在人工智能席卷世界的大浪潮中，應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在過(guò)去三年似乎成了投資界和新聞界關(guān)注的首要話(huà)題。
自2013年初以來(lái)，IBM的Watson應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域；在打敗世界上最出色的圍棋選手后，谷歌 DeepMind的團(tuán)隊(duì)決定將重心放在充分發(fā)揮這項(xiàng)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用上。
機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）行業(yè)許多最火爆的年輕初創(chuàng)公司也將大量的精力投入到醫(yī)療領(lǐng)域，其中包括Nervanasys（最近已被英特爾收購(gòu)）、Ayasdi（截至2016年2月融資940萬(wàn)美元）、Sentient．a(chǎn)i（截至2016年2月融資1．44億美元）和Digital Reasoning Systems（截至2016年2月融資3600萬(wàn)美元），不一而足。
盡管投資界和研究界表現(xiàn)異常興奮，但我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)機(jī)器學(xué)習(xí)公司高管很難洞悉如今機(jī)器學(xué)習(xí)正在醫(yī)療領(lǐng)域的哪些方面發(fā)揮影響。為此我們撰寫(xiě)這篇文章，目的不是全面列出可能的應(yīng)用，而是重點(diǎn)介紹機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域當(dāng)前和未來(lái)的用途。
機(jī)器學(xué)習(xí)當(dāng)前在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用
下面這幾個(gè)應(yīng)用并不全面，但表明了機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)療行業(yè)的一些影響。
醫(yī)療圖像診斷
由于機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)一直是最顯著的技術(shù)突破之一，也是機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)療界特別活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。微軟的InnerEye計(jì)劃（始于2010年）目前正在開(kāi)發(fā)圖像診斷工具，團(tuán)隊(duì)已發(fā)布了解釋發(fā)展動(dòng)向（包括機(jī)器學(xué)習(xí)用于圖像分析）的許多視頻。
隨著深度學(xué)習(xí)變得越來(lái)越普及，以及更多的數(shù)據(jù)源（包括形式豐富多樣的醫(yī)療圖像）成為人工智能診斷過(guò)程的一部分，深度學(xué)習(xí)可能在診斷應(yīng)用中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
然而，深度學(xué)習(xí)應(yīng)用軟件的解釋能力有限。換句話(huà)說(shuō)，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)無(wú)法解釋它“如何”給出預(yù)測(cè)，即使預(yù)測(cè)是正確的。這種“黑盒子問(wèn)題”在醫(yī)療界更具有挑戰(zhàn)性，醫(yī)生們不希望在沒(méi)有深入了解機(jī)器如何給出建議的情況下做出生死攸關(guān)的決定，即使過(guò)去已證明了那些建議是正確的。
治療查詢(xún)和建議
診斷是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，涉及眾多因素：從病人眼白的顏色到早上吃的食物――機(jī)器目前無(wú)法關(guān)聯(lián)和解讀這些因素。然而有一點(diǎn)毫無(wú)疑問(wèn)：僅僅充當(dāng)科學(xué)知識(shí)的延伸，機(jī)器就有助于幫助醫(yī)生在診斷和治療方面做出正確的考量。
這是Memorial Sloan Kettering（MSK）的腫瘤科室最近與IBM Watson合作時(shí)力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。MSK擁有癌癥患者和數(shù)十年來(lái)采用的治療方法方面的大量數(shù)據(jù)，借鑒過(guò)去最有效的治療措施，能夠向醫(yī)生展示并建議治療思路或方案，以便處理將來(lái)獨(dú)特的癌癥病例。如今，這種智能增強(qiáng)工具已經(jīng)投入初步使用。
醫(yī)療數(shù)據(jù)收集
人們非常關(guān)注匯集來(lái)自各種移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，以便匯總并解讀更多的實(shí)時(shí)健康數(shù)據(jù)。 蘋(píng)果的ResearchKit旨在治療帕金森病和阿斯波哥爾綜合癥，為此允許用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)交互式應(yīng)用程序（其中一個(gè)應(yīng)用程序運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)識(shí)別臉部），從而長(zhǎng)期評(píng)估身體狀況。應(yīng)用程序能將日常的進(jìn)展數(shù)據(jù)饋送到匿名數(shù)據(jù)池中供將來(lái)研究。
IBM在不遺余力地獲取它能獲取的所有健康數(shù)據(jù)，不僅與Medtronic合作，實(shí)時(shí)解讀糖尿病和胰島素?cái)?shù)據(jù)，還斥資26億美元收購(gòu)了醫(yī)療分析公司Truven Health。
盡管物聯(lián)網(wǎng)提供了大量的醫(yī)療保健數(shù)據(jù)，但業(yè)界似乎仍在嘗試如何解讀這些信息，并且實(shí)時(shí)改變治療?？茖W(xué)家和患者都樂(lè)觀(guān)地認(rèn)為，如果匯集消費(fèi)者數(shù)據(jù)這股趨勢(shì)持續(xù)下去，研究人員會(huì)有更多的手段來(lái)攻克疑難雜癥和獨(dú)特病例。
藥物發(fā)現(xiàn)
雖然醫(yī)療保健行業(yè)牽涉眾多利益相關(guān)者（醫(yī)院CIO、醫(yī)生、護(hù)士、患者和保險(xiǎn)公司等），但對(duì)于開(kāi)發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)醫(yī)療保健應(yīng)用軟件的公司來(lái)說(shuō)，藥物研發(fā)帶來(lái)了相對(duì)簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。這類(lèi)應(yīng)用軟件還面對(duì)一群相對(duì)清晰的客戶(hù)，它們通常財(cái)力雄厚，那就是制藥公司。
IBM自己的醫(yī)療應(yīng)用軟件很早就發(fā)力藥物發(fā)現(xiàn)，谷歌也加入到了藥物研發(fā)的行列，而一大批公司已經(jīng)在通過(guò)借助機(jī)器學(xué)習(xí)致力于藥物發(fā)現(xiàn)來(lái)融資和獲利。
機(jī)器人手術(shù)
達(dá)芬奇機(jī)器人在機(jī)器人手術(shù)領(lǐng)域備受關(guān)注。外科醫(yī)生通過(guò)操縱靈巧的機(jī)器人臂，實(shí)現(xiàn)在緊湊的空間做精細(xì)的外科手術(shù)。
雖然并非所有機(jī)器人手術(shù)都涉及機(jī)器學(xué)習(xí)，但一些系統(tǒng)會(huì)使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)（借助機(jī)器學(xué)習(xí)）來(lái)識(shí)別距離或特定的身體部位（以毛發(fā)移植手術(shù)為例，識(shí)別移植到頭上的毛囊）。此外，機(jī)器學(xué)習(xí)在一些情況下用于接受操控人員下達(dá)的指令時(shí)，能夠穩(wěn)定機(jī)器人臂的運(yùn)動(dòng)和移動(dòng)。
機(jī)器學(xué)習(xí)未來(lái)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用
下面是機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)療領(lǐng)域日益流行起來(lái)的幾種應(yīng)用。
個(gè)性化醫(yī)療
如果你的孩子拔掉了智齒，醫(yī)生可能開(kāi)給他們一些止痛藥維柯丁（Vicodin）。若有尿路感染（UTI），可能還會(huì)開(kāi)復(fù)方新諾明（Bactrim）。但愿在不太遙遠(yuǎn)的將來(lái)，很少有患者會(huì)被醫(yī)生開(kāi)相同劑量的藥物。事實(shí)上，如果我們對(duì)患者的遺傳特征和病史有足夠的了解，很少會(huì)給患者開(kāi)完全相同的藥物。
在將來(lái)，個(gè)性化醫(yī)療讓每個(gè)人的健康建議和疾病治療方法都基于其病史、遺傳譜系、以往病情、飲食、壓力水平及更多因素來(lái)定制。
雖然這一般適用于小毛病，但也可能會(huì)在高風(fēng)險(xiǎn)情況下帶來(lái)重大影響，比如根據(jù)人的年齡、性別、種族、基因構(gòu)成及更多因素來(lái)決定要不要進(jìn)行化療。
自動(dòng)治療或建議
在Medtronic和IBM共同制作的糖尿病視頻中，Medtronic的Hooman Hakami表示，Medtronic希望在某個(gè)時(shí)候讓其生產(chǎn)的胰島素檢查泵可自主運(yùn)行，監(jiān)測(cè)血糖含量，根據(jù)需要注射胰島素，同時(shí)不干擾用戶(hù)的日常生活。
當(dāng)然，這只是宏大的自主治療藍(lán)圖的一個(gè)縮影。設(shè)想一下：機(jī)器可以通過(guò)跟蹤患者血液、飲食、睡眠和壓力等方面的數(shù)據(jù)，調(diào)整止痛劑或抗生素的劑量；一個(gè)小型廚房臺(tái)機(jī)器學(xué)習(xí)“代理”可能會(huì)發(fā)放藥片，監(jiān)測(cè)你服用了多少藥片。如果你的病情看起來(lái)很糟糕，或者沒(méi)有遵照其指示，就打電話(huà)給醫(yī)生，而不需要靠專(zhuān)門(mén)的人來(lái)記住服用多少藥丸。
將如此大的權(quán)力交到算法的“手里”面臨不可小視的法律制約。與醫(yī)療界其他任何創(chuàng)新一樣，任何類(lèi)型的自主治療都可能面臨一條漫長(zhǎng)的道路，以證明其可行性、安全性及相對(duì)其他治療方法的優(yōu)越性。
健康預(yù)防與干預(yù)
Orreco和IBM最近宣布了提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的合作項(xiàng)目，IBM在2016年1月就與Under Armour建立了類(lèi)似的合作關(guān)系。雖然西方醫(yī)療界把重點(diǎn)主要放在治療和改善疾病上，但現(xiàn)在非常需要積極主動(dòng)的健康預(yù)防和干預(yù)，而第一波物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（尤其是Fitbit）正在推動(dòng)這些應(yīng)用。
可以想象，預(yù)防疾病或提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)不會(huì)是促進(jìn)健康應(yīng)用軟件的唯一用途。機(jī)器學(xué)習(xí)可能用來(lái)跟蹤員工績(jī)效或職場(chǎng)壓力大小，并且用于積極改善高危人群癥狀（不僅僅減輕癥狀或病后康復(fù)）。
自主機(jī)器人手術(shù)
目前，像達(dá)芬奇這樣的機(jī)器人主要是外科醫(yī)生用來(lái)提高靈活性和操縱能力的工具。未來(lái)，機(jī)器學(xué)習(xí)可用于結(jié)合達(dá)芬奇等設(shè)備里面的可視化數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)模式，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人熟練地做手術(shù)。
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