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作者:chenyong    通知公告来源:本站原创    点击数:    更新时间:2019/9/27

第五章 人工智能与健康

目前,中国人口出生率的持续下滑。2016年,中国出生人口1786万人,人口出生率12.95‰2017年,中国出生人口1723万人,人口出生率12.43‰,新生人口中二孩比例超过一孩比例;2018年,中国出生人口1523万人,人口出生率10.94‰,是新中国成立以来人口出生数量第三低的一年,人口出生率最低。一个标志性的指标是,老龄人口数量(24949万人)首次超过少儿人口数量(24860万人)。

人口老龄化已经成为我国一个极为严峻的社会问题,严重影响着我国社会、经济等各方面的发展。总体来看,人口老龄化问题成因复杂,一方面,计划生育政策的实行使我国人口的生育率降低;另一方面,由于社会经济的快速发展,人民生活水平不断提高,老年人有着更好的养老条件;此外,由于现代医学水平的进步,老年人的平均寿命有了很大的提高。诸多因素导致我国新生儿逐渐减少,青壮年人口数量减少,而老年人口比例不断上升,造成日趋严峻的人口老龄化问题。

 人口老龄化是指老年人口在总人口中的比重较高的现象,在国际上通常来说,如果一个国家65岁以上人口占总人口达到7%以上或者60岁以上人口占总人口达到10%以上,就可以定义为进入老龄化社会了。那么,我国目前的人口老龄化状况是怎么样的呢?截止2018年,我国60周岁及以上人口为24949万人,占总人口的比重为17.9%,其中65周岁及以上人口为16658万人,占总人口的比重为11.9%。预计到2025年,六十岁以上人口将达到3亿,成为超老年型国家。

第一节 AI与健康发展概况

201610月,中国推出了《健康中国2030”规划纲要》,宣布公共卫生是未来经济和社会发展的前提。它详细说明了五个具体目标,包括改善国民健康,控制主要风险因素和提高卫生系统能力的必要性。

此外,该规划基于四项核心原则:健康优先、改革创新、科学发展和正义与平等。作为中国第一个长期战略性人口健康计划,它还计划到2030年将大健康部门的投资增加到16万亿人民币。

2017年,我国政府就发布了《十三五国家科技创新规划》,详细规划了精密医学技术开发、建立多级知识数据库、创建国家级生物医学大数据采集和存储平台。

20194月,德勤近日发布了《亚太地区生命科学与医疗保健展望》报告。该报告认为,质量、效果和价值是生命科学和医疗保健行业最新的热门话题,全球的利益相关者正在寻找创新且具有成本效益的方法,提供以患者为中心的技术解决方案。

人工智能(AI):人工智能算法可以分析来自临床试验、健康记录、基因概况和临床前研究的大数据集。这些数据中的模式和趋势能够以快于研究人员的速度验证临床假设,并迅速提供新的见解。在亚太地区,越来越多的生物制药公司使用人工智能来简化药物研发过程,并开始向其他领域如诊断领域拓展。

案例:中国的AI诊断

AI技术最新的一个应用是在诊断领域。2017年,腾讯推出了AI诊断医学影像服务,称为人工智能创新医疗系统(AIMIS)。目前,这项技术已证明,食管癌的初步诊断准确率超过90%,肺结节病的准确率为95%,糖尿病视网膜病变的准确率为97%。迄今为止,AIMIS实验室已在10多家医院建立,并签署了进一步部署的协议。

腾讯的人工智能研究实验室——优图实验室(Youtu Lab)也与广州中山大学癌症中心的食道癌研究所合作,利用数千名匿名患者数据来培训其AI技术的诊断部分。这种发展可能对药物开发过程产生重大影响。

例如,腾讯AI技术捕捉到的图像可以与xtalpi结合使用,xtalpi是一种利用云计算平台(如亚马逊网络服务、腾讯云、谷歌云和阿里云)运行算法,部署一百万个计算能力核心的技术,以发现计算机中的新产品,大幅减少制药公司研发新品所需的时间和巨额投资。

第一类应用场景是对于流行病的预测。有些研发的人工智能+大数据流感预测模型已经落地。它能精确预测流感趋势、个人和群体的疾病发病风险,帮助公共卫生部门及时监控疫情,并指导民众进行疾病预防,有效降低国家疾病与防控工作的成本。也包括流感、肿瘤、慢病、高血压、糖尿病等。

谷歌最新人工智能软件阿尔法折叠(Alpha Fold),在一项极其困难的任务中击败了所有对手,成功根据基因序列预测了生命基本分子——蛋白质的三维结构。这意味着,人工智能已经深度进入基因和蛋白质领域,这既是医疗、药物和生命科学与AI联姻的一种突破,也表明AI在维护人们健康、延长寿命和提高生命质量方面有了稳步进展。

第二类针对诊疗过程中的人脸识别和核验身份。传统的就医过程涉及挂号、缴费、打印报告等多个环节,而每个环节势必都要进行身份核验。引入AI技术后,这一过程可以借助人脸识别来实现,加快就诊效率。此外,对医护人员来说,人脸识别也可以防止伪检、替检的现象的发生,进一步优化诊疗环境,规范诊疗行为,减轻了医护人员的压力。

第三类是借助医疗数据来辅助诊断,提高诊疗的准确度。2017711日,阿里健康协同万里云发布医疗AIDoctor You”,就是这类应用的代表。据官网介绍,“Doctor YouAI系统包括临床医学科研诊断平台、医疗辅助检测引擎、医师能力培训系统等几个方面。以对外展现的CT肺结节智能检测引擎为例,对30名患者产生的近九千张CT影像进行智能检测和识别,只需要30分钟即可阅完,准确度达到90%以上。83日也发布了一款名叫“腾讯觅影”的“AI+医疗”应用,官方称其筛查一个内镜检查用时不到4秒,对早期食管癌的发现准确率高达90%

例如检测肺癌

计算机断层扫描(CT)被广泛应用于肺癌的诊断。然而,由于CT扫描中良性(非癌性)和恶性(癌性)病变的视觉效果相似,因此CT扫描不能总是提供一个可靠的诊断。即使是有多年经验的胸部放射科医生也是如此。CT扫描分析的快速发展,迫切需要先进的计算工具来协助放射科医生进行筛查。

根据研究结果,他们的解决方案优于有经验的放射科医生。此外,使用基于深度学习的解决方案总体上提高了诊断性能。

 2018年,美国美国食品药品监督管理局(FDA)批准了首个利用心脏MRI(核磁共振成像)图像诊断心血管疾病的深度学习系统Cardio DL(该软件来自Arterys公司,可用于治疗多种心血管疾病,包括先天性心脏病、主动脉或心脏瓣膜疾病等)可以帮助医生诊断心脏问题,它使用了一个自教的人工神经网络,迄今为止已经学习了1000个案例,并将继续提高其数据量。这个系统平均只需15秒就能得到分析结果,而一个专业医生通常要花30分钟到一个小时。

第四类落地应用为精准外科手术。简单来说,这类应用场景就是通过基于人工智能的计算机辅助手术技术,帮助医生规划最优的手术路径,实现对病人最小的创伤,以达到最大程度加速病患的康复的目的。

20151229日,海信医疗发布的海信计算机辅助手术和海信外科智能显示系统就是“AI+精准手术的落地成果之一。借助人工智能,这套系统可以帮助医生了解肝癌病灶与器官管道系统的相互关系,计算器官和病变体积,从而确定手术切除线路。

2018621日,军博会上,由中科院重庆绿色智能技术研究院研发的腹腔微创手术机器人首次亮相,可以远程给病人做手术。该款机器人,打破国际垄断,填补了国内在该领域的空白。该产品严重依赖国外进口,并且国外同类设备价格昂贵,单台在2000万元以上,并伴有多种昂贵耗材销售。

201943日,广东省人民医院与广东高州市人民医院完成全国首例AI+5G手术,成功为心脏病患者“补心”。手术期间的AI技术是由圣母大学计算机系终身副教授史弋宇团队提供,5G网络技术则由广东移动与华为提供。

接受AI+5G手术的是一位41岁的女性患者,据医生介绍,这名患者有先天心脏病,近期被诊断为继发孔型房间隔缺损,直观的讲就是“心脏里面出现一个孔”。

第五类是用于医药研发领域。计算机擅长模式识别,通过筛选大量的基因、代谢和临床信息,从而解开致使疾病肆虐的复杂生物网络。一般来说,传统的药物研发需要10-15年时间,AI的介入可以大大缩短药物研发的周期,从而降低资金成本。

第六类可以概括为“AI+健康管理。伴随着现代生活的快速发展,人们对自己的健康状况更为关注。健康不仅是一种无疾病的状态,更包括了饮食规律、作息合理。某种角度上说,健康是医疗的最终归属。

例如华为Mate 20系列手机内的“细粒度食物识别”技能还能够识别宫保鸡丁、鱼香肉丝这种复杂的菜品,让食物识别功能更加实用。只要简单通过拍照就能轻松识别出食物热量及营养素等,用户用起来会更加实用。健康有益Health AI开放平台的“细粒度食物识别”技能,具有很好的识别通用性,覆盖了100万种食物、200项营养信息,可识别菜品、蔬果、预包装食品等多品类食物,同时,在市场反馈数据中也表现优秀,食物识别准确率可达到90%以上,平均响应时间100毫秒以内,远超国内同类型技能。

第二节 AI在健康数量来源上的思考

201710月,伦敦桥整形(LBPS)遭网络攻击, 黑客称名单中有皇室成员。201885日,北京一家初创公司清博数控表示,在使用腾讯云服务器8个月后,放在云服务器上包括备份的数据全部丢失,导致公司几年来的平台数据全部丢失,造成近千万元损失86日,腾讯云对此回应称,向该公司表达歉意,愿意赔偿该公司在腾讯云产生的实际消费共计3569元,本着帮助用户迅速恢复业务的目的,承诺为该公司提供13.29万元现金或云资源的额外补偿,赔偿加补偿金额总计13.64万元达到其在腾讯云平台中用云金额的37倍。所以数据安全和数据来源真实非常重要,而在当前最重要的人工智能学习的数据来源上,区块链网络上的数据才具有这种安全和真实性的保障。区块链是由存储、链接在数字交易上的交易块所构建的,交易记录能够共享,且不可修改,它使每个患者的数据源充当完整的、不可更改的,然后安全地与医疗保健提供者或其他研究组织共享。

区块链在医疗领域的应用在国内外关注度日渐提高,区块链的触角已遍布各行各业,助推传统行业转型升级。

目前,区块链技术已逐步在医疗领域得到应用,作为一门新兴技术,正在颠覆这一行业的经营模式甚至价值链。事实上,在亚太地区,一系列的数据显示,区块链技术真正的潜力可能在于,通过让不同公司甚至行业彼此分享数字资产以促进合作。

区块链本质上是一个去中心化的分布式账本数据库,其本身是一串使用密码学相关联所产生的数据块,按照时间顺序进行叠加(呈链条形式)生成的永久、不可逆向篡改的记录账本

2018117日,普华永道的新报告显示,49%的全球医疗保健公司已经开始实施区块链计划,包括那些开发、实施或试行区块链项目的公司。61%的受访者表示阻碍他们实施区块链的是缺乏区块链专业知识,47%的受访者表示缺乏信任,39%表示由于监管不确定性,37%的受访者认为由于无法将网络整合。

201948日,首届世界大健康博览会举行期间,阿里云宣布其联合支付宝共同研发的区块链医疗解决方案已经正式应用于武汉中心医院的电子处方,武汉市中心医院也成为首家应用该技术方案的“未来医院”。

第三节 AI在健康产业发展上的风险

20199月,这段时间,一款AI换脸软件持续刷屏。该软件通过获取人脸信息,利用人工智能的深度学习技术,将影视剧、综艺节目片段中明星脸换成用户的。然而,在满足了用户短暂的娱乐心理后,软件中所设置的灰色条款引发了用户对于自身肖像权和信息安全的担忧。同时,软件的换脸行为是否对影视剧、综艺节目构成知识产权侵权仍有待商榷。这场讨论,进一步促进人们对人工智能技术未来的反思。曾经在20192月,有科技高手用人工智能将《射雕英雄传》中饰演黄蓉的朱茵的脸换成了杨幂。看过之后居然毫无违和感,真的做到了无缝衔接。在感叹黑科技的同时,很多网友们也很惊讶。但是在20171212日下午消息,一位名叫deepfakesReddit用户用人工智能制作了一段假视频,把《神奇女侠》女主角盖尔·加朵(Cal Gadot)的脸嫁接到一个成人电影女星的身上。  为了制作这段视频,deepfakes用静态图片和YouTube视频对机器学习算法进行了训练。当然,应该不会有人被这段视频欺骗,但这的确提醒我们,机器学习确实可以用于制作任何人的色情视频。  事实上,deepfakes还用类似的方法给泰勒·斯威夫特(Taylor Swift)和麦茜·威廉姆斯Maisie Williams)制作了类似的视频。他使用的是开源机器学习工具,训练过程中使用的是真实的色情视频和加朵的图像,从而达到以假乱真的效果。这种就非常的恐怖了。

2019218日早间消息,据英国《金融时报》报道,一组顶尖科学家和医学统计学家上周五警告称,在某些生物医药领域使用人工智能技术会得出一些不准确的结论。

使用机器学习技术对大数据进行分析得出的研究结论中,有很多都无法获得我的信任。美国莱斯大学贝勒医学院副教授基尼维拉·艾伦(Genevera Allen)在美国科学促进会年会上警告说。

纽约西奈山医院使用的一种名为Deep PatientAI,用来分析约70万名患者的病历数据。AI被证实是非常善于预测各种疾病的发病。事实上,它尤其在预测病人何时以及是否会患上精神分裂症上颇有建树。

对于真正的医生来说,预测疾病也是非常困难的,他们又不是通灵者。但研究人员们也无法找到任何线索来解释为什么AI如此擅长,甚至AI是通过自学,来进行预测的。

2019420日,全国人大宪法和法律委员会就民法典人格权编草案修改情况在十三届全国人大常委会第十次会议上作汇报。草案二审稿中对肖像权、健康权、个人信息保护等方面的规定予以了完善。

2019世界人工智能安全高端对话联合2019世界人工智能大会法治论坛于830日发布《人工智能安全与法治导则(2019)》。该导则从算法安全、数据安全、知识产权、社会就业和法律责任等五大方面,对人工智能发展的安全风险作出科学预判,提出安全与法治应对策略,守卫人工智能发展的安全基因

  在算法安全上,《导则》指出了三类风险挑战,包括技术缺陷,算法模型存在的技术性缺陷可能导致人工智能系统无法正常运行;设计偏见,算法设计者自身存在价值偏见导致人工智能系统无法正常运行;算法黑箱,因为算法日趋黑箱化可能导致技术失控等问题。

  为应对风险挑战,《导则》提出,开展算法安全技术评估,应通过政策和法律引导,开展人工智能算法安全的评估检测;推动技术伦理的算法导入,要求人工智能开发者设计高可解释性的智能系统;同时,加强智能算法的透明监督,人工智能企业、行业应建立相应的算法监管体制,保持与政府监管的协同。

  在人工智能知识产权问题上,报告认为人工智能知识产权指的是利用人工智能进行文学、艺术等作品创作而产生的知识产权问题,包括算法知识产权、数据知识产权和创作物知识产权。

  《导则》认为,应将加强人工智能算法的专利保护,扩大专利法规对于人工智能算法保护范围;鼓励人工智能数据开放性保护,明确人工智能的数据权属;促进人工智能作品的知识产权化。

  作为2019世界人工智能大会唯一的安全分论坛,本届高端对话以安全赋能、智创未来为主题,由世界人工智能大会组委会主办,上海赛博网络安全产业创新研究院承办,凝聚主管部门、产业界、学术界共识,打通产学研深度合作路径,共商共治、群策群力,共商人工智能的机遇、挑战及应对之策。

 

 

 

 

 

 

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