人工智能在精準醫(yī)療的應(yīng)用

摘要：在全球業(yè)界的大力推動下,人工智能技術(shù)快速發(fā)展?；诖?主要介紹了人工智能關(guān)鍵技術(shù)及其在精準醫(yī)療上的應(yīng)用,包括計算智能、基因測序、新藥開發(fā)、感知智能、智能決策、智能診斷、醫(yī)療智能語音、醫(yī)療智能視覺、醫(yī)療機器人、可穿戴醫(yī)療設(shè)備等以及行業(yè)行業(yè)發(fā)展和市場動態(tài),然后提出了一些思考和建議。 

關(guān)鍵詞：計算智能；基因測序；新藥開發(fā)；感知智能；智能決策；智能診斷；醫(yī)療智能語音；醫(yī)療智能視覺；醫(yī)療機器人；可穿戴醫(yī)療設(shè)備

一、引言：

隨著科學技術(shù)的日新月異,人工智能的技術(shù)不斷的深入到我們的日常生活中來,在這樣的時代背景下,我們迎來了新型人工智能時代。 人工智能的概念雖然在 20 世紀已經(jīng)出現(xiàn)，但由于彼時軟硬件條件不成熟，數(shù)據(jù)資源短缺，人工智能并未得到廣泛的應(yīng)用。如今，隨著計算能力、算法模型、數(shù)據(jù)資源等基礎(chǔ)技術(shù)條件的日漸成熟，人工智能開始應(yīng)用在各個領(lǐng)域，其中也不乏醫(yī)療領(lǐng)域。人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用多落地于醫(yī)療影像的結(jié)合，隨著醫(yī)療信息化和互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療的發(fā)展，以及電子病歷數(shù)據(jù)的不斷積累，醫(yī)療行業(yè)成為了機器學習和人工智能大放異彩的舞臺。利用AI技術(shù)，可以訓練模型從病患數(shù)據(jù)中找到邏輯和模式，模擬醫(yī)生的思維和診斷方式，從而輔助醫(yī)生做出更精準的診斷，或選擇更合適的診療方案。本文主要表述了人工智能在精準醫(yī)療的應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)及其進程,以此來適應(yīng)這個飛速發(fā)展的社會。 

二、關(guān)鍵技術(shù)研究發(fā)展

2.1計算智能：基因測序與新藥開發(fā)

人工智能中的計算智能與感知智能將在醫(yī)療行業(yè)中得到更為普遍的應(yīng)用，在新藥開發(fā)、基因檢測等方面發(fā)揮重要作用；運用智能感知技術(shù)的可穿戴設(shè)備、醫(yī)療智能語音服務(wù)等將受到更多用戶的追捧；依托感知智能技術(shù)的智能診斷、遠程醫(yī)療等將實現(xiàn)迅速崛起。利用智能計算和精準分析功能的人工智能，符合醫(yī)療行業(yè)發(fā)展的相關(guān)需求，將在醫(yī)療領(lǐng)域中的諸多環(huán)節(jié)得到應(yīng)用。從生態(tài)層面來分析，未來的醫(yī)療行業(yè)會圍繞患者需求開展運營，借助先進技術(shù)手段輸出更加優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)，對接患者的個性化需求，提高患者的滿意度。憑借精準分析與智能計算，人工智能可以解決目前醫(yī)療行業(yè)發(fā)展過程中存在的問題，其應(yīng)用主要包括：新藥開發(fā)、智能決策、智能診斷、醫(yī)療智能語音、醫(yī)療智能視覺、可穿戴健康醫(yī)療設(shè)備、遠程醫(yī)療、基因測序、醫(yī)療機器人等。
    從醫(yī)療行業(yè)的角度來看，人工智能包括三個進階：計算智能、感知智能與認知智能，要最大限度地發(fā)揮人工智能在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用價值，就應(yīng)該將感知智能、計算智能與認知智能結(jié)合起來，建立起完善的醫(yī)療智能系統(tǒng)。
    利用云計算技術(shù)，以智能化方式來分析與處理數(shù)據(jù)資源，即為人工智能中的計算智能。作為人工智能的基礎(chǔ)構(gòu)成，計算智能能夠?qū)Ａ繑?shù)據(jù)資源中的價值進行高效提取，為感知智能與認知智能的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。目前，計算智能在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用集中體現(xiàn)在基因測序與新藥開發(fā)方面。

2.2基因測序

基因堿基由腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)與鳥嘌呤(G)構(gòu)成。而基因測序就是對A、T、C、G的排列方式進行研究。利用人工智能中的計算智能，基因測序能夠?qū)Σ煌说幕蛱匦赃M行準確的定位，從而找到發(fā)生病變的基因部位，并進行有效的疾病預(yù)防，預(yù)測疾病風險，尋找人們?nèi)粘Ｉ盍晳T及行為選擇與疾病之間的關(guān)系，比如人的運動能力對身體健康的影響等。如今，人工智能技術(shù)在基因測序方面的應(yīng)用進入了臨床使用階段，隨著技術(shù)水平的提高，基因測序?qū)⑹谷祟惿鐣l(fā)生巨大變革。

2.3新藥開發(fā)

與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)結(jié)合，人工智能中的智能計算能夠應(yīng)用于新藥開發(fā)過程中，為科研人員分析受體與配體之間的影響、藥物分子的影響，識別并研究藥物靶標等提供幫助，還能在中藥研究方面發(fā)揮重要作用。與新藥開發(fā)相關(guān)的數(shù)據(jù)資源類型多樣、體量龐大，且數(shù)據(jù)更新周期短。在開發(fā)新藥的過程中，除了要獲取足夠的數(shù)據(jù)資源外，還要對這些信息進行深度分析與整合利用，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源的價值提取與挖掘，在進行深度數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，從而發(fā)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)之間存在的關(guān)聯(lián)，總結(jié)出潛在的規(guī)律，加快藥物研發(fā)進程。。    

2.4感知智能：提供智能化醫(yī)療服務(wù)

醫(yī)療研究者在進行信息采集與信息控制的過程中，可以用到人工智能中的感知智能，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，感知智能將被越來越多地應(yīng)用到醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域中，并通過醫(yī)療智能語音、醫(yī)療智能視覺、醫(yī)療機器人、遠程醫(yī)療、可穿戴設(shè)備來滿足用戶的需求。

2.5智能決策

運用智能感知與智能計算技術(shù)來制定醫(yī)療領(lǐng)域的相關(guān)決策，即為醫(yī)療智能決策。要想提高決策的精準度，就要做好前期的信息收集工作，同時還要發(fā)揮智能計算的優(yōu)勢。從這個角度來說，智能感知與智能計算為智能決策提供了有力的支撐。與傳統(tǒng)的人工決策相比，智能決策能夠在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，高效考量多種因素來制訂最佳方案，減少成本消耗的同時，實現(xiàn)效率提升。醫(yī)療信息管理與醫(yī)療方案制訂環(huán)節(jié)，尤其可以體現(xiàn)智能決策的價值。

2.6智能診斷

依托智能感知與智能計算技術(shù)進行的醫(yī)療診斷，即為智能診斷。智能診斷可以對具體的病情進行有效分析，在此基礎(chǔ)上給出針對性的治療方案。與此同時，對方案的相關(guān)信息進行清晰的闡述，提高醫(yī)療診斷的效率。要實現(xiàn)智能診斷，就要賦予機器智能認知的功能，發(fā)揮其深度學習能力，進而提供有效的醫(yī)療建議與服務(wù)。IBM Watson是這方面的典型代表，該服務(wù)能夠在短時間內(nèi)“學習”大量醫(yī)學專業(yè)知識，用不到20秒的時間完成248000篇醫(yī)學論文、3469本醫(yī)學專著、106000份臨床報告、69種醫(yī)學治療方案的信息瀏覽，從教科書、醫(yī)學期刊等中獲取豐富的專業(yè)知識，對醫(yī)療行業(yè)的細分領(lǐng)域進行深度研究。不僅如此，該服務(wù)還能模仿人類大腦的功能，對這些分散的知識進行有效的整合應(yīng)用，為患者提供信息咨詢服務(wù)和專業(yè)的醫(yī)療服務(wù)。

2.7醫(yī)療智能語音

運用自然語言理解、語音識別等技術(shù)，醫(yī)療智能語音能夠賦予智能機器人簡單的交流功能，通過與用戶進行人機交互為需求者提供信息咨詢服務(wù)。在對疾病數(shù)據(jù)進行深度處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合語音識別技術(shù)，智能機器人能夠為患者提供疾病診斷服務(wù)。為了提供專業(yè)化的服務(wù)，醫(yī)療智能機器人要學習掌握足夠多的專業(yè)技能與豐富的醫(yī)療專業(yè)術(shù)語，從而在實施智能化疾病診斷的過程中，提高診斷的準確性。現(xiàn)階段，建立電子病歷是對醫(yī)療智能語音應(yīng)用最多的環(huán)節(jié)?；谡Z音識別技術(shù)的開發(fā)的產(chǎn)品，可以在內(nèi)科、神經(jīng)科、血液科等多個科室中實現(xiàn)應(yīng)用。結(jié)合語義校正技術(shù)，可以有效提高語音識別準確率。

2.8醫(yī)療智能視覺

醫(yī)療領(lǐng)域?qū)χ悄芤曈X技術(shù)的應(yīng)用，主要體現(xiàn)為醫(yī)療智能視覺分析。相較于其他領(lǐng)域，醫(yī)療領(lǐng)域更看重專業(yè)度與精準度。在利用圖像識別技術(shù)對患者醫(yī)學成像進行分析時，要保證判定結(jié)果的客觀性與準確性，就要提高識別的精準度。目前，與專業(yè)醫(yī)生相比，運用智能視覺進行圖像識別能夠得到更加準確的結(jié)果。與此同時，智能化的識別方式還能避免人為操作導致的失誤，幫助醫(yī)生進行高效診斷。

2.9醫(yī)療機器人

醫(yī)院或醫(yī)療機構(gòu)在進行醫(yī)療操作過程中使用的感應(yīng)機器手臂、機器人就是醫(yī)療機器人。醫(yī)療機器人包括多種類型，在醫(yī)療教學指導、臨床醫(yī)療、殘疾人陪護等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。Intuitive Surgical公司開發(fā)的達·芬奇手術(shù)機器人就屬于醫(yī)療機器人。醫(yī)療機器人能夠利用智能化系統(tǒng)完成對手術(shù)信息的收集與整理，以高精度的方式進行手術(shù)操作。目前，達·芬奇手術(shù)機器人已經(jīng)被應(yīng)用于多個國家的醫(yī)院及醫(yī)療機構(gòu)，成功完成了上萬例醫(yī)療操作項目，促進了醫(yī)療機器人的商業(yè)化發(fā)展。

2.10可穿戴醫(yī)療設(shè)備

與其他可穿戴設(shè)備不同的是，可穿戴醫(yī)療設(shè)備更注重獲取用戶的醫(yī)療數(shù)據(jù)。利用無線傳感技術(shù)，可穿戴醫(yī)療設(shè)備能夠?qū)τ脩舻纳眢w數(shù)據(jù)及相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)進行收集，前者包括用戶的心跳頻率、呼吸頻率、體溫、血壓等，后者包括溫度、濕度等，并將收集到的信息數(shù)據(jù)上傳到云平臺。隨著無線傳感技術(shù)的發(fā)展，可穿戴醫(yī)療設(shè)備將具備更多的傳感功能，以遠程方式實時收集用戶的身體健康指數(shù)，為醫(yī)生制訂診療方案提供有效幫助。

三、結(jié)論

本文給出了人工智能在精準醫(yī)療的關(guān)鍵的十大技術(shù)，詳細的為我們介紹了計算智能，基因測序，新藥開發(fā)，感知智能，智能決策，智能診斷，醫(yī)療智能語音，醫(yī)療智能視覺，醫(yī)療機器人，可穿戴醫(yī)療設(shè)備。為更好地推進健康中國的建設(shè)，人工智能在精準醫(yī)療領(lǐng)域有更好的發(fā)展和應(yīng)用空間。目前，我國正形成日益完善的健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)規(guī)劃，并培育出了良好的市場環(huán)境，為國內(nèi)人工智能醫(yī)療的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。人工智能在理論上的相關(guān)技術(shù)在變得愈加成熟，隨之迎來的挑戰(zhàn)更多是如何將理論進行實踐，如何做到將人工智能技術(shù)更好地應(yīng)用于老百姓的日常醫(yī)療生活上等等。這些都是需要業(yè)界共同努力去研究解決的課題。我相信不久的將來人工智能技術(shù)將會普及造福全人類。