)器級別，遠(yuǎn)非人類所及。
有了充分的醫(yī)療大數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，AI還能為每個人或者每個群體建立健康數(shù)據(jù)基準(zhǔn)量表。當(dāng)我們掌握個體健康數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)跟蹤動態(tài)數(shù)據(jù)的波動變化，進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動的診斷，并對潛在大流行疾病的征兆進(jìn)行早期追蹤研判。然而，再先進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng)要做到真正有效，勢必需要與既存的公共衛(wèi)生警示和匯報機(jī)制形成高效鏈接，此類信息斷層即是新冠疫情在早期爆發(fā)期間存在的具體缺失。
再上一個層次的AI賦能體現(xiàn)在助力新藥研發(fā)、基因組測序、干細(xì)胞、CRISPR（基因編輯）等醫(yī)學(xué)突破方面， AI模型和算法應(yīng)用都有其用武之地。在制藥行業(yè)，研發(fā)一種新藥往往需要付出高昂的投入，某次成功前必有多次付諸流水的失敗試驗(yàn)，也連帶消耗巨大的時間和金錢成本?，F(xiàn)在，科學(xué)家們可使用AI機(jī)器學(xué)習(xí)來模擬上千個變量，測試它們的復(fù)合效應(yīng)會對人類細(xì)胞反應(yīng)產(chǎn)生何種影響，這類AI新藥研發(fā)的技術(shù)已被用于新冠病毒疫苗和其他療法。創(chuàng)新工場所投資總部位于香港的AI藥物研發(fā)公司Insilico Medicine是首批對新冠病毒快速響應(yīng)的企業(yè)之一，這家公司利用生成式化學(xué)AI平臺設(shè)計出新藥物小分子，以復(fù)制主要病毒蛋白為靶標(biāo)，早在2月5日便公布了這些小分子結(jié)構(gòu)。AI為新藥發(fā)明開辟了一個新時代，用人工智能技術(shù)來換取藥品研發(fā)周期的時間和成本，整個制藥行業(yè)勢將迎來翻天覆地的變革。
不久的將來，隨著醫(yī)療科學(xué)和計算機(jī)科學(xué)進(jìn)一步融合，我們將進(jìn)入一個全面自動化的AI時代，到時人們可以通過可穿戴設(shè)備、生物傳感器、智能家居檢測設(shè)備等來確保自身和家人的健康。可穿戴設(shè)備和其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)質(zhì)量和多樣性大幅提高，將能產(chǎn)生一個有效的良性循環(huán)。穿越到未來，下一場疫情在大范圍蔓延之前就應(yīng)該能夠被跟蹤、追溯、攔截并消滅無蹤。
或許再過15年，許多人的家里都會有AI個人助理照料我們，幫著解決全家人的日常健康所需。機(jī)器人或者無人機(jī)會把我們的藥品送上門，如果需要進(jìn)行手術(shù)或者外科治療，通常會由機(jī)器人操作，或由機(jī)器人輔助人類外科醫(yī)師完成。在未來，醫(yī)生和護(hù)士將把更多的精力放在機(jī)器無法勝任的任務(wù)上，醫(yī)療專業(yè)人員及富有同情心的護(hù)理人員，將同時具備護(hù)士、醫(yī)療技師、社會工作者、甚至心理咨詢師的技能。他們會使用經(jīng)AI強(qiáng)化的診斷工具和系統(tǒng)，但更多的時間會與患者溝通，安撫他們的傷痛，為他們提供情感扶持。在我的想象里，15年后的醫(yī)療健康場景可能是這個樣子的：
2035年一個冬季早晨，我醒來后就覺得有點(diǎn)兒喉嚨痛。我起身去洗手間，刷牙的時候，洗手間的鏡子通過紅外傳感器測量了我的體溫。刷完牙后一分鐘，我的私人AI醫(yī)師助理發(fā)出了警報，顯示我的唾液樣本部分指數(shù)異常，并在輕微低燒。AI醫(yī)師助理建議我在家進(jìn)行指尖探針采血。我在泡咖啡時，醫(yī)師助理返回了分析結(jié)果，判斷我可能是得了這個季節(jié)正在流行的兩種流感其中一種。之后，我的AI醫(yī)師助理建議，如果我覺得有必要聯(lián)系家庭醫(yī)生的話，有兩個時間空檔可以跟她視頻通話。通話之前，家庭醫(yī)生已經(jīng)收到我所有癥狀的詳細(xì)信息。她給我開了一種減充血劑和撲熱息痛，一會兒無人機(jī)會把藥品送到家門口。
當(dāng)然，凡涉及到病患醫(yī)療記錄，就得談?wù)勲[私和數(shù)據(jù)保護(hù)的關(guān)鍵問題。我認(rèn)為，任憑有用的數(shù)據(jù)各自孤島式的存在，不善加利用，不從中提煉有價值的信息，不用以推動社會進(jìn)步，是相當(dāng)不負(fù)責(zé)任的做法。技術(shù)產(chǎn)生的問題應(yīng)該由技術(shù)解決。隨著AI技術(shù)浪潮而出現(xiàn)的諸如數(shù)據(jù)保護(hù)等問題，應(yīng)該由更為創(chuàng)新的技術(shù)方法來應(yīng)對。
好消息是，近年聯(lián)邦學(xué)習(xí)（也被稱為分布式學(xué)習(xí)）已經(jīng)在數(shù)據(jù)保護(hù)上取得了顯著的進(jìn)展?；诼?lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)，患者的數(shù)據(jù)將永遠(yuǎn)不會離開所在的醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)院或個人設(shè)備服務(wù)器等原始存儲設(shè)備，機(jī)器學(xué)習(xí)模型將在獨(dú)立的數(shù)據(jù)集基礎(chǔ)上進(jìn)行訓(xùn)練處理，再進(jìn)行后續(xù)整合。聯(lián)邦學(xué)習(xí)、同態(tài)加密，結(jié)合可信硬件執(zhí)行環(huán)境等技術(shù)，將進(jìn)一步確保數(shù)據(jù)的計算、傳輸、存儲過程能夠適配不同的隱私偏好，以因應(yīng)不同國家與文化對于隱私保護(hù)的需求差異。
這次新冠肺炎疫情還驗(yàn)證了一個事實(shí)：整體人類命運(yùn)是共同體，人們對未來運(yùn)用AI等先進(jìn)技術(shù)共度難關(guān)寄予一致的期盼。過去，國際合作曾消滅了全球延燒的天花，也幾乎根除了小兒麻痹癥。公共衛(wèi)生無國界，控制及消除流行病是個毋庸置疑的共同目標(biāo)。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，每個國家都能從他國的研究基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)受益并攜手并進(jìn)，全球化的數(shù)據(jù)科學(xué)，將進(jìn)一步幫助人類獲取對健康和疾病最為深刻、最為全面的洞悉。
AI有潛力協(xié)助我們?yōu)橄乱淮渭膊〈罅餍凶龈浞值臏?zhǔn)備。這需要醫(yī)學(xué)專家、AI科學(xué)家、投資者和決策者傾力協(xié)作，也需要關(guān)注醫(yī)療保健領(lǐng)域的投資人為聰明的企業(yè)家和科學(xué)家注入新一波動能。
經(jīng)歷這次疫情，我們應(yīng)清醒地意識到，要將人類醫(yī)療體系推往新的高度，著實(shí)需要傾盡全球之力。
注：本文轉(zhuǎn)載自北京智源人工智能研究院。
