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雖然現(xiàn)在大家都把眼光盯上了谷歌AlphaGo對(duì)陣圍棋,可谷歌的心思卻并非在這里,下棋只是一場(chǎng)商業(yè)秀,實(shí)際上,在各種版本的公關(guān)宣傳中,谷歌已經(jīng)非常明確的把未來人工智能的重點(diǎn)方向鎖定醫(yī)療。
對(duì)于醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的巨大蛋糕,谷歌垂涎欲滴早已經(jīng)不是一天兩天,谷歌在大數(shù)據(jù)上的應(yīng)用最早也是從所謂的可以預(yù)測(cè)流行感冒這種傳染病而被社會(huì)所知。而且,社會(huì)上真正能讓谷歌手里所掌握的這種“人工智能”發(fā)揮作用的領(lǐng)域并不多,而醫(yī)療顯然是最合適的場(chǎng)所。
AlphaGo之所以可以和頂尖高手下棋,主要原因是全部吸收了人類棋手千年的成果和經(jīng)驗(yàn),這都得益于保留和流傳下來的豐富棋譜,否則,巧婦難為無米之炊,AlphaGo根本就不可能會(huì)下棋。當(dāng)然,下棋這個(gè)營(yíng)生獲利太小,對(duì)于谷歌的吸引力一點(diǎn)都沒有,社會(huì)上的各行各業(yè)中,能夠保存基本完整且具有連續(xù)性資源可供機(jī)器進(jìn)行學(xué)習(xí)的,醫(yī)療的病例最與棋譜類似。當(dāng)然,病例要比棋譜還要復(fù)雜的多,非標(biāo)準(zhǔn)化的記錄也增加了很多麻煩,好在可驗(yàn)證的機(jī)會(huì)比圍棋更多,操作的難度也應(yīng)該適中。
在2007年微軟推出“健康庫”系統(tǒng),讓患者可以上傳病歷之后,谷歌也打造了谷歌健康(Google Health)平臺(tái),讓患者通過互聯(lián)網(wǎng),將自己的病歷、健康數(shù)據(jù)上傳到統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),由自己管理,或選擇與醫(yī)生、朋友、家人共享。如此,谷歌已經(jīng)收集和整理了大量的數(shù)據(jù),為人工智能在醫(yī)療上的應(yīng)用做足了功夫。
據(jù)報(bào)道,現(xiàn)在谷歌健康的合作伙伴已經(jīng)包括各類研發(fā)機(jī)構(gòu)、健康保險(xiǎn)公司甚至醫(yī)藥零售商。谷歌通過與美國(guó)最大的藥品零售商CVS(Consumer Value Stores)合作,讓消費(fèi)者將藥物服用數(shù)據(jù)上傳到谷歌健康系統(tǒng),從而輻射1億多美國(guó)人口,獲得這些患者的部分病史,這相當(dāng)于美國(guó)總?cè)丝诘?/3。
有專家認(rèn)為,醫(yī)療歷來是技術(shù)驅(qū)動(dòng)的重要代表。沒有聽診器的發(fā)明,醫(yī)生要用人耳靠在背上和胸前聽診;沒有CT磁共振的發(fā)明,骨科、內(nèi)科、外科都沒法進(jìn)展;沒有無菌術(shù)和手術(shù)器械的發(fā)明,很多疾病還是不治之癥;沒有很多重磅藥物發(fā)明,很多疾病必然素手無策。除了戰(zhàn)爭(zhēng),醫(yī)療一直是應(yīng)用最新科技的試驗(yàn)場(chǎng)和推動(dòng)力。
在互聯(lián)網(wǎng)改變醫(yī)療的發(fā)展途徑上,據(jù)說有七個(gè)方面,但實(shí)際就是兩種道路。一種是借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的分享與眾籌能力,通過全社會(huì)的資源共享來研發(fā)新藥或新治療手段。比如,制藥巨頭葛蘭素史克(GlaxoSmithKline)公開了13500種化合物的數(shù)據(jù),幫助開發(fā)抑制瘧原蟲的新藥物。葛蘭素史克希望通過分享信息,幫助科學(xué)家設(shè)計(jì)出一種治療效果更好的新藥物。這是制藥行業(yè)首次大規(guī)模應(yīng)用開源開發(fā)模式到新藥開發(fā)上,志愿者通過通力合作可能創(chuàng)造新藥。另外一種,就是以谷歌為首的,使用網(wǎng)絡(luò)收集整理數(shù)據(jù),提高自己人工智能水平,然后應(yīng)用到藥品開發(fā)和治療手段的研發(fā)上。
可以預(yù)見,在未來,如果谷歌AlphaGo這樣的工具應(yīng)用到中醫(yī)領(lǐng)域,這個(gè)依靠艱難的經(jīng)驗(yàn)積累才能獲得治療能力的古老行業(yè)也許會(huì)煥發(fā)青春,當(dāng)流傳至今的千年驗(yàn)方通過計(jì)算機(jī)的深度學(xué)習(xí)加以提煉吸收,也許會(huì)真的造就一位古往今來最牛的“神醫(yī)”,華佗就真的重生了。
像AlphaGo這樣的人工智能未來會(huì)幫助培訓(xùn)醫(yī)生,輔助提高醫(yī)生的診療水平,大大減少誤診率,可以拯救數(shù)以百萬人的生命,甚至,未來可以是這樣的人工智能來操控手術(shù)刀進(jìn)行復(fù)雜的手術(shù),畢竟,人工智能沒有情緒和壓力,也不會(huì)疲勞,手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更小。實(shí)際上,這只是工廠里的制造機(jī)器人在醫(yī)療上的再造。
當(dāng)然,未來的醫(yī)療,很可能需要人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)和3D打印結(jié)合起來,構(gòu)筑成完美的現(xiàn)代化醫(yī)療科技體系。人工智能主導(dǎo)診療,虛擬現(xiàn)實(shí)負(fù)責(zé)心理治療和醫(yī)生的技術(shù)訓(xùn)練,3D打印則在人工智能的指令下完成器官再造等治療方案。
所謂的第四次工業(yè)革命,一定要結(jié)出實(shí)際的革命成果。廣闊天地,誰能大有作為?
很多AI創(chuàng)業(yè)公司在各自的領(lǐng)域取得了突破,但具備強(qiáng)大的AI技術(shù)儲(chǔ)備,并且有能力滲透到幾乎所有領(lǐng)域的玩家,目前來看主要還是BAT三家。
這場(chǎng)AI“賦能”的戰(zhàn)爭(zhēng),較量的是平臺(tái)、技術(shù)、場(chǎng)景、生態(tài)等多方面的綜合實(shí)力。百度喊All in AI,騰訊喊AI in All,阿里蓋起達(dá)摩院。
誰能在新革命中笑到山花爛漫?
短兵相接的前夜,我們繪制了一幅時(shí)局圖。
BAT時(shí)局
為了一爭(zhēng)高下,BAT下注或早或晚,但都離不開幾件事,例如組團(tuán)隊(duì)、做研發(fā)、建生態(tài)等。
到現(xiàn)在,三大巨頭在人工智能上的布局已經(jīng)能看出大致輪廓。
百度
百度在AI領(lǐng)域的野心,最初顯露于2013年1月,深度學(xué)習(xí)研究院(IDL)的創(chuàng)立。
后來李彥宏陸陸續(xù)續(xù)建成了五大實(shí)驗(yàn)室,除了深度學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室之外,還有硅谷人工智能實(shí)驗(yàn)室、大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室和深度學(xué)習(xí)及應(yīng)用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室。
這些實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)成果歷經(jīng)5年的整合,逐漸形成了一個(gè)平臺(tái)體系:百度智能云和百度大腦。智能云提供計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)的獲取、分析、標(biāo)注能力,而百度大腦,整合了機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)算法,再將AI對(duì)語音、圖像、視頻、AR/VR的感知能力和自然語言處理、知識(shí)圖譜、用戶畫像等認(rèn)知能力開放出來,就形成了百度AI開放平臺(tái)。
根據(jù)百度最新公布的數(shù)據(jù),百度大腦現(xiàn)在擁有80多項(xiàng)核心AI能力,超過37萬名開發(fā)者和合作伙伴,每天被調(diào)用2.19億次。這些調(diào)用,來自百度內(nèi)外。
對(duì)內(nèi),百度將AI能力輸送到百度現(xiàn)有的各個(gè)產(chǎn)品之中。主業(yè)搜索自不必說,從一開始就受惠于AI技術(shù)的進(jìn)步,包括手機(jī)百度、愛奇藝等應(yīng)用也在AI的驅(qū)動(dòng)下不斷提升,2016年推出的信息流業(yè)務(wù)也在迅速發(fā)展。對(duì)外,百度走上開放平臺(tái)的道路,主推DuerOS和Apollo。
陸奇一年前降臨百度后,通過多種方式對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行了梳理和聚焦。核心當(dāng)然就是上面兩個(gè)平臺(tái),他們都各自成立了新的事業(yè)部進(jìn)行支撐,當(dāng)然也有醫(yī)療等業(yè)務(wù)被直接砍掉。
當(dāng)然,百度在其他方面也一直有嘗試,比如金融、機(jī)場(chǎng)、新零售等場(chǎng)景下,百度也在不停地開拓,一步一步積聚力量,構(gòu)建自己的下一個(gè)生態(tài)。
不過總體來說,無論是從“All in AI”的技術(shù)投入來看,還是從所有能力匯總于百度大腦、全力推進(jìn)Apollo、DuerOS兩大平臺(tái)的布局來看,百度似乎在把自己的AI力量集中起來,向著最重要的行業(yè),單點(diǎn)突破。
最近陸奇在CES明確表示:“我們認(rèn)為自己是一家旨在加快創(chuàng)新的AI公司,致力于實(shí)現(xiàn)AI技術(shù)的產(chǎn)品化和商業(yè)化。我想強(qiáng)調(diào)的是,最重要的是將該技術(shù)商業(yè)化,否則一切都是空談?!?/p>
阿里巴巴
眾所周知,馬云不喜歡“人工智能”這個(gè)說法,偏好機(jī)器智能。說辭的變化不影響本質(zhì)。在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)涌向AI的浪潮中,阿里也在2017年推出“NASA計(jì)劃”和承載它的實(shí)體組織:達(dá)摩院。
達(dá)摩院的研究領(lǐng)域可謂廣撒網(wǎng),涉及量子計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、基礎(chǔ)算法、網(wǎng)絡(luò)安全、視覺計(jì)算、自然語言處理、人機(jī)自然交互、芯片技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)等,可以看出,AI在其中占據(jù)了半壁江山。達(dá)摩院的主要任務(wù),是在全球范圍內(nèi)建實(shí)驗(yàn)室招攬人才,和高校建立合作。
實(shí)際上,阿里AI研究起步的遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于達(dá)摩院,這家公司大部分AI基礎(chǔ)研究成果,出自2014年成立的數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)研究院,也就是iDST。
比如最近機(jī)器閱讀理解方面取得突破的阿里團(tuán)隊(duì),就來自iDST。當(dāng)然阿里內(nèi)部體系眾多,展開AI研究的部門也不少。例如在“雙十一”期間,商品推薦、客服、海報(bào)宣傳、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面均有AI技術(shù)的加持。螞蟻金服也在與金融機(jī)構(gòu)的合作中,把AI技術(shù)作為一個(gè)重要的亮點(diǎn)。
另外,不喜歡“人工智能”這個(gè)詞的阿里,還有一個(gè)以之為名的人工智能實(shí)驗(yàn)室:A.I. Labs,它不止是一個(gè)研究機(jī)構(gòu),還承擔(dān)著基于AI技術(shù)打造平臺(tái)、推出產(chǎn)品的職責(zé)。目前,他們除了天貓精靈智能音箱和搭載的AliGenie操作系統(tǒng)、AliGenie語音開放平臺(tái)之外,還推出了AR開放平臺(tái)和AR內(nèi)容平臺(tái)。
從2017年末開始,自動(dòng)駕駛也成為了A.I. Labs發(fā)力的領(lǐng)域之一。
和自帶產(chǎn)品開發(fā)職責(zé)的A.I. Labs不同,iDST的研究成果走進(jìn)現(xiàn)實(shí)世界,依靠的是他們打造的一個(gè)個(gè)“大腦”。這兩年來,阿里云相繼推出了ET城市大腦、ET醫(yī)療大腦、ET工業(yè)大腦、ET環(huán)境大腦、ET航空大腦,將AI能力與大數(shù)據(jù)和云計(jì)算結(jié)合起來,在各個(gè)垂直市場(chǎng)跑馬圈地。
阿里最近,在努力將這些大腦們整合為一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái):阿里云ET大腦。2017年最后一場(chǎng)云棲大會(huì)上,ET大腦正式,所布局的領(lǐng)域也不再限于原本的城市管理、醫(yī)療、工業(yè)、環(huán)保、航空,同樣走上了“廣撒網(wǎng)”之路。
騰訊
騰訊無論做什么,都不會(huì)只投入一支團(tuán)隊(duì)。在人工智能上也是一樣。
要論基礎(chǔ)研究,騰訊有AI Lab、優(yōu)圖實(shí)驗(yàn)室和微信AI實(shí)驗(yàn)室三大機(jī)構(gòu),優(yōu)圖專注于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù),而AI Lab和微信AI在研究方向上雖然叫法不同,但多有重合,都是AI實(shí)驗(yàn)室標(biāo)配的機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、語音識(shí)別和計(jì)算機(jī)視覺。
根據(jù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室列出的合作伙伴和案例,這些實(shí)驗(yàn)室的技術(shù),大部分都輸送到了騰訊各條產(chǎn)品線之中,成了微信里的語音轉(zhuǎn)文字、視頻音樂新聞的推薦和排序、QQ的高能舞室、天天P圖的軍裝照……
但是,就算產(chǎn)品體量龐大如鵝廠,也承載不完“AI in All”的野心。
騰訊的AI技術(shù)也同樣尋求著在更多垂直領(lǐng)域的落地應(yīng)用,其中最引人注目的,是醫(yī)療平臺(tái)騰訊覓影。在金融、安防、政府政務(wù)、智慧零售等等領(lǐng)域,騰訊也都將AI技術(shù)與自身的社交、支付、地圖、小程序等等技術(shù)結(jié)合起來,推出了垂直解決方案。
另外,騰訊也有類似于百度大腦的“AI開放平臺(tái)”,在深耕的垂直領(lǐng)域之外,將自己的AI技能開放出來,供應(yīng)給開發(fā)者。不過,目前這個(gè)“開放平臺(tái)”的用戶案例,依然是以騰訊內(nèi)部產(chǎn)品為主。
在戰(zhàn)局最喧鬧的自動(dòng)駕駛和對(duì)話式AI平臺(tái)上,騰訊也分別投入了不止一支團(tuán)隊(duì),開始造平臺(tái)、積累合作伙伴。
雖然騰訊進(jìn)軍AI的時(shí)間較晚,但是能明顯感到動(dòng)作和決心都很大。
重點(diǎn)戰(zhàn)場(chǎng)梳理
矛盾有主有次。
雖說廣闊天地大有作為,三家也各自有欽定的重點(diǎn)方向。但仍有一些是戰(zhàn)場(chǎng)是重中之重,也是未來BAT在人工智能技術(shù)落地的過程中,有可能最早展開廝殺之地。
對(duì)話式AI
人機(jī)交互的重大革新、下一代服務(wù)入口、下一個(gè)Android、家庭的控制中心……種種期待,讓用于智能設(shè)備的對(duì)話式AI成了BAT爭(zhēng)奪最激烈的領(lǐng)域。
百度有DuerOS,阿里有AliGenie,騰訊則至少有兩個(gè):騰訊云小微和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)群(MIG)的叮當(dāng)。
如果我們以智能音箱銷量來評(píng)判對(duì)話式AI系統(tǒng)的發(fā)展,很會(huì)做生意的阿里似乎沖在最前。2017年7月,阿里AI Labs初次亮相,了一款智能音箱:天貓精靈X1。這款音箱,雙十一降價(jià)促銷,當(dāng)天賣出了100萬臺(tái)。
但是,賣音箱只是手段而非目的。天貓精靈背后的終極目標(biāo),還是一個(gè)關(guān)于AliGenie開放平臺(tái)、生態(tài)系統(tǒng)的夢(mèng)想。
這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的夢(mèng)想,BAT都有。
百度雖然直到去年底才推出渡鴉raven H智能音箱,但最新的數(shù)據(jù)顯示,DuerOS開放平臺(tái)半年時(shí)間里,已新增130余家合作伙伴,落地硬件解決方案超過20個(gè),每月新增5款以上搭載DuerOS的設(shè)備,覆蓋家居、車載、移動(dòng)各個(gè)場(chǎng)景,機(jī)頂盒、電視、冰箱、音箱、機(jī)器人、車載、手機(jī)、耳機(jī)等各類設(shè)備。
為了守住這個(gè)領(lǐng)域,百度除了在北京和硅谷建設(shè)AI龐大的團(tuán)隊(duì)之外,還收購(gòu)了兩家創(chuàng)業(yè)公司:做語音交互和自然語言理解的Kitt.ai,和后來推出了raven H音箱的渡鴉。
內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)還未分勝負(fù)的騰訊勢(shì)頭也很猛。公開亮過相的兩個(gè)團(tuán)隊(duì)里,叮當(dāng)?shù)陌l(fā)展速度似乎更快一些。2017年4月,它作為一個(gè)“語音助手”以App的形態(tài),12月20日,了首款合作硬件1More耳機(jī)。截至目前,叮當(dāng)雖然沒有推出名為“硬件開放平臺(tái)”的東西,但他們的“生態(tài)伙伴計(jì)劃”也的確很見成效,做機(jī)器人的優(yōu)必選、做音箱的哈曼、造車的廣汽、做手機(jī)的魅族、努比亞等二十多家硬件廠商,都在騰訊叮當(dāng)?shù)暮献靼咐麊沃稀?/p>
相比之下,騰訊云小微的硬件開放平臺(tái)和技能開放平臺(tái)仍處于內(nèi)測(cè)狀態(tài),除了和華碩一起造的機(jī)器人之外,沒有太多關(guān)于合作伙伴的聲音傳出。值得一提的是,他們似乎在硬件之外,開辟了一條退路:智能客服。
智能音箱先行的AliGenie同樣不是天貓精靈專屬,它的硬件接入平臺(tái)頁面上,也展示著十多家合作伙伴。另外,AliGenie還推出了垂直行業(yè)智能語音解決方案,想在家居、移動(dòng)硬件之外,為對(duì)話式AI開辟出新場(chǎng)景。
自動(dòng)駕駛
2億輛汽車和200多家OEM車廠,勾畫出一個(gè)有更大想象空間的產(chǎn)業(yè)。
BAT在出行這件事兒上向來不安分,戰(zhàn)火從地圖、打車軟件一路燒到了自動(dòng)駕駛。
如果我們將時(shí)間倒回一年之前,你可能會(huì)發(fā)現(xiàn),“自動(dòng)駕駛”這個(gè)話題,幾乎還只有百度一家在談。而2017年過完,BAT已經(jīng)悉數(shù)入局。最后一個(gè)傳出消息的,是阿里。
阿里的自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)目前還處在招兵買馬階段。12月中旬開始,阿里官方網(wǎng)站上開始出現(xiàn)自動(dòng)駕駛相關(guān)的人工智能實(shí)驗(yàn)室(A.I. Labs)崗位,另外據(jù)36氪報(bào)道,這個(gè)團(tuán)隊(duì)中有不少無人車創(chuàng)業(yè)公司nuTonomy的舊部,已經(jīng)開始面向車廠做介紹。
在這之前,阿里和車廠的交集,都圍繞著互聯(lián)網(wǎng)汽車操作系統(tǒng)發(fā)生,最親密的盟友可能要數(shù)上汽。阿里和上汽合作打造的斑馬智行,已經(jīng)推出了“全球首款互聯(lián)網(wǎng)汽車”榮威RX5。美國(guó)大廠福特、Tier 1供應(yīng)商德爾福也是阿里的合作伙伴。除了這些合作伙伴之外,阿里還投資了一家國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車廠商:小鵬。
在投資車廠這件事上,出手最闊綽的當(dāng)屬騰訊。除了先后入股創(chuàng)業(yè)公司蔚來和威馬,騰訊還在二級(jí)市場(chǎng)投資了特斯拉5%的股權(quán),甚至秘密在硅谷投資了一家自動(dòng)駕駛公司。
而騰訊本身的自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù),據(jù)說已經(jīng)到了全面研發(fā)、多次路測(cè)的階段。
在自動(dòng)駕駛進(jìn)展還不夠清晰的當(dāng)下,騰訊的合作伙伴,也大多與AI in Car車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān),廣汽、長(zhǎng)安、吉利、比亞迪、東風(fēng)柳汽、博世都和騰訊有著或多或少的聯(lián)系。
自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的領(lǐng)先者,其實(shí)已經(jīng)被科技部點(diǎn)了名。2017年11月,科技部公布首批國(guó)家人工智能開放創(chuàng)新平臺(tái)名單,其中自動(dòng)駕駛方面依托百度公司建設(shè)自動(dòng)駕駛國(guó)家新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺(tái)。
入局最早的百度,和阿里騰訊早已不在同一個(gè)發(fā)展階段。百度已經(jīng)圍繞Apollo與博世、大陸、一汽、長(zhǎng)安、奇瑞、北汽、金龍等90多家企業(yè)達(dá)成了合作,也探索出了一條清晰的路線——還是在這個(gè)領(lǐng)域打造一個(gè)Android。
Apollo,是百度2017年4月啟動(dòng)的自動(dòng)駕駛開放平臺(tái),要為合作伙伴提供一個(gè)開放、完整、安全的軟件平臺(tái),幫他們搭建完整的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。到2018年初Apollo 2.0的,云端服務(wù)平臺(tái)、軟件平臺(tái)、硬件平臺(tái)、車輛平臺(tái)在內(nèi)的四大模塊全部開放,釋放了在簡(jiǎn)單城市道路上自動(dòng)駕駛的能力。一切,都按照去年7月公布的路線圖進(jìn)行著。
按計(jì)劃,2018-2020年,百度會(huì)加快開放速度,直到最后能讓合作伙伴完成完全自動(dòng)駕駛。
但對(duì)于Apollo來說,更重要的還是生態(tài)。所謂生態(tài),不僅僅是被賦能的車廠,Apollo還為向產(chǎn)業(yè)鏈上下游延伸而建立了基金,要在未來3年投出100多個(gè)項(xiàng)目。作為一個(gè)開源系統(tǒng),創(chuàng)業(yè)公司、高校實(shí)驗(yàn)室同樣是Apollo的伙伴。
和騰訊一樣,百度也投資了威馬汽車,也投資了共享出行平臺(tái)首汽約車。此前百度還投資了自動(dòng)駕駛關(guān)鍵部件激光雷達(dá)的核心廠家Velodyne,相關(guān)技術(shù)開放商xPerception等。
金融
還有一個(gè)不可忽略的戰(zhàn)場(chǎng),是金融。
阿里旗下的金融巨頭螞蟻金服和阿里云都在嘗試賦能金融機(jī)構(gòu)。
2017年1月以來,螞蟻金服開始逐漸轉(zhuǎn)變自己的定位,嘗試用自身積累的技術(shù)能力來賦能、服務(wù)金融機(jī)構(gòu)。夏天,螞蟻金服在理財(cái)和保險(xiǎn)領(lǐng)域,向金融機(jī)構(gòu)開放了“理解用戶”、“優(yōu)化投資策略”和“用戶與金融產(chǎn)品匹配”三個(gè)層面的能力,后來,AI客服能力、智能圖像定損技術(shù)等等也相繼開放。然而這還并不是螞蟻金服AI布局的全貌,首席數(shù)據(jù)科學(xué)家漆遠(yuǎn)說:“螞蟻AI技術(shù)將成熟一個(gè),開放一個(gè)?!?/p>
2017年底,阿里云又了ET金融大腦,要幫合作伙伴風(fēng)控、營(yíng)銷和客服方面提高效率。
相比之下,騰訊向金融行業(yè)合作伙伴提供的技術(shù)就顯得比較表面,沒有涉及風(fēng)控這樣的專業(yè)垂直應(yīng)用,而只是將更為通用的身份檢測(cè)、客服等能力注入其中。
你可能想不到,百度,也是這個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)上的一個(gè)重要玩家。雖然百度金融這一年來在to C市場(chǎng)上聲量不大,但這家“All in AI”的公司,在金融上也要將“智能化”堅(jiān)持到底。
在11月的百度世界大會(huì)上,百度金融技術(shù)負(fù)責(zé)人許東亮說,百度金融已經(jīng)賦能近400家機(jī)構(gòu),為機(jī)構(gòu)客戶提供解決方案,為它們提供安全防護(hù)、智能獲客、大數(shù)據(jù)風(fēng)控等服務(wù)。
百度金融據(jù)說還在謀劃更為獨(dú)立的未來。
醫(yī)療
要說AI在各行各業(yè)的應(yīng)用,不少人都會(huì)第一個(gè)想到醫(yī)療影像。
在這個(gè)領(lǐng)域,百度在醫(yī)療事業(yè)部部分團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)入AI體系之后就悄無聲息,但騰訊和阿里都在搶占布局。
首批國(guó)家新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺(tái)中,騰訊就以醫(yī)療影像平臺(tái)“覓影”入選。騰訊覓影于2017年8月,最先推出的是早期食管癌篩查。后來,覓影又相繼推出早期肺癌篩查、糖尿病性視網(wǎng)膜病變篩查、乳腺癌早期篩查等醫(yī)療影像技術(shù),還基于自然語言處理推出了AI輔助診療、病案智能化管理產(chǎn)品。
騰訊覓影結(jié)合了AI lab、騰訊優(yōu)圖、TEG架構(gòu)平臺(tái)部等團(tuán)隊(duì)的AI技術(shù),由互聯(lián)網(wǎng)+合作事業(yè)部牽頭建立。推出至今不到半年,騰訊覓影已經(jīng)有了西門子醫(yī)療、蘭州大學(xué)第二醫(yī)院、深圳市南山人民醫(yī)院、中山醫(yī)院等十幾家合作伙伴。
馬化騰此前表示,醫(yī)療與AI是非常好的落腳點(diǎn),未來騰訊在醫(yī)療方面會(huì)做更多的事情。
阿里入局AI醫(yī)療其實(shí)比騰訊還要早。2017年3月底,ET醫(yī)療大腦首次亮相,宣稱具有虛擬助理、醫(yī)學(xué)影像、精準(zhǔn)醫(yī)療、藥效挖掘、新藥研發(fā)、健康管理等功能。
與騰訊思路不同的是,ET醫(yī)療大腦的技術(shù)并非都出自阿里內(nèi)部,而是聚集了不少合作伙伴一起提供服務(wù),比如做皮膚檢測(cè)的宜遠(yuǎn)智能、分析病歷的惠每醫(yī)療等等。
目前的阿里云ET醫(yī)療大腦,能夠提供影像智能診斷、智能病歷診斷、語音醫(yī)囑錄入、醫(yī)療意圖識(shí)別、輔助管理決策、家庭慢病管理、DNA序列分析等功能。阿里在醫(yī)療方面,還跟華大基因、上海華山醫(yī)院、浙江衛(wèi)計(jì)委等機(jī)構(gòu)展開合作。
另外,阿里去年也在醫(yī)療方面有一些投資布局,包括嘉和美康、Prenetics等。騰訊的動(dòng)作也不少,去年已經(jīng)披露出來的醫(yī)療相關(guān)投資包括:VoxelCloud、Grail、企鵝醫(yī)生、Practo等。
零售
不管是新零售還是舊零售,不管是線上還是線下,阿里在這個(gè)領(lǐng)域都有天然的優(yōu)勢(shì)。
先梳理一下AI給阿里自身業(yè)務(wù)帶來的變化。機(jī)器人客服“阿里小蜜”,雙11當(dāng)天承擔(dān)95%客服咨詢;機(jī)器智能推薦系統(tǒng),雙11當(dāng)天產(chǎn)生567億不同的貨架;AI設(shè)計(jì)師“魯班”,雙11期間,設(shè)計(jì)4.1億張商品海報(bào);華北數(shù)據(jù)中心運(yùn)維機(jī)器人:接替運(yùn)維人員30%重復(fù)性工作……
與AI之于百度的搜索業(yè)務(wù)一樣,AI之于阿里的電商業(yè)務(wù)也具備天然的賦能加成。除了上面提及的進(jìn)展,螞蟻金服還基于AI技術(shù)推出客服機(jī)器人“小螞答”,以及AI助力的車輛定損服務(wù)“定損寶”等。
阿里還搞出了無人零售咖啡店。無人商店,是一個(gè)未來非常有意思的趨勢(shì)。
此外,阿里在新零售思想的指引下,還大舉投資了一批線下零售相關(guān)企業(yè),包括:企加云、大潤(rùn)發(fā)、東方股份、新華都、易果生鮮、銀泰、bigbasket、聯(lián)華超市……
可以想見,阿里在零售方面的生態(tài)布局,一定會(huì)成為其AI技術(shù)應(yīng)用的重要場(chǎng)景。
零售不是騰訊的強(qiáng)項(xiàng),不過騰訊也提出了“智慧零售”的概念。騰訊COO任宇昕對(duì)此解釋稱:騰訊希望的是通過’去中心化’的方式,把平臺(tái)能力開放給廣大品牌商、零售商以及商業(yè)地產(chǎn)等合作伙伴。
騰訊表示將提供場(chǎng)景、大數(shù)據(jù)、AI技術(shù)支持,以及騰訊全產(chǎn)品線,幫助商家量身定做解決方案,幫助線下門店實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化和智能化,讓消費(fèi)者與商品之間,實(shí)現(xiàn)跨場(chǎng)景的智慧連接。
這些前后端的人工智能技術(shù)在應(yīng)用又可分為四類:語音識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理和用戶畫像。那么在這四類具體應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)上AI技術(shù)給我們生活帶來哪些便利,同時(shí)存在哪些局限?下面一一來解構(gòu):
一、語音識(shí)別
語音識(shí)別
語音識(shí)別有兩個(gè)技術(shù)方向,一個(gè)是語音的識(shí)別,另一個(gè)是語音的合成。
語音識(shí)別是指我們自然發(fā)出的聲音需要機(jī)器轉(zhuǎn)換成語言符號(hào),通過識(shí)別和理解過程把語音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轫憫?yīng)的文本或命令,然后再與我們交互。語音識(shí)別技術(shù)可以應(yīng)用在電話銷售上,例如:公司新人特別多,沒有經(jīng)驗(yàn),拿到單子的可能性很低。怎么才能讓新人也能有很優(yōu)秀的銷售能力呢?過去的做法是,把經(jīng)驗(yàn)總結(jié)成冊(cè)子,讓新人去背,很容易就忘了。但如果有了高精度的語音識(shí)別能力,就能識(shí)別出客戶在問什么,然后在屏幕上告訴新人,該怎么回答這個(gè)問題。
語音識(shí)別的第二個(gè)方向是語音的合成,是指機(jī)器把文字轉(zhuǎn)換成語音,并且能夠根據(jù)個(gè)人需求定制語音,然后念出來。以前的聲音是那種勻速的、沒有語調(diào)起伏的機(jī)器聲音,現(xiàn)在能用比較自然的人聲。語音合成能模擬任何一個(gè)你喜歡的人的說話方式,可以做到每個(gè)人聽的東西都不一樣。我們駕車經(jīng)常使用的百度導(dǎo)航里李彥宏的聲音就是語音合成的結(jié)果。
盡管深度學(xué)習(xí)被引入語音識(shí)別后,識(shí)別率迅速提升到95%,但要將ASR(自動(dòng)語音識(shí)別)從僅在大部分時(shí)間適用于一部分人發(fā)展到在任何時(shí)候適用于任何人,仍然是不現(xiàn)實(shí)的。一個(gè)無法突破的問題就是語義錯(cuò)誤。例如:生活在南京的人都知道有個(gè)地方叫卡子門(kazimen),但是百度導(dǎo)航在理解卡子門的時(shí)候,會(huì)分詞為:“卡子-門”,結(jié)果卡子門(kazimen)就被讀成了卡子門(qiazimen)。
二、圖像識(shí)別
計(jì)算機(jī)視覺
圖像識(shí)別就是我們常說的計(jì)算機(jī)視覺(CV)。常用在:印刷文字識(shí)別、人臉識(shí)別、五官定位、人臉對(duì)比與驗(yàn)證、人臉檢索、圖片標(biāo)簽、身份證光學(xué)字符識(shí)別(OCR)、名片OCR識(shí)別等領(lǐng)域。
人類認(rèn)識(shí)了解世界的信息中大部分來自視覺,同樣,計(jì)算機(jī)視覺也成了機(jī)器認(rèn)知世界的基礎(chǔ),其終極目的就是讓計(jì)算機(jī)能像人一樣“看懂世界”。目前計(jì)算機(jī)視覺在人臉識(shí)別、圖像識(shí)別、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等方面有很好的應(yīng)用,但也存在一定的挑戰(zhàn)。我們就拿谷歌的無人駕駛來說,通過機(jī)器視覺識(shí)別的技術(shù)路徑在現(xiàn)階段,仍有完全無法逾越的技術(shù)難題。
不談算法,圖像的攝取精度就是難關(guān),即使最頂級(jí)的攝像設(shè)備都無法達(dá)到人眼的細(xì)節(jié)獲取能力,看看最頂級(jí)的哈蘇相機(jī)配合最頂級(jí)鏡頭,在夜晚街頭短曝光時(shí)間下拍的照片,對(duì)比人眼看到的圖像就能看到差異,這還不談經(jīng)濟(jì)上可行的低成本攝像設(shè)備,視覺識(shí)別自動(dòng)駕駛這個(gè)系統(tǒng),眼睛就是近視眼。
而且如果下雨,灰塵等對(duì)分辨的影響都是很難解決的bug。如果配合雷達(dá)的話又有邏輯判斷優(yōu)先的問題,信攝像頭,還是信雷達(dá)?會(huì)不會(huì)誤報(bào)?而作為激光雷達(dá),如果單純的車身自己也有同樣的邏輯判斷的問題,什么樣的東西是有威脅的,什么是無威脅的。什么是潛在的威脅,這都不是計(jì)算機(jī)視覺這種單一智能所能解決的。因?yàn)轭A(yù)測(cè)未來的感知能力,是人與機(jī)器最大的區(qū)別。
三、自然語言處理(NLP)
賢二機(jī)器僧
自然語言是人類智慧的結(jié)晶。自然語言處理(NLP)是人工智能中最為困難的問題之一。由于理解自然語言,需要關(guān)于外在世界的廣泛知識(shí)以及運(yùn)用操作這些知識(shí)的能力,自然語言認(rèn)知,同時(shí)也被視為一個(gè)人工智能完備(AI-complete)的問題。
舉個(gè)例子,我們以前用鍵盤,鼠標(biāo),觸摸屏去和設(shè)備互動(dòng)。但是現(xiàn)在你操作設(shè)備,只需沖著智能音箱說:請(qǐng)給我的手機(jī)充值100元即可。雖然這種功能在阿里的天貓精靈上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了,但實(shí)現(xiàn)的前提是天貓精靈APP上已經(jīng)錄有你的聲紋,并且你的手機(jī)號(hào)碼,及支付密碼已經(jīng)預(yù)先在APP端設(shè)置好,否則機(jī)器沒有辦法理解我是誰、給誰的手機(jī)充值100元話費(fèi)。
其次,自然語言處理背后所依賴的是傳統(tǒng)的問答系統(tǒng)技術(shù),即Question Answering(QA)。QA技術(shù)是自然語言處理中非常重要的一個(gè)研究方向,原理是:對(duì)于輸入的問題首先做句法分析,從而理解問題或者指令的結(jié)構(gòu)和意圖。比如如果用戶問的問題是某人出生在哪兒,那么機(jī)器需要先對(duì)這句話進(jìn)行解析,進(jìn)而了解所要回答的應(yīng)當(dāng)是一個(gè)地點(diǎn),并且這個(gè)地點(diǎn)應(yīng)當(dāng)滿足某人出生與此的條件。
當(dāng)我們能夠準(zhǔn)確地了解到用戶提問的意圖并能根據(jù)機(jī)器可以理解的方式重新組織之后,就需要尋找答案。為了實(shí)現(xiàn)這一目的,QA系統(tǒng)的背后都存在一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(也就是知識(shí)庫),這個(gè)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)著所有的指令對(duì)應(yīng)的行為或者問題對(duì)應(yīng)的答案,當(dāng)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫中搜索到了自己要做什么或者回答什么的時(shí)候,就可以將答案反饋給用戶,或者直接實(shí)現(xiàn)用戶的指令。當(dāng)然,如果數(shù)據(jù)庫的規(guī)模實(shí)在有限,有一個(gè)兜底的方法就是基于信息檢索來返回答案,即將用戶的輸入提取出關(guān)鍵詞然后求助于搜索引擎返回相關(guān)的內(nèi)容再返回給用戶,由于互聯(lián)網(wǎng)無所不包,因此結(jié)果一般也尚可接受。
自然語言處理這塊相關(guān)落地的產(chǎn)品就很多啦。典型的代表就是聊天機(jī)器人,其中一類是以Siri、Amazon Echo、微軟小娜、阿里天貓精靈、小米小AI音箱等為代表,偏向于工具性的服務(wù)型機(jī)器人。另一類則是以微軟小冰為代表的娛樂型機(jī)器人。第一類聊天機(jī)器人,以完成任務(wù)或回答事實(shí)性問題為導(dǎo)向,譬如你問天貓精靈“今天的天氣如何?”,或者給“小愛同學(xué)”下達(dá)“關(guān)閉臥室臺(tái)燈”等指令。第二類則以閑聊為導(dǎo)向,并不需要給出某一個(gè)事實(shí)性問題的解答,只要交談自如、博君一笑即可。比如:北京龍泉寺的賢二機(jī)器僧。
四、用戶畫像
碟中諜6:全面瓦解
用戶畫像是根據(jù)用戶社會(huì)屬性、生活習(xí)慣和消費(fèi)行為等信息/數(shù)據(jù)而抽象出的一個(gè)標(biāo)簽化的用戶模型。構(gòu)建用戶畫像的核心工作即是給用戶貼“標(biāo)簽”——用數(shù)據(jù)來描述人的行為和特征,而標(biāo)簽是通過對(duì)用戶信息分析而來的高度簡(jiǎn)練的特征標(biāo)識(shí)。
用戶畫像在商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的非常廣泛。拿百度舉例。百度現(xiàn)在識(shí)別了將近10億用戶,用了幾千萬個(gè)細(xì)分標(biāo)簽給用戶分類,比如性別、年齡、地理位置,還有這個(gè)人在金融領(lǐng)域的情況,在旅游方面有什么愛好等等。這些東西合在一起,就組成了用戶畫像。百度就知道你是什么樣的人,喜歡什么樣的東西。比如,今年暑期檔將要上映的電影《碟中諜6:全面瓦解》,在宣傳的時(shí)候把人群分成了三類,一類是不管怎樣都要看的,一類是不管怎么都不會(huì)看的,第三類是可能會(huì)進(jìn)電影院的。宣傳方就會(huì)使用百度大腦的用戶畫像功能,識(shí)別出第三類人群,對(duì)這類觀眾進(jìn)行定向宣傳。
人工智能在用戶畫像里最重要的作用就是找到相關(guān)性,給用戶打標(biāo)簽。用戶標(biāo)簽是表達(dá)人的基本屬性、行為傾向、興趣偏好等某一個(gè)維度的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí),它是一種相關(guān)性很強(qiáng)的關(guān)鍵字,可以簡(jiǎn)潔的描述和分類人群。比如好人和壞人、90后80后,星座、白領(lǐng)等。具體流程一般是從紛亂復(fù)雜、瑣碎的用戶行為流(日志)中挖掘用戶在一段時(shí)間內(nèi)比較穩(wěn)定的特征,即給用戶打上標(biāo)簽。
舉例來說,如果你經(jīng)常購(gòu)買一些紙尿褲,那么電商網(wǎng)站即可根據(jù)母嬰購(gòu)買的情況替你打上標(biāo)簽“有孩子”,甚至還可以判斷出你孩子大概的年齡,貼上“有1-4歲的孩子”這樣更為具體的標(biāo)簽,而這些所有給你貼的標(biāo)簽組,就成了你的用戶畫像,也可以說用戶畫像就是判斷一個(gè)人是什么樣的人。但是今天的人工智能雖然能夠找到相關(guān)性,但是卻無法找到內(nèi)在的邏輯,因此容易把前提和結(jié)論搞反了。比如根據(jù)大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),喝咖啡的人比不喝咖啡的人長(zhǎng)壽。但大數(shù)據(jù)沒告訴大家喝咖啡是不是原因,或許是生活水平高的人才有錢、有時(shí)間喝咖啡。所以真實(shí)的情況是長(zhǎng)壽的人喝咖啡。
五、人工智能算法
深度學(xué)習(xí)算法
說完了語音識(shí)別、圖像識(shí)別和自然語言處理這些涉及交互的前端人工智能技術(shù), 我們?cè)賮碚f說后端人工智能技術(shù)。后端的人工智能技術(shù)指的就是人工智能的核心算法,包括深度學(xué)習(xí)算法、記憶預(yù)測(cè)模型算法等。
首先,我們來說說深度學(xué)習(xí)算法。我們知道2016年是人工智能爆發(fā)的一年,先有AlphaGo戰(zhàn)勝李世石,到了年底又有Master連勝60場(chǎng),橫掃中日韓圍棋高手,一時(shí)間輿論為之震驚。這個(gè)Alpha Go背后的DeepMind團(tuán)隊(duì),用的就是深度增強(qiáng)式學(xué)習(xí),這是深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于決策領(lǐng)域的成果。深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一個(gè)新領(lǐng)域,普遍認(rèn)為深度學(xué)習(xí)的開創(chuàng)者是加拿大多倫多大學(xué)一位叫Geoffrey Hinton的教授,他是一位“神經(jīng)科學(xué)家+計(jì)算機(jī)科學(xué)家”,他認(rèn)為大腦是用全息的方式存儲(chǔ)外界世界信息的,并且從上世紀(jì)80年代就開始研究用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)來模擬人類大腦,就是我們今天說的深度學(xué)習(xí)的原型。
今天我們可以這樣理解深度學(xué)習(xí)算法,深度學(xué)習(xí)就是運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一層又一層的計(jì)算來找到最優(yōu)的參數(shù),再結(jié)合參數(shù)去做出未來的決定。出發(fā)點(diǎn)在于建立、模擬人腦進(jìn)行分析學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。深度學(xué)習(xí)的整個(gè)學(xué)習(xí)過程中,幾乎可以做到直接把海量數(shù)據(jù)投放到算法中,讓數(shù)據(jù)自己說話,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)。從輸入到輸出是一個(gè)完全自動(dòng)的過程。深度學(xué)習(xí)算法現(xiàn)在被設(shè)計(jì)成實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者既定目標(biāo)的工具。比如,AlphaGo的目標(biāo)就是去贏得圍棋比賽,而不是去開車或干其他事情。AlphaGo不能自己設(shè)定自己的目標(biāo),如果要完成另一個(gè)目標(biāo),就需要設(shè)計(jì)另一種機(jī)器。當(dāng)然人工智能有N多條路,深度學(xué)習(xí)算法是目前人工智能算法里表現(xiàn)最好的。但深度學(xué)習(xí)并不是一上來就好的,讓深度學(xué)習(xí)崛起還有兩個(gè)華人:
一個(gè)就是斯坦福的教授,也是后來谷歌大腦的創(chuàng)始人吳恩達(dá)教授,因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)需要有更強(qiáng)的計(jì)算能力,所以他找到了英偉達(dá)的GPU(Graphics Processing Unit,圖形處理單元),使得計(jì)算能力提升了上百倍。
另外一個(gè)人也是斯坦福的教授李飛飛,她建立了一個(gè)圖像識(shí)別資料庫。而且這個(gè)庫里面的所有的圖像都是標(biāo)注過的,也就是說,如果圖里有山就會(huì)標(biāo)注出山,如果有樹就標(biāo)注出樹。這樣的話,你可以用這個(gè)圖形庫來訓(xùn)練人工智能系統(tǒng),看它能不能識(shí)別出來這個(gè)圖形庫上面所標(biāo)注的這些元素。經(jīng)過這個(gè)圖像庫的訓(xùn)練,就可以訓(xùn)練出視覺能力超過人的人工智能系統(tǒng)。
但是千萬不要以為深度學(xué)習(xí)達(dá)到今天的水平就是無敵了,甚至可以超越人類了。深度學(xué)習(xí)發(fā)展起來的人工智能系統(tǒng)存在一個(gè)明顯的缺陷,就是他的過程無法描述,機(jī)器不能用人的語言說出來它是怎么做到的。例如,Alpha Go打敗了李世石,你要問AlphaGo是為什么走這步棋,它是答不上來的。也就是說,我們沒辦法知道機(jī)器做事情的動(dòng)機(jī)和理由。
要想更好的認(rèn)識(shí)到人工智能算法的局限性,需要引入一個(gè)概念,就是認(rèn)知復(fù)雜度。什么是認(rèn)知復(fù)雜度呢?就是指你建構(gòu)“客觀”世界的能力。認(rèn)知復(fù)雜度高的人,善于同時(shí)用互補(bǔ),或者互不相容的概念來理解客觀世界,因?yàn)檎鎸?shí)世界本身就不是非黑即白的。那么對(duì)于機(jī)器來說,“認(rèn)知計(jì)算”和“人工智能”有啥關(guān)系呢?人工智能的未來一般被分為三個(gè)發(fā)展方向:人搞定機(jī)器、機(jī)器搞定人和“人機(jī)共生”。而以“人機(jī)共生”為目標(biāo)的人工智能,就是認(rèn)知計(jì)算。IBM在認(rèn)知計(jì)算領(lǐng)域獲得了大量經(jīng)驗(yàn),并且總結(jié)了認(rèn)知計(jì)算的三個(gè)能力,分別是交流、決策,和發(fā)現(xiàn)。
(1)交流
第一個(gè)能力是交流,認(rèn)知計(jì)算可以處理非結(jié)構(gòu)性的問題。很多用Siri的人,只會(huì)把這當(dāng)成娛樂功能,因?yàn)樗荒鼙WC交流內(nèi)容的準(zhǔn)確性,有時(shí)Siri根本接不上你的話,因?yàn)槟愕脑拰?duì)它來說太復(fù)雜了。這個(gè)只能算作人工智能比較初始的狀態(tài)。
而認(rèn)知計(jì)算可以完全模仿人類的認(rèn)知,你可以把它當(dāng)做一個(gè)孩子。就好像孩子周圍有一群逗他玩的大人,有人告訴孩子1+1=2,也有人說1+1=3。但是隨著孩子的成長(zhǎng),他自己會(huì)明白1+1=2才是對(duì)的。這就是非結(jié)構(gòu)性問題。早期的人工智能只能學(xué)會(huì)別人教給他的知識(shí),但是認(rèn)知計(jì)算可以處理模糊的,甚至是自相矛盾的信息。
(2)決策
第二個(gè)能力是決策,我們都知道人工智能可以分析復(fù)雜的邏輯,然后做出決策。認(rèn)知計(jì)算可以更進(jìn)一步,根據(jù)新的信息來調(diào)整自己的決策。更厲害的是,認(rèn)知系統(tǒng)所做的決策是沒有偏見的,而“毫無偏見的決策”對(duì)人類來說幾乎是一件不可能的事。比如說治療癌癥,這是典型的醫(yī)療決策場(chǎng)景。
癌癥之所以難治,一方面由于這種疾病太過復(fù)雜,另一方面,醫(yī)生如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者的癌癥信號(hào),可能會(huì)延誤患者的治療,或者導(dǎo)致診斷錯(cuò)誤。而認(rèn)知計(jì)算可以綜合分析復(fù)雜的醫(yī)療數(shù)據(jù),還可以在醫(yī)生語言的上下文中解析含義,最后提出它的建議。
這就大大減少了醫(yī)生查病歷的時(shí)間,讓醫(yī)生能將更多的時(shí)間用在患者身上。2016年8月,《東京新聞》報(bào)道說,IBM研發(fā)的認(rèn)知計(jì)算機(jī)器人“沃森”,就學(xué)習(xí)了海量的醫(yī)學(xué)論文,只用了10分鐘,就為一名患者診斷出了很難判斷的白血病類型,還向東京大學(xué)醫(yī)科學(xué)研究所提出了適當(dāng)?shù)闹委煼桨浮?/p>
(3)發(fā)現(xiàn)
第三個(gè)能力是發(fā)現(xiàn),認(rèn)知計(jì)算能發(fā)現(xiàn)新事物和新連接,填補(bǔ)人類思維的空白。比如在競(jìng)爭(zhēng)激烈的餐飲業(yè),怎樣才能做出令顧客滿意的新菜品呢?
認(rèn)知系統(tǒng)可以整合區(qū)域知識(shí)、文化知識(shí),還有各種食物搭配理論,幫助用戶發(fā)現(xiàn)想象不到的美食搭配。比如突然有一天,它會(huì)告訴你:用鹵煮的配方做個(gè)披薩,可能很合你的胃口。你照著一做,發(fā)現(xiàn)還不錯(cuò)!實(shí)際上,從2015年開始,IBM開發(fā)的“沃森大廚”,就已經(jīng)學(xué)習(xí)了35000多種經(jīng)典食譜,然后通過分析海量的食材搭配,結(jié)合化學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)等方面數(shù)據(jù),為廚師和美食家?guī)砹顺鋈祟愊胂蟮男滦褪匙V。
認(rèn)知計(jì)算可以幫助我們更好的交流、決策和發(fā)現(xiàn)。但是人工智能依然有很多做不到的。例如:抽象能力,自我意識(shí),審美,情感等。
這不是現(xiàn)在它自己就可以作出的決定—注意,我說的是現(xiàn)在。至于以后,這會(huì)是一個(gè)更重大的話題。
我們可以先從它怎樣為IBM帶去新生意談起。接受《第一財(cái)經(jīng)周刊》采訪的沃森商業(yè)化主管Manoj Saxena最近透露說,IBM的相關(guān)規(guī)劃已經(jīng)制訂到了2015年。而到了那一年,“包括沃森項(xiàng)目在內(nèi)的IBM數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)收入將超過160億美元。”
這不算一個(gè)小數(shù)目,它看起來比深藍(lán)要厲害多了。要知道因?yàn)閾魯×藝?guó)際象棋冠軍,深藍(lán)也曾經(jīng)名噪一時(shí),但它最終只是成為了IBM每年公司折舊費(fèi)用上的一部分?jǐn)?shù)字。
很大程度上,這是因?yàn)槲稚驹诹松钏{(lán)的肩膀上。
2011年2月16日晚,在超過3500萬名觀眾面前,沃森在美國(guó)著名的智力競(jìng)賽節(jié)目《危機(jī)邊緣(Jeopardy)》中,擊敗曾連續(xù)74次奪冠的Ken Jennings和另一位選手Brad Rutter,拿走了100萬美元獎(jiǎng)金。后來Ken Jennings在他的題板上寫下了那句被人們所熟知的話:“嗨,電腦們。現(xiàn)在,我們的新老大來了!”
他是被這樣一臺(tái)東西擊敗的:它有一塊方型顯示屏,還有90臺(tái)IBM POWER 750處理器—其中包括2880個(gè)CPU,還有15TB的內(nèi)存。這些都被藏在演播室上方的機(jī)房里。
IBM大中華區(qū)Power服務(wù)器產(chǎn)品部總經(jīng)理侯淼解釋說,這樣的配置可以讓沃森每秒進(jìn)行80TB的浮點(diǎn)運(yùn)算。這相當(dāng)于每秒閱讀100萬本書籍,而它身邊的Ken和Brad可能一輩子也讀不完其中的1%。
類似這樣的超強(qiáng)運(yùn)算能力深藍(lán)其實(shí)也具備,并且也正是依靠這種能力,它才可以每秒分析2億步棋,最終戰(zhàn)勝了卡斯帕羅夫。但如果要讓深藍(lán)參加智力競(jìng)賽,它可能一題也答不上來,甚至連問題也無法理解。
這正是沃森的強(qiáng)大之處:它可以理解人們所說的話,并快速做出反饋。這個(gè)被稱為“頭腦”的部分,是IBM為沃森研發(fā)的深度問題回答(Deep QA)技術(shù)。
再通俗點(diǎn)說,這是人工智能(AI)的真正開始。
舉個(gè)例子的話,當(dāng)沃森被問到“哪個(gè)城市在2008年舉辦了一項(xiàng)標(biāo)志為‘五環(huán)’的重要賽事”時(shí),它的整個(gè)處理過程是這樣的:第一步,根據(jù)語法,找到“問題焦點(diǎn)”并進(jìn)行標(biāo)注,在這一題中,“城市”就是問題焦點(diǎn);第二步,它會(huì)對(duì)“2008年”、“標(biāo)志”、“五環(huán)”、“重要賽事”等關(guān)鍵詞,按照不同權(quán)重進(jìn)行知識(shí)庫搜索,從中抽取初始答案;第三步,將這些初始答案—常常是成百上千個(gè)模糊答案,重新帶回到問題中;最后一步,也是最關(guān)鍵的一步,沃森通過一個(gè)學(xué)習(xí)模型,綜合搜索信息,對(duì)所有答案按照概率排序,將它認(rèn)為可能性最大(概率最高)的三個(gè)答案顯示到答題板上。整個(gè)過程都發(fā)生在幾秒中之間。
IBM在全球擁有12個(gè)研究院,每年會(huì)投入60至70億美元進(jìn)行研發(fā)。“有一類研發(fā)公司內(nèi)部稱為Grand challenge?!焙铐嫡f:“一旦研發(fā)成功,將會(huì)對(duì)整個(gè)社會(huì)產(chǎn)生非常巨大的影響?!?/p>
2000年初,時(shí)任IBM總裁的彭明盛第一次對(duì)研發(fā)部門提出了“Grand challenge”的目標(biāo),希望到2011年也就是IBM誕生100年時(shí),能夠研發(fā)出一款革命性的產(chǎn)品,影響整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)未來的走向,甚至能夠?qū)θ祟愑蟹浅>薮蟮膸椭?/p>
4年之后的一天,IBM研究經(jīng)理Charles Lickel在一家餐廳里和同事吃飯,突然之間,整個(gè)餐廳安靜了。他發(fā)現(xiàn)所有人的目光都集中在了大屏幕上,期待Ken Jennings擴(kuò)大他在《危機(jī)邊緣》節(jié)目中的連勝記錄。
這個(gè)情景讓Charles Lickel產(chǎn)生了一個(gè)想法:讓IBM開發(fā)一款答題機(jī)器。這個(gè)想法很快得到了上層的支持。IBM語意分析與綜合部接下了這個(gè)最具挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目,從2006年開始進(jìn)行了一系列測(cè)試。
在最初的測(cè)試中,研究人員向沃森提了500個(gè)《危機(jī)邊緣》中出現(xiàn)過的問題,沃森只能答對(duì)15%左右的問題,而節(jié)目中最好的選手,可以用比沃森少一半的時(shí)間答對(duì)其中95%以上的問題;從2007年開始,IBM給這一項(xiàng)目加派了15個(gè)研究人員,希望通過3至5年的時(shí)間把沃森訓(xùn)練成一架優(yōu)秀的答題機(jī)器。
在此過程中,沃森進(jìn)行了55次模似競(jìng)賽,這些比賽完全按照《危機(jī)邊緣》的賽制,邀請(qǐng)節(jié)目中的冠軍們和沃森進(jìn)行比拼。當(dāng)沃森答錯(cuò)一題時(shí),沃森會(huì)對(duì)錯(cuò)誤答案進(jìn)行記憶,當(dāng)下一次碰到同類型問題時(shí),將對(duì)原有的答題邏輯進(jìn)行優(yōu)化,避免再犯同樣的錯(cuò)誤。這跟人類的自我改正十分相似。
在整個(gè)訓(xùn)練過程中,沃森逐漸取得了70%的勝率。到了2011年比賽前的最后幾個(gè)月,沃森幾乎可以擊敗所有的選手,它準(zhǔn)備好了。
除了強(qiáng)大的計(jì)算能力和海量的數(shù)據(jù)來源,研究人員為沃森設(shè)計(jì)的自我記憶、糾錯(cuò)、學(xué)習(xí)的模型,成為沃森不同于其他超級(jí)計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵。這樣的“學(xué)習(xí)模型”,也出現(xiàn)在Google無人駕駛汽車的研發(fā)中:技術(shù)人員每天帶著電腦上路,讓它記憶人類在駕駛汽車的過程中,面對(duì)不同情況時(shí)的應(yīng)對(duì)方法。
不同的學(xué)習(xí)模型可以造就不同的沃森,這也是IBM在考慮沃森的商業(yè)化方向時(shí),需要面對(duì)的問題:沃森到底是什么、它應(yīng)該解決什么問題。
在IBM的官方網(wǎng)站上,對(duì)沃森的介紹是“集高級(jí)自然語言處理、信息檢索、知識(shí)表示、自動(dòng)推理、機(jī)器學(xué)習(xí)等開放式問答技術(shù)的應(yīng)用”,但這樣一個(gè)文縐縐的解釋,很難說服那些目標(biāo)客戶。這些客戶通常只在乎自己的錢花在了哪兒、沃森能為他們做什么。
IBM資深副總裁和研究主管John Kelly在接受媒體采訪時(shí)曾表示:“我們真的認(rèn)為它可以用在任何地方?!蓖瑫r(shí)他和他的同事也清楚地認(rèn)識(shí)到沃森真正的“基因”:它可以在很短的時(shí)間內(nèi)處理海量的信息,并從這些信息中找出有價(jià)值的部分,通過自然語言同人類實(shí)現(xiàn)信息的交流和交換。
這讓沃森可以成為一個(gè)“智囊”、“顧問”和“助手”。那些需要處理大量數(shù)據(jù)、知識(shí)不斷更新,同時(shí)又需要據(jù)此做出復(fù)雜判斷的領(lǐng)域,成為了最能發(fā)揮沃森作用的領(lǐng)域。
沃森在醫(yī)療行業(yè)找到了自己的第一份工作。根據(jù)IBM和醫(yī)療保險(xiǎn)公司W(wǎng)ellpoint的協(xié)議,從2012年年初開始,沃森將幫助護(hù)士們管理復(fù)雜的病例和來自醫(yī)療服務(wù)提供商的請(qǐng)求;然后,Wellpoint會(huì)開發(fā)一套面向醫(yī)生的技術(shù),使得醫(yī)生可以通過自己的手機(jī)和平板電腦,了解腫瘤患者的身體狀況。
侯淼說,選擇醫(yī)療領(lǐng)域是因?yàn)檫@里具有良好的檔案儲(chǔ)存制度,積累了大量的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)、病歷檔案,并進(jìn)行了科學(xué)的分類。這些大量的可搜索數(shù)據(jù),是沃森發(fā)揮作用的重要前提。
不同地區(qū)醫(yī)療水平的巨大差異,也使得沃森擁有廣泛的應(yīng)用前景?!耙恍┢h(yuǎn)地區(qū)的小醫(yī)院也可以通過云端訪問全國(guó)的醫(yī)療數(shù)據(jù)庫,享受到沃森帶來的服務(wù)?!?/p>
Mark Kris所在的Memorial Sloan-Kettering癌癥研究中心(MSKCC)在1年前加入了這一項(xiàng)目。Kris是一位經(jīng)驗(yàn)豐富的臨床腫瘤醫(yī)師,同時(shí)也是《危機(jī)邊緣》的忠實(shí)粉絲。他告訴《第一財(cái)經(jīng)周刊》,從2年前他在電視機(jī)前目睹沃森表演的那天起,就對(duì)沃森產(chǎn)生了興趣。
過去半個(gè)世紀(jì),人類在許多領(lǐng)域取得了突破性的進(jìn)展,但癌癥研究和臨床治療方面一直沒有重大突破。按照Kris說法,在過去40年中,癌癥研究方面最大的突破,僅僅就是讓人類了解到了這種疾病的復(fù)雜性。
在癌癥治療領(lǐng)域,不同病人之間有十分微妙的差異,醫(yī)生們需要有更好的方法了解和區(qū)分這些差異,因?yàn)檫@些小差異帶來的影響,有時(shí)候可能是致命的。
無法準(zhǔn)確知道這些差異的結(jié)果,就使醫(yī)生無法針對(duì)每個(gè)人不同的病情確定最佳治療方法。“化療是常見的一種治療方法,”Kris解釋道,“但是你怎么在數(shù)十種不同的化療選項(xiàng)中進(jìn)行挑選呢?你又如何確定劑量?怎樣的化療頻率才是最佳的呢?”
在現(xiàn)在這個(gè)階段,沃森還不能馬上成為這個(gè)救世主。它眼下的主要工作,還是通過搜索醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)和歷史數(shù)據(jù),快速為某一患者找到情況相似的其他患者。這一過程可以幫助醫(yī)生在相似案例間獲得更多的有用信息,在信息更充分的條件下做出更有說服力的判斷。在沃森之前,醫(yī)生需要自己熟記每一個(gè)病人的情況,還要在新病人出現(xiàn)時(shí)立刻從頭腦里搜索出相似對(duì)象,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,準(zhǔn)確性還不高。
在進(jìn)入Memorial Sloan-Kettering癌癥研究中心之后,“補(bǔ)課”是沃森要做的第一件事,MSKCC的員工和IBM的項(xiàng)目成員一起訓(xùn)練著沃森。從肺癌開始,研究人員通過分享關(guān)于肺癌的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),讓沃森了解到所有關(guān)于肺癌的內(nèi)容。
沃森沿用了它在參加《危機(jī)邊緣》訓(xùn)練時(shí)建立的學(xué)習(xí)模型:它的所有答案最終都會(huì)以一個(gè)概率的形式出現(xiàn),那個(gè)概率最高的答案,就是沃森認(rèn)為的正確答案;當(dāng)這個(gè)答案被證明錯(cuò)誤時(shí),沃森會(huì)找到它與正確答案之間的區(qū)別,以后再遇到同類問題時(shí),就會(huì)更新原有的邏輯;另外,它還可以從其他選手回答的同一類型問題中歸納出答案特點(diǎn),幫助它用來回答這類問題。
在經(jīng)過6個(gè)月的培訓(xùn)以后,沃森成為了一名可靠的醫(yī)療助手。醫(yī)生們?cè)谧约旱钠桨逶O(shè)備中打開沃森的應(yīng)用,錄入數(shù)據(jù)并提出問題。幾秒鐘之后,沃森就會(huì)提供幾個(gè)可能的治療方法,并且以不同的數(shù)值表示確信程度。有的治療方法有90%的確信度,有的則是80%。而選擇哪種治療方式,還需要醫(yī)生最后拿主意。
2013年秋天,Kris將和他的同事一起利用沃森幫助真正的病人進(jìn)行癌癥治療。IBM在前不久聯(lián)合Wellpoint了第一款商業(yè)用“基于沃森的認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)”。
相對(duì)于參加《危機(jī)邊緣》時(shí)那個(gè)擁有幾十排服務(wù)器的家伙,從體型上看,這個(gè)新系統(tǒng)已經(jīng)瘦身了不少,僅為一個(gè)雙門冰箱的大小。
其中一個(gè)很重要的原因是,《危機(jī)邊緣》中的問題涉及人文、歷史、地理、政治等眾多方面,選手們碰到相似問題的概率甚至小于3%,所以需要用數(shù)量眾多的服務(wù)器儲(chǔ)存足夠多的知識(shí)。而在具體應(yīng)用到某一行業(yè)時(shí),所需的知識(shí)量會(huì)小很多,而且遇到相似問題的概率也會(huì)提升很多,對(duì)服務(wù)器的數(shù)量要求也就隨之降低了。
沃森原有的Power750處理器也升級(jí)到了POWER7+,性能提升了50%。沃森可以用更短的時(shí)間處理更多的信息。原來回答問題需要3秒的話,現(xiàn)在就變成了2秒。
在IBM不斷改造和培訓(xùn)沃森、試圖提升它的自我學(xué)習(xí)能力的同時(shí),Google也在人工智能領(lǐng)域取得了突破—它們讓計(jì)算機(jī)認(rèn)識(shí)了“貓”。
2012年6月,Google X實(shí)驗(yàn)室用一個(gè)由1.6萬多個(gè)處理器、10億個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)組成的“虛擬大腦”,模擬人腦中“神經(jīng)元”的概念,形成了一個(gè)“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。這個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)不斷接收新數(shù)據(jù)。在一些模型的幫助下,神經(jīng)元與神經(jīng)元之間傳遞的數(shù)據(jù)發(fā)生了變化,它具備了初步的學(xué)習(xí)能力。
10天之后,這個(gè)“虛擬大腦”分析了1000萬幀從YouTube上隨機(jī)抓取的無標(biāo)簽視頻剪輯圖片,并成功學(xué)習(xí)到了“貓”的概念,并從隨后導(dǎo)入的2萬張圖片中準(zhǔn)確找出了有貓的照片。
這些試圖改變世界的工程師們的下一步,是使這些“學(xué)習(xí)模型”更聰明、更高效。
IBM正在琢磨怎樣把沃森部署到各行各業(yè)。就在這會(huì)兒,一臺(tái)沃森正在接受花旗銀行的崗前培訓(xùn),通過讀年報(bào)、財(cái)經(jīng)新聞、招股說明書、監(jiān)視交易,以及學(xué)習(xí)更專業(yè)的金融術(shù)語,更好地給客戶推薦投資組合,或者回答諸如“接下去的3個(gè)月內(nèi)哪家公司最有可能發(fā)生合并?”這樣的問題。
在這個(gè)過程中,沃森最大的問題在于學(xué)習(xí)的速度:如何在最短的時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)這個(gè)行業(yè)的知識(shí)、術(shù)語,并學(xué)會(huì)用這些知識(shí)進(jìn)行“思考”。即便學(xué)習(xí)模型的架構(gòu)被總體沿用下來,也會(huì)根據(jù)不同行業(yè)做出有針對(duì)性的調(diào)整。
沃森還需要變得更聰明。很多時(shí)候,病人并不能很準(zhǔn)確地,甚至?xí)e(cuò)誤地描述問題?!耙粋€(gè)病人說他頭疼,但他的問題可能在其他地方?!焙铐嫡f:“這個(gè)時(shí)候,沃森就需要能夠識(shí)別出這些問題。”這也是將沃森運(yùn)用到其他行業(yè)要面對(duì)的問題—那些“錯(cuò)誤的描述”、“善意的欺騙”都需要它去識(shí)別和破解。
目前,美、英、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家憑借其經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)優(yōu)勢(shì),已經(jīng)在數(shù)字醫(yī)學(xué)領(lǐng)域占得先機(jī)。高端的醫(yī)療影像設(shè)備、人工智能產(chǎn)品等大多來自發(fā)達(dá)國(guó)家,其在數(shù)字醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)用方面的成果同樣引人注目。我國(guó)經(jīng)歷二十多年的醫(yī)院信息化建設(shè),各種信息管理與臨床信息系統(tǒng)遍及全院,數(shù)字化醫(yī)院成為綜合實(shí)力較強(qiáng)醫(yī)院追求的建設(shè)目標(biāo),遠(yuǎn)程醫(yī)療快速發(fā)展,區(qū)域衛(wèi)生信息化建設(shè)成為醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革的重點(diǎn),公共衛(wèi)生信息化也取得了明顯的進(jìn)展。
同時(shí),自2001年以鐘世鎮(zhèn)院士牽頭提出構(gòu)建“中國(guó)數(shù)字人”的設(shè)想開始,數(shù)字化技術(shù)在我國(guó)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究便逐漸鋪陳開來,而多個(gè)國(guó)內(nèi)數(shù)字醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)如南方醫(yī)科大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)以及青島大學(xué)附屬醫(yī)院與海信集團(tuán)聯(lián)合成立的山東省“數(shù)字醫(yī)學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等,分別在計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)、數(shù)字醫(yī)學(xué)影像設(shè)備、計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)等領(lǐng)域投入了大量的科研力量,并取得令人矚目的成績(jī)。但是,我國(guó)在數(shù)字醫(yī)學(xué)的核心技術(shù)領(lǐng)域起步較晚,與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有差距,想推動(dòng)我國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué)快速持續(xù)發(fā)展,必須先對(duì)數(shù)字醫(yī)學(xué)的未來發(fā)展趨勢(shì)有深入的認(rèn)識(shí)。
數(shù)字醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)
目前,數(shù)字醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論正逐步完善,數(shù)字醫(yī)學(xué)學(xué)科體系逐漸清晰,智能化、可視化、微電子等高新技術(shù)也將進(jìn)一步與醫(yī)學(xué)檢測(cè)、診斷、治療等技術(shù)交叉滲透。數(shù)字醫(yī)學(xué)的未來發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面:
首先,未來會(huì)出現(xiàn)更加人性化的數(shù)字化醫(yī)院管理。功能單一的醫(yī)院信息系統(tǒng)的格局將被打破,PACS應(yīng)用將會(huì)向區(qū)域、遠(yuǎn)程發(fā)展,無線移動(dòng)、重癥監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)、數(shù)字化手術(shù)室建設(shè)將會(huì)涌現(xiàn),電子病歷在社區(qū)醫(yī)療以及大范圍的健康管理方面的應(yīng)用會(huì)催生更多人性化的管理系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)的高度滲透,數(shù)字化醫(yī)院必將會(huì)更注重信息提供利用的人性化,而且從管理到醫(yī)療,從門診到臨床都正在孕育著新的突破。
其次,數(shù)字醫(yī)療治療技術(shù)將會(huì)更加智能化。將人工智能與經(jīng)典醫(yī)學(xué)理論和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)構(gòu)建集評(píng)估、診斷、決策與預(yù)測(cè)于一體的智能專家診斷系統(tǒng)將會(huì)在臨床診斷與治療中發(fā)揮重要作用,而隨著數(shù)字制造和智能制造飛速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的智能醫(yī)療機(jī)器人,尤其是智能微型醫(yī)用機(jī)器人將會(huì)在一定程度上輔助醫(yī)生進(jìn)行治療。智能化的數(shù)字醫(yī)學(xué)治療技術(shù)將會(huì)給傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)治療帶來重大變革。
最后,微創(chuàng)化、無創(chuàng)化的數(shù)字醫(yī)療檢測(cè)技術(shù)將會(huì)不斷涌現(xiàn)。多種生理參數(shù)的測(cè)量能夠?qū)θ梭w健康狀態(tài)或疾病進(jìn)行診斷,而基于多種光學(xué)成像技術(shù)的臨床應(yīng)用將會(huì)是數(shù)字醫(yī)療檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)、甚至無創(chuàng)檢測(cè)的一個(gè)重要途徑。近紅外光譜技術(shù)、光學(xué)弱相干層析成像技術(shù)、多模態(tài)多光譜分子影像技術(shù)都將會(huì)實(shí)際應(yīng)用在人體多種生理參數(shù)的檢測(cè)中,而且由于光學(xué)成像技術(shù)本身對(duì)于人體沒有損傷的特點(diǎn),光學(xué)成像技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用將會(huì)推動(dòng)數(shù)字醫(yī)療檢測(cè)技術(shù)微創(chuàng)化甚至無創(chuàng)化。
計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展
精準(zhǔn)化的數(shù)字醫(yī)療診斷、手術(shù)技術(shù)正成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn),這也是我國(guó)突破發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)壟斷的關(guān)鍵。其中,計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)功能的日益強(qiáng)大,將會(huì)使精準(zhǔn)外科手術(shù)成為可能,推動(dòng)臨床外科的跨越式發(fā)展,也必將會(huì)成為醫(yī)學(xué)教育、醫(yī)學(xué)科研和臨床醫(yī)學(xué)的新手段。與計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)相配套的醫(yī)用顯示器的規(guī)范與普及,能夠?yàn)獒t(yī)生診斷提供更精確的判斷,推動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療和社區(qū)醫(yī)療的快速發(fā)展。數(shù)字芯片的進(jìn)一步發(fā)展與嵌入對(duì)醫(yī)療診斷設(shè)備性能和便攜化的提升有著不可估量的作用。
目前,海信醫(yī)療設(shè)備有限公司通過與青島大學(xué)附屬醫(yī)院董教授合作,開發(fā)出了低輻射劑量下的低質(zhì)量CT圖像消噪、增強(qiáng)技術(shù),做出了一款世界水平的計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)產(chǎn)品,該產(chǎn)品被命名為海信雙子3D醫(yī)學(xué)影像重建與計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)(Hisense Gemini 3D Medical Imaging Reconstruction and Computer Assisted Surgery System,Higemi)。
它通過獨(dú)自開發(fā)的醫(yī)學(xué)圖像預(yù)處理和分割技術(shù),只需在一幅圖像上設(shè)定相應(yīng)參數(shù)和少量人工輔助,算法可以自動(dòng)精確地在一系列CT圖像上分割出肝臟、血管、腫瘤、膽囊等肝臟各組織。然后,通過濾波、CT層間自適應(yīng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)插值、形態(tài)學(xué)、模式識(shí)別等算法處理分割結(jié)果,追蹤肝臟三期圖像上肝動(dòng)脈、門靜脈、肝靜脈的血管走形,并利用三維配準(zhǔn)算法對(duì)三期肝臟數(shù)據(jù)進(jìn)行立體配準(zhǔn),精確地三維重建肝臟、腫瘤和膽囊等器官。
它可以三維觀察病變與血管、臟器的關(guān)系,精確計(jì)算臟器、病變體積和門脈、靜脈各分支供血區(qū)域,實(shí)施虛擬手術(shù)切除,確定最佳手術(shù)切除線。它在最難的肝部成像領(lǐng)域能夠重建3級(jí)以上血管,區(qū)分0.6mm的腫瘤與血管間距,精確計(jì)算肝臟、腫瘤體積,極大地滿足醫(yī)生的臨床需要。Higemi在臨床上已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用于多位小兒巨大肝臟的手術(shù)前模擬手術(shù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和術(shù)中指導(dǎo),以及活體肝臟移植的肝臟手術(shù)前精準(zhǔn)判斷。
未來,該產(chǎn)品將擴(kuò)展到腦部、五官、神經(jīng)外科和口腔等多個(gè)臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,形成功能強(qiáng)大的全身手術(shù)輔助系統(tǒng)。本產(chǎn)品利用了以下具體科學(xué)技術(shù)開發(fā):
1.低劑量或普通劑量CT圖像高清增強(qiáng)技術(shù)。海信開發(fā)的低劑量CT圖像高清增強(qiáng)技術(shù)是一種CT圖像后期處理技術(shù),可以不對(duì)現(xiàn)有CT設(shè)備做結(jié)構(gòu)性更改,將低輻射量低質(zhì)量的CT圖像還原成高質(zhì)量圖像。該系統(tǒng)可以減少50%~80%有害照射劑量(從300mAs降到60mAs)的情況下,仍達(dá)到同樣質(zhì)量的成像效果。如果按照原衛(wèi)生部2012年公布的《GBZ165-2012 X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影放射防護(hù)要求》,使用針對(duì)不同人群、不同部位CT檢查上限的輻射水平作增強(qiáng)型CT,得到的圖像再作此項(xiàng)高清處理,則可以得到非常清晰的CT圖像。利用此圖像,可以更精確地分割器官和病變組織,做出精確的器官三維重建圖形,非常有利于常規(guī)狀態(tài)下的疑難病例的診斷和手術(shù)方案規(guī)劃。該技術(shù)在世界處于領(lǐng)先水平,對(duì)提高現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的性能和安全性有十分重要的意義。
2.醫(yī)學(xué)圖像分割技術(shù)。在大量DICOM標(biāo)準(zhǔn)的CT腹部掃描圖像上,根據(jù)灰度、紋理、血管生理特性等特征把二維圖像分割為不同的部分,找到分界線(如器官外沿、腫瘤外沿和血管外壁等)。真實(shí)精確地找到不同組織分界線,是后續(xù)工作的基礎(chǔ)。
3.建模,圖像追蹤技術(shù)。追蹤多幅圖像上肝動(dòng)脈、門靜脈、肝靜脈三期的血管造影圖像的CT強(qiáng)度變化,建立自學(xué)習(xí)拓?fù)淠P蛯⒚糠鶊D像中代表血管的CT值變化連接起來,形成血管走向信息。
4.模式識(shí)別技術(shù)。將分割出的不同組織分類并識(shí)別。
5.三維可視化,三維圖像配準(zhǔn)技術(shù)。同期不同圖像間、不同期不同圖像間的配準(zhǔn)、建模;不同組織或功能區(qū)成像的容量渲染、著色;透明顯示、任意斷面顯示、多平面顯示。
6.定性定量分析。器官和內(nèi)部組織的參數(shù)測(cè)量,定性定量計(jì)算,如精確計(jì)算器官總體積和部分體積。
7.肝臟功能分段與手術(shù)模擬技術(shù)。1954年,Couinaud根據(jù)人體肝臟Glission系統(tǒng)的分支走向以及肝靜脈系統(tǒng)的回流將人體肝臟劃分為八段,由于人體肝臟血管走向的個(gè)體差異性,Couinaud方法并不具有普適性,尤其是針對(duì)肝內(nèi)出現(xiàn)腫瘤、血管變異等復(fù)雜情況,單純依靠Couinaud方法進(jìn)行肝臟分段并沒有實(shí)際臨床指導(dǎo)意義,實(shí)施肝臟精準(zhǔn)手術(shù)迫切需要肝臟功能分段的精準(zhǔn)導(dǎo)航。
隨著數(shù)字醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展,現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)可以初步實(shí)現(xiàn)肝臟功能分段,同時(shí)為后期的模擬手術(shù)進(jìn)行指導(dǎo),與醫(yī)生直接根據(jù)二維影像確定手術(shù)方案相比,肝臟功能分段及手術(shù)模擬系統(tǒng)的出現(xiàn)又將精準(zhǔn)手術(shù)的發(fā)展向前推進(jìn)了一大步。
目前,大多數(shù)肝臟功能分段方法根據(jù)肝臟內(nèi)血管分支走向和血管分支支配區(qū)域進(jìn)行分段,這與解剖學(xué)中關(guān)于肝臟分段的解釋是一致的。其主要步驟包括:從二維影像信息進(jìn)行精準(zhǔn)血管信息提取,對(duì)重建后的三維血管系統(tǒng)進(jìn)行骨架化操作,運(yùn)用圖論相關(guān)方法進(jìn)行血管智能化分支(鑒于肝臟內(nèi)血管系統(tǒng)較為復(fù)雜,需要借助人工輔助進(jìn)行不同血管系統(tǒng)的判定),根據(jù)近似分段模型進(jìn)行全肝分段并進(jìn)行體積測(cè)算。其中,從現(xiàn)有的二維影像信息中進(jìn)行準(zhǔn)確的血管信息提取是肝臟功能分段的基礎(chǔ)和前提;如何對(duì)骨架化血管進(jìn)行智能化分支是極其關(guān)鍵的步驟,直接影響到全肝分段的結(jié)果;構(gòu)造與肝臟實(shí)際功能一致的近似分段模型,能盡可能地減少手術(shù)出血率,降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。借助于肝臟功能分段以及精準(zhǔn)的肝段體積測(cè)算數(shù)據(jù),醫(yī)生能方便、直觀地進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃。
目前,由于使用不同的血管骨架化方法和近似分段模型造成結(jié)果不同,如何統(tǒng)一業(yè)界功能分段標(biāo)準(zhǔn),才能使肝臟分段更好地滿足手術(shù)臨床需要值得研究;由于肝臟血管系統(tǒng)的個(gè)體差異性以及腫瘤組織等的存在造成的肝臟畸形,目前必須借助少量人工輔助才能實(shí)現(xiàn)功能分段,如何實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化和智能化將成為未來肝臟功能分段的重要研究方向。
8.腫瘤定位及消融引導(dǎo)技術(shù)。近年來,隨著醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)和生物學(xué)等的發(fā)展,腫瘤的治療技術(shù)正在發(fā)生重大的變革,如何采用微創(chuàng)或無創(chuàng)方法靶點(diǎn)殺死和滅活腫瘤,同時(shí)又能最大限度地保護(hù)周圍正常組織,已成為腫瘤治療的熱點(diǎn)。北美放射學(xué)會(huì)(RSNA)于1997年首次提出腫瘤消融的概念,即在超聲、CT、MRI等現(xiàn)代影像設(shè)備等的指導(dǎo)下利用物理或者化學(xué)(熱或冷效應(yīng))直接破壞異?;虿∽兘M織的技術(shù)。本產(chǎn)品具備的圖像配準(zhǔn)是圖像融合的先決條件,必須先進(jìn)行配準(zhǔn)交換,才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地融合。之后進(jìn)行的亞毫米級(jí)精度三維立體重建,能夠清晰顯示腫瘤大小、位置、數(shù)量及其與周圍重要結(jié)構(gòu)、臟器的毗鄰關(guān)系,還能對(duì)腫瘤消融治療的療效進(jìn)行評(píng)價(jià)。未來將US、CT、MRI圖像融合的新型影像融合技術(shù),根據(jù)各自影像的特點(diǎn)結(jié)合起來進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),可以更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)腫瘤、制定治療方案及引導(dǎo)穿刺和監(jiān)控消融。
9.符合Dicom標(biāo)準(zhǔn)的2D/3D圖形人機(jī)交互引擎技術(shù)。以上各種算法和相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn),有賴于強(qiáng)大的符合Dicom標(biāo)準(zhǔn)的2D/3D圖形人機(jī)交互引擎技術(shù),該技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)技術(shù)的核心難點(diǎn)之一,也是國(guó)內(nèi)目前技術(shù)水平較弱的領(lǐng)域。海信集團(tuán)開發(fā)的人機(jī)交互引擎將主流的OpenGL、DirectX、GPU加速等顯示方式以統(tǒng)一接口形式表現(xiàn),利于程序員開發(fā)調(diào)用。它涉及到多種類庫耦合、多線程、GDI (Graphics Device Interface) 等多種底層操作技術(shù),Dicom文件編解碼等引擎底層分別編寫,形成一組功能齊全的2D/3D圖形人機(jī)交互引擎。海信Higemi計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)即是基于此人機(jī)交互引擎實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
醫(yī)用顯示器的規(guī)范和普及
醫(yī)療顯示作為醫(yī)學(xué)影像的顯示終端,為了達(dá)到對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的精確顯示需求,要求在顯示終端首先符合DICOM Part 14的標(biāo)準(zhǔn),使顯示符合灰度標(biāo)準(zhǔn)顯示函數(shù)(GSDF),從而保證在閱讀醫(yī)學(xué)灰階圖像時(shí)能夠呈現(xiàn)出最精確的效果。而如果使用的普通顯示器是不符合醫(yī)學(xué)影像顯示標(biāo)準(zhǔn)的,則容易造成誤診。
在精準(zhǔn)手術(shù)臨床輔助系統(tǒng)中,需要利用3D技術(shù)來展示更加真實(shí)生動(dòng)的三維手術(shù)場(chǎng)景或CT/MRI人體器官圖像。眼鏡式3D顯示器由于需要醫(yī)生佩戴專用眼鏡,會(huì)影響到醫(yī)生手術(shù)操作,所以在未來會(huì)選用裸眼3D顯示器。目前較成熟的多視點(diǎn)裸眼3D技術(shù)是光柵式,一種是狹縫光柵,一種是柱鏡光柵。
首先,狹縫光柵方式裸眼3D顯示器亮度較低,主要用于個(gè)人用移動(dòng)設(shè)備即小尺寸顯示中,而精準(zhǔn)手術(shù)系臨床指導(dǎo)系統(tǒng)需要大尺寸的裸眼3D顯示器。這種大尺寸的裸眼3D顯示器一般采用柱鏡光柵,這種方式的顯示器同樣也存在一些目前無法突破的問題:1.由于光柵式裸眼3D顯示具有分光的作用,貼裝的光柵導(dǎo)致2D和3D信號(hào)的清晰度降低,難以滿足手術(shù)臨床指導(dǎo)顯示器的需求。2.存在視區(qū)角度小、視區(qū)突變問題,在突變區(qū)域會(huì)看到重影和不正常的圖像,同時(shí)立體景深和視區(qū)突變也是一個(gè)平衡關(guān)系,無法同時(shí)達(dá)到最佳狀態(tài)。目前有研究針對(duì)此問題開發(fā)了視點(diǎn)跟蹤技術(shù),實(shí)時(shí)檢測(cè)觀看者在電視前的位置,將處在突變的區(qū)域調(diào)整為良好的視覺區(qū)域。但此方法更適合于單人觀看的設(shè)備,當(dāng)手術(shù)中多名醫(yī)生觀看的時(shí)候,很難調(diào)整并保證觀看者都處于正常視區(qū)內(nèi)。3.存在串?dāng)_問題、立體景深小于眼鏡式3D顯示器。
海信集團(tuán)開發(fā)新型高性能的裸眼三維顯示設(shè)備和人機(jī)交互設(shè)備可以解決這些問題。該設(shè)備通過UHD液晶屏的采用和UHD電路、光柵的開發(fā),將3D分辨率提高到1280*720以上的高清標(biāo)準(zhǔn),滿足手術(shù)臨床指導(dǎo)顯示器的需求;通過獨(dú)特渲染算法技術(shù)和柱鏡光柵的研究和配套開發(fā),解決視區(qū)角度小、視區(qū)突變的問題,擴(kuò)大視區(qū),達(dá)到不用視點(diǎn)跟蹤能滿足多人同時(shí)觀看的要求;通過語音識(shí)別技術(shù)和手勢(shì)識(shí)別技術(shù),開發(fā)新型人機(jī)交互控制設(shè)備,實(shí)現(xiàn)便捷的操作,解放醫(yī)生雙手,防止手術(shù)污染。
數(shù)字芯片在數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域中的發(fā)展
針對(duì)數(shù)字醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的快速發(fā)展,應(yīng)用高性能芯片進(jìn)行設(shè)備集成化設(shè)計(jì)成為未來數(shù)字醫(yī)療設(shè)備發(fā)展的主流方向。為了滿足這個(gè)需求,芯片應(yīng)滿足實(shí)時(shí)性和可靠性等要求。
首先是實(shí)時(shí)性,醫(yī)療設(shè)備需要快速的啟動(dòng)、無延時(shí)的圖像顯示、無縫的功能/參數(shù)轉(zhuǎn)換,例如手術(shù)中的數(shù)字X射線影像、救護(hù)車與醫(yī)院的實(shí)時(shí)影像交流。其次是可靠性,需要器件能夠在各種環(huán)境下的長(zhǎng)時(shí)間無故障運(yùn)行,能夠迅速?gòu)能浖e(cuò)誤引起的故障中恢復(fù),能夠電磁環(huán)境抗干擾。
在滿足性能需求的同時(shí),還有一些因素需要考慮:1.體積,直接影響產(chǎn)品的便攜性,便攜性能使設(shè)備得到更廣泛的應(yīng)用,將醫(yī)療保健從城市普及到鄉(xiāng)村及邊遠(yuǎn)地區(qū)、災(zāi)患區(qū)、醫(yī)院各個(gè)病房甚至救護(hù)車上;2.功耗,低功耗能大大延長(zhǎng)設(shè)備續(xù)航時(shí)間,并有助于減小電池與設(shè)備尺寸;3.成本,低成本意味著更多人能夠享受最新的醫(yī)療技術(shù),比如發(fā)展中國(guó)家與邊遠(yuǎn)地區(qū)的居民。
針對(duì)上述目標(biāo),異質(zhì)SoC(片上系統(tǒng))可以有效利用各種處理單元的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)性能、功耗、體積、可配置性、可擴(kuò)展性、開發(fā)效率(硬件&軟件)、一次性工程費(fèi)用(NRE budget)等因素的優(yōu)化配置,成為當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)。一個(gè)很明顯的例子是,現(xiàn)在大多數(shù)高端嵌入式應(yīng)用處理器都基于ARM內(nèi)核(多核),并整合了圖形加速器,視頻編解碼加速器等資源,實(shí)現(xiàn)了全可編程SoC,通過可編程硬件、軟件及I/O,大大提高了系統(tǒng)的差異化與靈活性。
結(jié)語
關(guān)鍵詞:工業(yè)電氣自動(dòng)化;自動(dòng)化技術(shù);發(fā)展
工業(yè)電氣自動(dòng)化在發(fā)展的時(shí)候是離不開理論支持的,這也是工業(yè)電氣自動(dòng)化發(fā)展的基礎(chǔ)。工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)在制造業(yè)和民用產(chǎn)品中發(fā)展是非常好的,工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展是離不開計(jì)算機(jī)技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù)推動(dòng)著工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。工業(yè)電氣自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)了人工智能,使得工業(yè)生產(chǎn)中得到了巨大的進(jìn)步。工業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)備是一種智能設(shè)備,在使用的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)了與人類智慧相類似的反應(yīng)。工業(yè)電氣自動(dòng)化在研究對(duì)象方面是非常廣的,其中包括系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗(yàn)分析以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。電氣自動(dòng)化技術(shù)在工廠中的應(yīng)用是非常廣的,電氣自動(dòng)化技術(shù)逐漸成為了工廠發(fā)展的主要技術(shù)支持,在電子工廠中,電氣工程自動(dòng)化體現(xiàn)在很多的方面,在編程和設(shè)計(jì)方面都要非常注意的。工業(yè)電氣自動(dòng)化主要要研究的就是與電氣工程相關(guān)的自動(dòng)化控制,在研究的時(shí)候,一定要不斷提高技術(shù)水平,這樣才能使電氣自動(dòng)化得到更好的發(fā)展。
1 工業(yè)電氣自動(dòng)化的定義
工業(yè)電氣自動(dòng)化通俗的說法就是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備和裝置在無人操作的情況下,可以按照預(yù)先的設(shè)置程序或者是指令進(jìn)行自動(dòng)操作和控制的過程?,F(xiàn)在自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在很多的行業(yè)得到了應(yīng)用,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、醫(yī)療方面都有應(yīng)用。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以將人力資源的工作強(qiáng)度降低,同時(shí)可以將部分簡(jiǎn)單的腦力勞動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,同時(shí)在面臨惡劣環(huán)境和危險(xiǎn)工作環(huán)境的時(shí)候,可以不必使用人力資源來進(jìn)行工作,這樣可以更好的保護(hù)工作人員的生命安全。電氣智能化在勞動(dòng)生產(chǎn)率方面得到了提高,同時(shí)也改變了人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。自動(dòng)化現(xiàn)在已經(jīng)成為了工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要條件,同時(shí)也是工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志。
2 工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展歷程
工業(yè)自動(dòng)化出現(xiàn)在機(jī)械制造業(yè)中,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,計(jì)算機(jī)技術(shù)在自動(dòng)化技術(shù)中得到了應(yīng)用,這樣就使得自動(dòng)化技術(shù)同計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密聯(lián)系在一起,自動(dòng)化技術(shù)也同信息化技術(shù)結(jié)合在一起,使自動(dòng)化技術(shù)從生產(chǎn)過程中的最優(yōu)控制逐漸向綜合自動(dòng)化控制階段。自動(dòng)化技術(shù)在二戰(zhàn)之后對(duì)戰(zhàn)后發(fā)展格局的建立非常有幫助。自動(dòng)化技術(shù)在不斷發(fā)展中,設(shè)計(jì)出了各種精密的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置,這樣就使得自動(dòng)化技術(shù)在系統(tǒng)和控制方面得到了新的發(fā)展。電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)著自動(dòng)化技術(shù)向著更好的方向發(fā)展。電子計(jì)算機(jī)使得自動(dòng)化控制系統(tǒng)在應(yīng)用程序方面奠定了基礎(chǔ),同時(shí)將邏輯控制技術(shù)直接運(yùn)用到了產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中。自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)展的過程中,機(jī)器的操作更加的簡(jiǎn)單,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了無人操作模式,使得生產(chǎn)過程更加的好。工業(yè)電器生產(chǎn)過程中,自動(dòng)化程序在設(shè)計(jì)和使用的時(shí)候都是需要大量的研究的。
3 工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用
工業(yè)電氣自動(dòng)化在含義方面包含著很多的內(nèi)容,在形式方面,工業(yè)制造業(yè)的電氣化主要表現(xiàn)在三個(gè)方面,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以后可以代替人的體力勞動(dòng),還能代替人的腦力勞動(dòng),在一定程度上能夠協(xié)助人員更好的進(jìn)行工作。自動(dòng)化系統(tǒng)在進(jìn)行制造的時(shí)候,實(shí)現(xiàn)了人和整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性,同時(shí)在管理和控制方面也得到了更好的發(fā)展。工業(yè)電氣自動(dòng)化在功能方面實(shí)現(xiàn)了代替人員體力勞動(dòng)的作用,但這僅僅是自動(dòng)化功能目標(biāo)體系中的一小部分。自動(dòng)化的功能表現(xiàn)在很多的方面,現(xiàn)在已經(jīng)逐漸形成了一個(gè)有機(jī)的體系。自動(dòng)化技術(shù)在使用的時(shí)候,不僅僅要在生產(chǎn)過程中進(jìn)行應(yīng)用,而是在整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)周期中都是要應(yīng)用的。工業(yè)電氣自動(dòng)化是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念,有著十分廣泛和深刻的內(nèi)涵。在制造自動(dòng)化應(yīng)用的過程中,工業(yè)電氣自動(dòng)化得到了更好的發(fā)展,工業(yè)電氣自動(dòng)化是一門涉及非常廣,應(yīng)用范圍廣泛的綜合性科學(xué)技術(shù)。工業(yè)電氣自動(dòng)化作為一個(gè)系統(tǒng)的工程,主要包含五個(gè)方面,第一個(gè)方面是程序單元,這個(gè)單元主要要決定做什么和如何做。第二個(gè)方面是作用單元,在這個(gè)單元中,主要是施加能量和進(jìn)行定位。第三個(gè)方面是傳感單元,這個(gè)單元主要是對(duì)性能和狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。第四個(gè)方面是制定單元,這個(gè)單元主要是對(duì)傳感單元發(fā)過來的信息進(jìn)行比較,同時(shí)對(duì)信號(hào)的做出相應(yīng)的指令。最后一個(gè)方面是控制單元,主要是制定和調(diào)節(jié)單元結(jié)構(gòu)。
工業(yè)電氣自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容主要有自動(dòng)控制和信息處理兩個(gè)方面,包括理論、方法、硬件和軟件等,從應(yīng)用觀點(diǎn)來看,研究?jī)?nèi)容有電器產(chǎn)品過程的自動(dòng)化、機(jī)械制造自動(dòng)化、管理自動(dòng)化、實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化和家庭自動(dòng)化等。工業(yè)電氣過程自動(dòng)化石油煉制和化工等工業(yè)中流體或粉體的化學(xué)處理自動(dòng)化。20世紀(jì)60年代以后,由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、自動(dòng)化倉(cāng)庫等。研制出適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)型式的柔性制造系統(tǒng)(FMS)。以柔性制造系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化車間,加上信息管理、生產(chǎn)管理自動(dòng)化,出現(xiàn)了采用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的工廠自動(dòng)化。
4 工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)
工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展不僅實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品方面的改變,同時(shí)也要改變現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展情況,工業(yè)自動(dòng)化使工業(yè)產(chǎn)品更加的人性化,同時(shí)在資源利用方面也做到了更好,工業(yè)自動(dòng)化對(duì)降低生產(chǎn)成本是非常有幫助的。工業(yè)自動(dòng)化不僅僅可以給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來更好的社會(huì)效益,同時(shí)也能給生產(chǎn)企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。企業(yè)在發(fā)展的時(shí)候,要不斷發(fā)展工業(yè)自動(dòng)化技術(shù),這樣不僅可以提高工業(yè)技術(shù)的水平,同時(shí)還能縮小我國(guó)在工業(yè)技術(shù)方面同發(fā)達(dá)國(guó)家之間的距離。在提高工業(yè)自動(dòng)化水平的時(shí)候,可以通過自主研發(fā)的方式來進(jìn)行,同時(shí)要重視工業(yè)自動(dòng)化對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用。工業(yè)自動(dòng)化在發(fā)展的過程中,要不斷應(yīng)用新的技術(shù),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用效果就是非常明顯的,計(jì)算機(jī)技術(shù)可以使各個(gè)運(yùn)行的部分更加的緊密,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了操作的一體化,這樣使得工業(yè)自動(dòng)化在操作方面更加的便捷,同時(shí)也能減少人員的工作強(qiáng)度。工業(yè)電氣自動(dòng)化在在發(fā)展的過程中,更加的開發(fā),而且在信息化方面更加好。開放化就是要將系統(tǒng)與外界建立聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的各方的網(wǎng)絡(luò)連接,提高信息處理能力;分布式的結(jié)構(gòu)可以保證在網(wǎng)絡(luò)中建立起獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò),以實(shí)現(xiàn)把安全危險(xiǎn)分散,促進(jìn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行;而信息化就是實(shí)現(xiàn)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和管控一體化。
5 結(jié)束語
我國(guó)加入世界貿(mào)易組織以后,企業(yè)面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加的激烈,為了提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力,企業(yè)要從產(chǎn)品銷售價(jià)格上取得優(yōu)勢(shì),這樣就要降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)的時(shí)候,要吸取高科技先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),為實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)提供條件。同時(shí),將科學(xué)發(fā)展觀作為前進(jìn)的基礎(chǔ)和指導(dǎo)思想,根據(jù)每個(gè)地區(qū)部門的實(shí)際情況,以人為本,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,總結(jié)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn),改變傳統(tǒng)的發(fā)展觀念,尋找一條合適的發(fā)展道路。工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展目標(biāo)是人工智能化,這在人類制作機(jī)器表達(dá)出來的人工智能,體現(xiàn)了自動(dòng)化的特征優(yōu)勢(shì)。因此智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中可以發(fā)揮最大的效用,使人類享受高科技的幸福。
參考文獻(xiàn)
[1]范然,楊健.電氣系統(tǒng)中自動(dòng)化發(fā)展方向的探究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2012(02).
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)挖掘;循證醫(yī)學(xué);區(qū)域衛(wèi)生信息平臺(tái);分析平臺(tái)
1 引言
隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來,數(shù)據(jù)挖掘和模式識(shí)別已經(jīng)逐漸成為新的醫(yī)學(xué)科學(xué)研究范式。而臨床大數(shù)據(jù)集具有數(shù)據(jù)格式多樣、復(fù)雜且難于統(tǒng)一,使得很大一部分臨床數(shù)據(jù)得不到有效的利用。因此,如何根據(jù)循證醫(yī)學(xué)特點(diǎn),合理利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),獲取有價(jià)值的治療證據(jù)是循證醫(yī)學(xué)的關(guān)鍵所在。
寧波市區(qū)域衛(wèi)生信息平臺(tái)自2013年建設(shè)開始,目前已接入市屬8家醫(yī)療機(jī)構(gòu)和鄞州區(qū)、海曙區(qū)、江東區(qū)、江北區(qū)、鎮(zhèn)海區(qū)、奉化市、余姚市、慈溪市、寧海縣、奉化縣等區(qū)市縣級(jí)平臺(tái)以及市級(jí)公共衛(wèi)生專業(yè)機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療服務(wù)信息和公共衛(wèi)生服務(wù)信息的采集與交換。
本文從循證醫(yī)學(xué)視角出發(fā),構(gòu)建電子健康檔案和電子病歷信息資源整合與挖掘的宏觀模型和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),對(duì)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘等幾環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì),把紛繁復(fù)雜的醫(yī)療數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成有價(jià)值的信息,初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的交融擴(kuò)展及挖掘分析的目的,為醫(yī)學(xué)科學(xué)研究、臨床診療、衛(wèi)生決策、公眾服務(wù)制定提供依據(jù),其中包括:①幫助尋找最佳藥物組合及標(biāo)準(zhǔn)化治療方法,提高診療效果;②預(yù)測(cè)慢性疾病風(fēng)險(xiǎn),查明罹患疾病幾率;③協(xié)助醫(yī)院評(píng)估、監(jiān)測(cè)和提高患者治療的安全性;④優(yōu)化醫(yī)院資源利用等等。
2 系統(tǒng)的架構(gòu)及功能
系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì),以C#作為開發(fā)工具結(jié)合MSSQLServer數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)而成。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用、平臺(tái)訪問、平臺(tái)管理五大類模塊組成[1]。
平臺(tái)功能可分為智能報(bào)表分析、動(dòng)態(tài)表單管理、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫管理、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫管理以及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)接口管理。系統(tǒng)采用高性能的緩存機(jī)制,確保網(wǎng)站訪問速度;采用強(qiáng)大的安全機(jī)制,防止各種注入式攻擊等漏洞;系統(tǒng)充分考慮了底層大數(shù)據(jù)量并發(fā)的性能問題。
3 系統(tǒng)的應(yīng)用
3.1統(tǒng)計(jì)分析 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分為傳染病數(shù)據(jù)、高血壓數(shù)據(jù)及門急診數(shù)據(jù)三大類別,各類數(shù)據(jù)可根據(jù)時(shí)間、地區(qū)、患者年齡、患者淶源、性別、職業(yè)、疾病等進(jìn)行分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)展示形式可分為曲線圖、柱狀圖、餅圖、漏斗圖等。
3.1.1傳染病統(tǒng)計(jì) 系統(tǒng)可將傳染病報(bào)告例數(shù)按年份、月份、地區(qū)、年齡、性別、職業(yè)、疾病病種進(jìn)行分項(xiàng)統(tǒng)計(jì);圖1、圖2中分別顯示了2011年~2014年傳染病報(bào)告例數(shù)的逐月分析和按病種分析。
3.1.2 高血壓統(tǒng)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)對(duì)已進(jìn)行登記管理的高血壓人群相應(yīng)地區(qū)、年齡、性別的統(tǒng)計(jì)分析,我們可以對(duì)高血壓病的易感人群開展重點(diǎn)防控。見圖3。
3.1.3門急診分析 門急診統(tǒng)計(jì)可以對(duì)寧波市屬各醫(yī)療機(jī)構(gòu)及全市總門急診量進(jìn)行逐月統(tǒng)計(jì)。見圖4。
3.2 數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)
3.2.1 算法介紹 數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)采用了移動(dòng)平均算法,移動(dòng)平均法是用一組最近的實(shí)際數(shù)據(jù)值來預(yù)測(cè)未來一期或幾期內(nèi)數(shù)據(jù)的一種常用方法。移動(dòng)平均法適用于即期預(yù)測(cè)、能有效地消除預(yù)測(cè)中的隨機(jī)波動(dòng)。
移動(dòng)平均法是一種簡(jiǎn)滑預(yù)測(cè)技術(shù),它的基本思想是:根據(jù)時(shí)間序列資料、逐項(xiàng)推移,依次計(jì)算包含一定項(xiàng)數(shù)的序時(shí)平均值,以反映長(zhǎng)期趨勢(shì)的方法。因此,當(dāng)時(shí)間序列的數(shù)值由于受周期變動(dòng)和隨機(jī)波動(dòng)的影響,起伏較大,不易顯示出事件的發(fā)展趨勢(shì)時(shí),使用移動(dòng)平均法可以消除這些因素的影響,顯示出事件的發(fā)展方向與趨勢(shì)(即趨勢(shì)線),然后依趨勢(shì)線分析預(yù)測(cè)序列的長(zhǎng)期趨勢(shì)[2-3]。
移動(dòng)平均法可以分為:簡(jiǎn)單移動(dòng)平均和加權(quán)移動(dòng)平均,系統(tǒng)采用的是簡(jiǎn)單移動(dòng)平均算法。簡(jiǎn)單移動(dòng)平均的各元素的權(quán)重都相等。簡(jiǎn)單的移動(dòng)平均的計(jì)算公式如下:
Ft=(At-1+At-2+At-3+…+At-n)/n
在此公式中,oFt表示對(duì)下一期的預(yù)測(cè)值;on表示移動(dòng)平均的時(shí)期個(gè)數(shù);oAt-1表示前期實(shí)際值;oAt-2,At-3和At-n分別表示前兩期、前三期直至前n期的實(shí)際值。
3.2.2 預(yù)測(cè)效果
3.2.2.1傳染病預(yù)測(cè) 根據(jù)2011年1月~2014年12月這一段時(shí)間的傳染病數(shù)據(jù),運(yùn)用移動(dòng)平均算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,預(yù)測(cè)2015年度寧波市傳染病發(fā)病數(shù)量預(yù)測(cè),見圖5。
3.2.2.2 門急診預(yù)測(cè) 在寧波市某醫(yī)院2014年門急診量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用移動(dòng)平均算法對(duì)2015年該院的門急診量進(jìn)行預(yù)測(cè),圖6為2014年該醫(yī)院的門急診量統(tǒng)計(jì),預(yù)測(cè)結(jié)果見圖7。
4 討論
該數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)有效地利用了區(qū)域衛(wèi)生信息平臺(tái)中的海量數(shù)據(jù),采用海量檢索、人工智能和統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法對(duì)寧波地區(qū)傳染病、慢性病中涉及的循證醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析,對(duì)醫(yī)院門急診量進(jìn)行預(yù)測(cè),有助于寧波地區(qū)醫(yī)療管理用戶更加合理、有效地配置衛(wèi)生資源及配套設(shè)施,為各項(xiàng)醫(yī)療計(jì)劃的制定,及決策的實(shí)施提供可靠的理論依據(jù)。隨著科技的進(jìn)步,數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在疾病診療、藥物應(yīng)用,及醫(yī)療決策支持中的挖掘應(yīng)用范圍會(huì)越來越廣,數(shù)據(jù)挖掘分析平臺(tái)將衍生出更多面向具體問題的分析子平臺(tái),從而能夠更好的為疾病診療帶來保障。
參考文獻(xiàn):
[1] 孫向東,黃曉琴,朱春倫,等. 基于循證醫(yī)學(xué)的海量醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘分析方法研究[J]. 醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志,2015,(3):11-16.
選來選去,張銳最后決定從醫(yī)療健康入手。這是冷門方向,但他認(rèn)為自己創(chuàng)辦的移動(dòng)平臺(tái)應(yīng)用春雨掌上醫(yī)生的生存空間是中國(guó)供需不平衡的醫(yī)療市場(chǎng),伴隨著人口老齡化的加速,這一市場(chǎng)空間會(huì)進(jìn)一步放大。
“想象一下,一個(gè)人感到頭疼或者腰疼的時(shí)候,會(huì)選擇去醫(yī)院還是其他辦法?”張銳對(duì)《環(huán)球企業(yè)家》說:“人們出現(xiàn)輕微的病痛時(shí)很少會(huì)去醫(yī)院”。他解釋說,按照醫(yī)學(xué)常理,人們的病痛分1至10,大多數(shù)人在1至7級(jí)病痛時(shí),很少去醫(yī)院就診,只有在7至10級(jí)才會(huì)看醫(yī)生。而春雨掌上醫(yī)生所要解決的問題便是人們1至7級(jí)的病痛—這大都是人們相對(duì)瑣碎的小的病患需求。
在互聯(lián)網(wǎng)中,已有一些醫(yī)療主題的網(wǎng)站,很多人也會(huì)在百度知道以及一些論壇中求助醫(yī)療信息。不過,在張銳看來,網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于醫(yī)療的數(shù)據(jù),一方面它們是非機(jī)構(gòu)化的,要想從紛繁復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)世界找到針對(duì)性的信息與指引十分困難;另一方面是非專業(yè)性的,甚至可能只是某些網(wǎng)友一腔熱忱的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)。
解決“看病難”,也是“春雨”的目標(biāo)之一。張銳介紹說,因?yàn)樽约鹤娓概c父親都是醫(yī)生的緣故,他對(duì)醫(yī)患供需不平衡的矛盾有著更深的認(rèn)識(shí):醫(yī)生的確很忙—醫(yī)生一上午要看30個(gè)病人,每天都有人在醫(yī)院排隊(duì)。一個(gè)職業(yè)醫(yī)生,一周被切割為14個(gè)半天,其中有2個(gè)半天要看門診,3個(gè)半天要巡視病房,這些時(shí)間段的確很忙;但其他時(shí)間可能是做科研和出席各種研討會(huì),這時(shí)候醫(yī)生并非外界想象得那樣忙得不可開交。這些醫(yī)生零碎的空閑時(shí)間,可以通過一個(gè)方便的平臺(tái)解決病人不緊急的問題。
移動(dòng)診療
有了市場(chǎng)供需矛盾的認(rèn)識(shí)之后,張銳與網(wǎng)易一同出來的合伙人開始琢磨起這款最終命名為“春雨掌上醫(yī)生”的產(chǎn)品。這款產(chǎn)品分為用戶健康自查與向醫(yī)生問診兩個(gè)部分。
在用戶健康自查模塊是以三維立體的機(jī)器人形象頁面,用戶可以根據(jù)自己的病痛部位點(diǎn)擊機(jī)器人相應(yīng)的部位,點(diǎn)擊之后,后臺(tái)程序會(huì)帶你進(jìn)入相應(yīng)的癥狀欄目,選定相應(yīng)癥狀之后,便會(huì)進(jìn)入下一個(gè)欄目—具體病癥中去了解其概述、癥狀、檢查、分科以及治療方式等欄目,當(dāng)然,更為重要的是,后臺(tái)程序會(huì)識(shí)別用戶的地理位置信息,提供附近就診的醫(yī)院或藥店,甚至還有附近相應(yīng)科室的醫(yī)生信息。
張銳分析說,其實(shí)用戶健康自查這個(gè)模塊,相對(duì)比較簡(jiǎn)單,這只是將互聯(lián)網(wǎng)上非結(jié)構(gòu)性、非專業(yè)的病患資料進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的專業(yè)整理。通過有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生資源將人們所能遇到的病例進(jìn)行有針對(duì)性的篩選,春雨掌上醫(yī)生更多的只是扮演著數(shù)據(jù)梳理的角色。
真正復(fù)雜,同時(shí)也更有效果的,還是“春雨”為用戶提供的“咨詢醫(yī)生”模塊。這個(gè)模塊解決的問題是,如何通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將醫(yī)生自有的閑置時(shí)間利用起來,面向全國(guó)各地的患者。
“咨詢醫(yī)生”模塊的基礎(chǔ)是,“春雨”必須拉來足夠多的好醫(yī)生,并且鼓勵(lì)他們利用閑暇時(shí)間回答病人的咨詢問題。張銳告訴我們,他的團(tuán)隊(duì)花了4個(gè)月的時(shí)間,在全國(guó)各地拉來了4000多位醫(yī)生入駐“春雨”,讓這4000名醫(yī)生成為最初的“種子醫(yī)生”。
“春雨”以補(bǔ)貼的形式,用最直接的經(jīng)濟(jì)利益,驅(qū)動(dòng)和鼓勵(lì)這些“種子醫(yī)生”回答患者問題,一個(gè)問題給醫(yī)生人民幣6塊錢。獲得這批種子醫(yī)生之后,張銳也進(jìn)一步采取了醫(yī)生相互推薦的制度,通過這批“種子醫(yī)生”吸引來更多的醫(yī)生朋友過來。
根據(jù)介紹,由于用戶數(shù)龐大,用戶每天都有非常多的問題,目前“春雨”平臺(tái)只開放了1500個(gè)問題,平均每天有1300多個(gè)可以得到比較滿意的答復(fù)。不過,隨著用戶數(shù)繼續(xù)擴(kuò)大,張銳也面臨著新的問題:一方面醫(yī)生數(shù)量依舊有限,而另一方面,如果繼續(xù)補(bǔ)貼,“春雨”的成本還將增加,并且這種慣性會(huì)把“春雨”嬗變成“網(wǎng)上醫(yī)院”。無論是出于成本,抑或是出于政策風(fēng)險(xiǎn),這種模式始終難以為繼。
為此,張銳給“春雨”提出了新的規(guī)劃與定位:讓醫(yī)患雙方在“春雨”的平臺(tái)上,自行定價(jià)問診—或是患者提出一個(gè)問題,并開出相應(yīng)的價(jià)格,由有時(shí)間的醫(yī)生們選則,或是由醫(yī)生開出報(bào)價(jià),患者向他提出問診。
按照張銳的設(shè)想,“春雨”的未來,更像是一個(gè)健康服務(wù)的“淘寶平臺(tái)”,或健康問診的拍賣市場(chǎng)。這一平臺(tái)最基礎(chǔ)的條件便是移動(dòng)互聯(lián)的發(fā)展,通過智能手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng),醫(yī)生的閑暇時(shí)間有了充分的利用,而用戶亦可以足不出戶,突破地理位置的限制看病。張銳告訴我們,在“春雨”的平臺(tái)上,有一名協(xié)和的醫(yī)生,他每天都是在下午6點(diǎn)至8點(diǎn)之間回答病人問題,“因?yàn)檫@時(shí)候是他在下班回家的路上”。這就是典型的移動(dòng)互聯(lián)應(yīng)用場(chǎng)景。
病狀自查與咨詢醫(yī)生兩個(gè)模塊之下,是疾病庫、健康播報(bào)與個(gè)人中心。疾病庫的作用不言而喻,它旨在為關(guān)注健康的用戶提供一個(gè)疾病詞典,而健康播報(bào)則是提高用戶活躍度的一個(gè)重要產(chǎn)品—即便用戶在健康的狀態(tài)下,也可以根據(jù)自己的設(shè)定,訂閱一些健康養(yǎng)生方面的新聞和資訊。張銳介紹說,個(gè)人中心是一個(gè)增加用戶黏性的設(shè)置,也是“春雨”未來最重要的一個(gè)基礎(chǔ)。通俗的說,它是病人的電子病歷,將為注冊(cè)用戶提供包括疾病、醫(yī)生、醫(yī)院、用藥等信息在內(nèi)的個(gè)人健康檔案。
創(chuàng)業(yè)前,張銳曾問過做醫(yī)生的父親一個(gè)問題,“你們醫(yī)院有多少醫(yī)生?最多有多少病人?”,父親答到:“180多個(gè)醫(yī)生,1000多病人。”
張銳想了想,自豪地告訴父親,他可以做一個(gè)有1萬醫(yī)生,容納10萬個(gè)病患者的醫(yī)院。目前,他已經(jīng)完成了對(duì)父親的許諾。但“春雨”這個(gè)超級(jí)醫(yī)院顯然還能擴(kuò)張到更多的手機(jī)、平板電腦之上。
周鴻祎
職位:奇虎董事長(zhǎng)
主要產(chǎn)品:360安全衛(wèi)士
點(diǎn)評(píng):已有近4億用戶選擇360安全衛(wèi)士來防殺木馬、優(yōu)化電腦性能。360安全衛(wèi)士已成為廣受歡迎的安全軟件。周對(duì)消費(fèi)者需求的洞察和把握更令人稱道。
岳國(guó)峰
職位:百度無線事業(yè)部總經(jīng)理
主要產(chǎn)品:掌上百度
點(diǎn)評(píng):這是一款手機(jī)客戶端,內(nèi)置了無線搜索,且移植了百度貼吧、百度知道等百度產(chǎn)品。雖然不是瀏覽器,但貼吧、知道等模塊是通過百度數(shù)據(jù)接口直接調(diào)用數(shù)據(jù),速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于其他基于WAP的瀏覽器,且產(chǎn)生的流量很低。另外,掌上百度還提供論壇入口、新聞資訊、天氣、網(wǎng)絡(luò)小說、網(wǎng)址導(dǎo)航等實(shí)用信息。掌上百度很可能將陸續(xù)移植百度旗下其他基于網(wǎng)頁的產(chǎn)品,成為百度在無線領(lǐng)域的產(chǎn)品“集中營(yíng)”。
丁磊
職位:網(wǎng)易CEO
主要產(chǎn)品:有道詞典
點(diǎn)評(píng):2007年9月網(wǎng)易旗下搜索引擎有道第一版有道詞典桌面版,至今,在有道詞典全平臺(tái)的1.6億用戶中,手機(jī)端占6000萬,PC端過億。詞典的手機(jī)端利用海量的在線詞庫句庫,不占手機(jī)內(nèi)存,方便快捷。憑借搜索引擎的優(yōu)勢(shì),實(shí)時(shí)收錄互聯(lián)網(wǎng)上最新最流行的詞匯,ORZ這樣的網(wǎng)絡(luò)詞語也不放過。
成從武
職位:高德軟件有限公司CEO
主要產(chǎn)品:高德地圖、高德導(dǎo)航
點(diǎn)評(píng):2009年,針對(duì)iPhone、Andriod Pad和新版Andriod手機(jī)的“高德地圖”正式。成從武表示高德將逐漸向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型,未來將定位于移動(dòng)生活位置服務(wù)門戶。目前高德地圖有近5800萬用戶,高德導(dǎo)航已有將近7000萬用戶。
馬健
職位:金山網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品經(jīng)理
主要產(chǎn)品:金山電池醫(yī)生
點(diǎn)評(píng):通過在充電時(shí)的適當(dāng)維護(hù),延長(zhǎng)電池壽命。金山電池醫(yī)生不僅能提供十幾項(xiàng)省電技巧,還能預(yù)測(cè)電池可用電量(準(zhǔn)確到分鐘),避免電量不足的尷尬。
雷軍
職位:小米手機(jī)董事長(zhǎng)
主要產(chǎn)品:小米UI
點(diǎn)評(píng):MIUI是小米公司旗下基于Android系統(tǒng)深度優(yōu)化、定制、開發(fā)的第三方手機(jī)操作系統(tǒng)。與其他手機(jī)操作系統(tǒng)不同的是,MIUI是動(dòng)員幾十萬網(wǎng)友每天刷機(jī),并根據(jù)其反饋意見構(gòu)造出來的。產(chǎn)品小組還根據(jù)測(cè)試用戶的反饋意見,每周五更新改進(jìn)。MIUI支持23個(gè)國(guó)家的語言,在16個(gè)國(guó)家有粉絲站,一半用戶來自于國(guó)際市場(chǎng)。
李森和
職位:ZAKER CEO
主要產(chǎn)品:扎客ZAKER
點(diǎn)評(píng):個(gè)性化定制閱讀和分享軟件,將微博、博客、報(bào)紙雜志、網(wǎng)絡(luò)新聞、圖片、RSS、團(tuán)購(gòu)、谷歌閱讀器等眾多內(nèi)容,按照用戶個(gè)人的意愿聚合到一起,用看雜志的方式輕松閱讀。用戶綁定微博后,可與好友進(jìn)行分享、互動(dòng)。這一產(chǎn)品符合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)帶來的碎片化、淺閱讀的讀者行為習(xí)慣。
王小川
職位:搜狗CEO
主要產(chǎn)品:搜狗輸入法、瀏覽器、搜索引擎
點(diǎn)評(píng):自2010年8月搜狗從搜狐拆分為一家獨(dú)立的公司,搜狗的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)十分迅速。王小川曾表示,搜狗輸入法是一級(jí)火箭,瀏覽器是二級(jí)火箭,搜索是三級(jí)火箭,最后的發(fā)射來自前兩級(jí)的推動(dòng)。
馬瑞麟
職位:長(zhǎng)安福特馬自達(dá)汽車有限公司總裁
主要產(chǎn)品:福享連篇
點(diǎn)評(píng):除了互動(dòng)體驗(yàn)長(zhǎng)安福特全系產(chǎn)品、靚麗的車模秀,這個(gè)小工具還提供天氣情況、洗車指數(shù)、限行提示和愛車保養(yǎng)方面的常識(shí)。長(zhǎng)安福特在2010年底推出的這一蘋果應(yīng)用,成為國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)利用數(shù)字營(yíng)銷資源的成功案例。
俞永福
職位:UCWEB CEO
主要產(chǎn)品:UC瀏覽器
點(diǎn)評(píng):作為一款智能手機(jī)瀏覽器,UCWEB擁有獨(dú)創(chuàng)的U3內(nèi)核和云端技術(shù),支持HTML5應(yīng)用,是閱讀、看視頻、上微博、玩游戲、網(wǎng)上購(gòu)物等眾多移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)最常用的工具,能為用戶節(jié)省流量提高上網(wǎng)速度。
打造一款優(yōu)秀的產(chǎn)品,您的方法論是?
成功的產(chǎn)品,都是不斷試錯(cuò)調(diào)整出來的,它反映的是真正的用戶需求。相反,你只做宏觀的規(guī)劃,靠邏輯、理性來定義產(chǎn)品,往往與用戶的需求偏離更遠(yuǎn)。微創(chuàng)新就是要小步快跑,不怕失敗。
李學(xué)凌
職位:多玩游戲CEO
主要產(chǎn)品:多玩YY
點(diǎn)評(píng):游戲玩家的必備“武器”,解放雙手,在虛擬世界笑傲江湖、征戰(zhàn)沙場(chǎng)、過關(guān)斬將的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)語音互動(dòng)。如今YY已經(jīng)延伸至音樂、教育等各個(gè)領(lǐng)域。在淘寶事件中其再次火了一把。
袁輝
職位:贏思軟件CEO
主要產(chǎn)品:小i機(jī)器人
點(diǎn)評(píng):國(guó)內(nèi)最早的網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人之一,在上網(wǎng)的同時(shí),可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)語音交流,機(jī)器人語音識(shí)別率和自然度高。
劉慶峰
職位:科大訊飛董事長(zhǎng)
主要產(chǎn)品:訊飛語點(diǎn)
點(diǎn)評(píng):語音助手應(yīng)用軟件, 改變用戶使用習(xí)慣,通過語音即可實(shí)現(xiàn)聊天、撥號(hào)、文本輸入、內(nèi)容搜索、咨詢答復(fù)、備忘錄等多種功能,偏重實(shí)用,反應(yīng)速度快,語料豐富。
郭秉鑫
職位:Talkbox CEO
主要產(chǎn)品:TalkBox 語音聊
點(diǎn)評(píng):6個(gè)人的小團(tuán)隊(duì)先于米聊和微信開發(fā)出TalkBox 語音聊,成為最早解放用戶“雙手”的語音發(fā)送工具。
Paul Ricci
職位:Nuance 公司 CEO
主要產(chǎn)品:聲龍聽寫(《Dragon Dictation》中文版)
點(diǎn)評(píng):語音識(shí)別應(yīng)用,在輕松自然說話的同時(shí),可將語音轉(zhuǎn)換成要發(fā)送的文字信息或電子郵件,識(shí)別度高,甚至可以“聽”得懂方言。
王金星
職位:艾伏銳(北京)總經(jīng)理
主要產(chǎn)品:EverFriends
點(diǎn)評(píng):不同于大部分人機(jī)語音交互應(yīng)用,EverFriends虛擬化了服務(wù)人物并取名Brainy(布蘭妮) 和 Spoony(史卜尼),可以唱歌,講故事,注重娛樂性。
打造一款優(yōu)秀的產(chǎn)品,你的方法論是什么?
最好的用戶體驗(yàn)加上獨(dú)特的核心技術(shù),同時(shí)遵循大道至簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)原則。就訊飛的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品而言, 我們的做法是在把握好產(chǎn)品核心定位的基礎(chǔ)上從簡(jiǎn)單做起,然后在認(rèn)真分析用戶需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行快速換代。 藝術(shù)來源于生活又高于生活, 打造一款優(yōu)秀的產(chǎn)品也是這樣。
做一名優(yōu)秀的產(chǎn)品經(jīng)理,所需要的關(guān)鍵能力是什么?
“源于熱愛”——做一個(gè)優(yōu)秀產(chǎn)品經(jīng)理的前提是對(duì)產(chǎn)品發(fā)自內(nèi)心的熱愛和激情。三項(xiàng)關(guān)鍵能力:透徹理解客戶需求,深刻把握核心技術(shù),良好的溝通技巧和協(xié)調(diào)能力。
消費(fèi)者需求正在發(fā)生什么樣的變化?
過去的20年中,互聯(lián)網(wǎng)一直在深刻的改變著人們的生活。 技術(shù)上的發(fā)展使得信息獲取的成本無限降低,同時(shí)溝通的效率無限提高。消費(fèi)者根本的需求沒有改變,但需求的表現(xiàn)形式由于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而不斷地發(fā)生變化。
關(guān)鍵詞: [甲狀腺結(jié)節(jié); 超聲特征; 不平衡性; 改進(jìn)的集成學(xué)習(xí)
中圖分類號(hào): TP391
文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A
文章編號(hào): 2095-2163(2016)06-0012-05
0引言
在甲狀腺結(jié)節(jié)的臨床治療過程中,醫(yī)生的首要內(nèi)置目標(biāo)即是判別結(jié)節(jié)的良惡性,而對(duì)于惡性結(jié)節(jié)患者需及時(shí)采取有效重要的手術(shù)治療。但是在臨床實(shí)踐中,為了準(zhǔn)確判別患者結(jié)節(jié)的良惡性特征屬性,醫(yī)生首先對(duì)疑似或確診為甲狀腺結(jié)節(jié)的患者設(shè)計(jì)指定超聲檢查,然后根據(jù)超聲檢查的各項(xiàng)指標(biāo),對(duì)疑似惡性結(jié)節(jié)患者增加細(xì)針穿刺活檢,由此方可初步確定患者的良惡屬性,最后才會(huì)得出推薦手術(shù)治療的終診論斷[1]。不難看出,患者診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性主要依賴于醫(yī)生的主觀判斷。由于不同醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)和醫(yī)院醫(yī)療設(shè)施等存在差異,勢(shì)必會(huì)造成不同程度的結(jié)果誤診。如此一來,將不僅嚴(yán)重影響患者正確治療的展開推進(jìn),危及患者身體健康,而且也將對(duì)醫(yī)療資源造成一定的損失和可觀浪費(fèi)。
為了幫助提高醫(yī)生臨床診斷的準(zhǔn)確性,同時(shí)降低患者誤診率,簡(jiǎn)化患者前期檢測(cè)的定制流程。近年來,越來越多的學(xué)者試圖通過機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)等人工智能方法進(jìn)行甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性鑒別。其中,集成學(xué)習(xí)作為使用上具備廣闊領(lǐng)域的機(jī)器學(xué)習(xí)算法之一,設(shè)計(jì)思路就是在對(duì)新的實(shí)例進(jìn)行分類的時(shí)候,把若干個(gè)單一分類器集成起來,通過對(duì)多個(gè)分類器的分類結(jié)果構(gòu)建某種組合來確定最終的分類,以取得比單個(gè)分類器更好的性能。因此在一般情況下,集成學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)效果均要優(yōu)勝于絕大多數(shù)機(jī)器學(xué)習(xí)算法。
但是目前大多數(shù)研究都是基于甲狀腺超聲圖像數(shù)據(jù),或者經(jīng)過挑選之后比較完整的文本特征數(shù)據(jù),再采用已有的機(jī)器學(xué)習(xí)方法直接送入模型訓(xùn)練,而卻未曾考慮到真實(shí)醫(yī)療數(shù)據(jù)的稀疏性和不平衡性問題,因此得到的結(jié)果都存在一定的改進(jìn)余地與完善空間。進(jìn)一步研究可知,醫(yī)療數(shù)據(jù)的稀疏性主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)提取的缺失性上,由于患者病癥的不同,提取的規(guī)則不同,難免會(huì)導(dǎo)致許多缺失數(shù)據(jù),也即稀疏數(shù)據(jù)。而不平衡性則體現(xiàn)在患者的實(shí)際診斷結(jié)果上,由于大部分結(jié)節(jié)都是良性結(jié)節(jié),造成數(shù)據(jù)中良惡性樣本失衡。
為此,本文通過在目標(biāo)函數(shù)中加入自定義項(xiàng)對(duì)集成學(xué)習(xí)算法來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)改進(jìn),提出一種基于改進(jìn)集成學(xué)習(xí)的甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性鑒別方法,最大程度上消除數(shù)據(jù)的稀疏性和不平衡性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響,同時(shí)提高預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確率。具體而言,該方法主要包括:在真實(shí)醫(yī)療數(shù)據(jù)集上,先通過有放回的抽樣方法獨(dú)立地從數(shù)據(jù)集大類樣本集中隨機(jī)抽取多個(gè)樣本子集,使每次隨機(jī)抽取的樣本數(shù)量與小類樣本數(shù)量一致,再將各抽取的樣本子集分別與小類樣本集組合成多個(gè)新的訓(xùn)練樣本集。對(duì)多個(gè)新樣本集的特征子集以集成學(xué)習(xí)的方式采用投票機(jī)制進(jìn)行投票,數(shù)據(jù)集的最終特征子集以得票數(shù)目超過半數(shù)的特征共同組合而成[2]。然后利用改進(jìn)的Boosting算法,在節(jié)點(diǎn)分裂過程中自動(dòng)利用特征的稀疏性,加快模型訓(xùn)練速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本算法相對(duì)于已有的機(jī)器學(xué)習(xí)方法具有更高的準(zhǔn)確率,在真實(shí)醫(yī)療數(shù)據(jù)集和UCI標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集上分別達(dá)到92.43%和94%。
文章第1節(jié)概述了在甲狀腺結(jié)節(jié)判別方面的相關(guān)研究;第2節(jié)展現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)預(yù)處理設(shè)計(jì);第3節(jié)具體描述了改進(jìn)的Boosting算法;第4節(jié)通過與傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)方法的實(shí)驗(yàn)對(duì)比,論證本算法的優(yōu)異性;第5節(jié)給出本文的結(jié)論并對(duì)未來工作做出展望。
[BT4]1相關(guān)工作
通過機(jī)器學(xué)習(xí)方法提高對(duì)疾病的診斷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率已經(jīng)成為智慧醫(yī)療的一個(gè)重要實(shí)現(xiàn)途徑,當(dāng)下則有很多學(xué)者在甲狀腺結(jié)節(jié)的診斷分類方面開啟、并推進(jìn)了相關(guān)研究。具體展開如下。
在數(shù)據(jù)的不平衡性處理上,David Masko對(duì)正例樣本進(jìn)行過抽樣處理,人工注入樣本使得正例樣本的數(shù)目增加,使得正負(fù)樣本達(dá)到平衡[3];Rok Blagus對(duì)少數(shù)類數(shù)據(jù)集規(guī)劃執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)處理后,即運(yùn)用過抽樣和欠抽樣相結(jié)合的改進(jìn)方法,再利用交叉驗(yàn)證的方法來得到效果驗(yàn)證,改進(jìn)效果明顯[4]。
在甲狀腺結(jié)節(jié)的預(yù)測(cè)鑒別研究上,熊偉等人提出了一種利用局部紋理特征與多示例學(xué)習(xí)相結(jié)合的方法,從感興趣區(qū)域提取其局部紋理特征,將感興趣區(qū)域看作由所有局部特征構(gòu)成的示例包,最后利用KNN算法來實(shí)現(xiàn)對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)的分類,準(zhǔn)確率達(dá)85.59%[5];Jieming Ma等人提出一種基于SVM的甲釹俳嶠げ夥椒ǎ并且為了防止模型的過擬合,在普通SVM模型的代價(jià)函數(shù)中加入懲罰項(xiàng)生成設(shè)計(jì)優(yōu)化,準(zhǔn)確率達(dá)86.6%[6];李前程等人將結(jié)節(jié)的良惡性作為因變量,以超聲表現(xiàn)作為自變量,采用二分類logistic 回歸分析篩選出對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性有顯著鑒別作用的超聲指標(biāo)并建立回歸模型,準(zhǔn)確率可達(dá)89.91%[7];張振宇等人對(duì)基于k-means聚類的動(dòng)態(tài)集成算法研究了創(chuàng)新改進(jìn),提出了一種選擇加權(quán)動(dòng)態(tài)集成方法,采用多個(gè)分類器進(jìn)行并聯(lián)集成,以此來增加分類模型的穩(wěn)定性,準(zhǔn)確率則達(dá)到了90.2%[8]。
[BT4]2數(shù)據(jù)預(yù)處理
針對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)患者治療的臨床經(jīng)驗(yàn)以及某三甲醫(yī)院患者的實(shí)際超聲指標(biāo)特征,實(shí)驗(yàn)前先將非結(jié)構(gòu)化的醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理[9],提取出研究需要的指標(biāo)以及對(duì)應(yīng)的文本描述。然后將表示特征指標(biāo)程度的文本變量轉(zhuǎn)換為算法能夠處理的數(shù)值型變量[10]。
為了降低信息重疊造成的結(jié)果失真,研究中利用主成分分析法對(duì)諸多的特征作出選擇,在最大化保留原始數(shù)據(jù)信息的前提下,去除不必要的特征,提升模型訓(xùn)練速度和結(jié)果準(zhǔn)確度。首先對(duì)原始數(shù)據(jù)設(shè)定修正達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化,計(jì)算其相關(guān)系數(shù)矩陣,求出特征值與特征向量,然后選取累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上的特征值對(duì)應(yīng)的主成分,替換原始特征變量[11]。[JP2]經(jīng)過主成分分析后,選擇使用血流模式、血供程度、回聲分布、包膜接觸面積、甲狀腺實(shí)質(zhì)血供、結(jié)節(jié)邊界等16項(xiàng)指標(biāo)作為輸入特征變量,以其對(duì)應(yīng)的結(jié)節(jié)病理診斷結(jié)果作為預(yù)測(cè)輸出變量。[JP]
在數(shù)據(jù)平衡性方面,研究則利用改進(jìn)的SMOTE算法對(duì)惡性結(jié)節(jié)樣本進(jìn)行過抽樣處理,人工注入樣本使得樣本數(shù)量增加;對(duì)良性結(jié)節(jié)樣本進(jìn)行欠抽樣處理,將譜聚類算法引入其中,選取樣本的子集即可使數(shù)據(jù)集在良惡性樣本的數(shù)目上趨于平衡,提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型評(píng)估
[BT5]4.1參數(shù)確定
為了找到算法的最優(yōu)結(jié)果,需要通過實(shí)驗(yàn)確定各參數(shù)的最佳值。一般情況下,各參數(shù)需要同時(shí)考慮,才能得到全局最優(yōu)值,但是考慮到此處的特殊性,當(dāng)?shù)螖?shù)足夠大時(shí),模型的分類準(zhǔn)確率趨于穩(wěn)定,因此實(shí)際調(diào)參過程中通過設(shè)置足夠大的迭代次數(shù)、如1 000次,可以得到最優(yōu)的樹深度,然后在此最優(yōu)深度下選擇最優(yōu)的迭代次數(shù),避免不必要的空間和時(shí)間浪費(fèi)。在此,將給出預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率與樹深度間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如圖1所示。
從圖1中可看出,當(dāng)樹深度為3時(shí),模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到最大,具體為92.43%。分析原因在于:原則上當(dāng)樹深度增加時(shí),模型復(fù)雜度也隨之增加,對(duì)數(shù)據(jù)的分類也就越準(zhǔn)確,但當(dāng)樹深度達(dá)到一定數(shù)量(在這里是3)后,再增加樹深度只會(huì)造成過擬合,在測(cè)試集上的準(zhǔn)確率反而會(huì)出現(xiàn)下降。
接下來,研究中進(jìn)一步給出了預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率與迭代次數(shù)之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系,結(jié)果示意如圖2所示。
從圖2可以看出,當(dāng)?shù)螖?shù)達(dá)到400次以后,預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到最大,具體為92.43%。至此,本模型參數(shù)確定為樹深度為3,迭代次數(shù)為400次。
[BT5]4.2模型評(píng)估
模型評(píng)估是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)模型是否具有使用價(jià)值的重要依據(jù),是模型建立過程中必不可少的基礎(chǔ)有益環(huán)節(jié)。本文擬將從混淆矩陣和ROC圖像兩個(gè)方面進(jìn)行模型評(píng)估。
4.2.1混淆矩陣
混淆矩陣主要用于比較模型預(yù)測(cè)值同實(shí)際真實(shí)值之間的差別,是一種常用且有效的模型評(píng)估方法[13]。實(shí)驗(yàn)以297名患者的數(shù)據(jù)作為測(cè)試集,對(duì)比預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的差別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
從表1可以看出,算法預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到92%。其中惡性結(jié)節(jié)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到86%,召回率達(dá)到96%,也就是說幾乎所有的惡性結(jié)節(jié)患者都能獲得正確識(shí)別。作為對(duì)比,該醫(yī)院的真實(shí)臨床數(shù)據(jù)卻清晰地顯示出,被醫(yī)生診斷為惡性結(jié)節(jié)并實(shí)施相應(yīng)手術(shù)治療的患者中,實(shí)際惡性患者占比僅為63%。
4.2.2ROC圖
ROC(受試者工作特征)曲線常常用來檢查在找出真陽性和避免假陽性之間的權(quán)衡,曲線上的點(diǎn)表示不同假陽性閾值上的真陽性的比例。簡(jiǎn)單來說,ROC曲線下面積越大,模型效果越好[14]。本次研究模型的ROC曲線則如圖3所示。
從圖3可以看出,ROC曲線距離完美情況比較接近,經(jīng)計(jì)算也可得出AUC(ROC曲線下面積)為0.935,說明模型預(yù)測(cè)性能非常好。
4.3算法對(duì)比
為了驗(yàn)證本算法的實(shí)際性能,本文選擇了3種常用的數(shù)據(jù)挖掘模型展開對(duì)比測(cè)試。實(shí)驗(yàn)采用真實(shí)臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)和UCI標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集new-thyroid分別進(jìn)行分類預(yù)測(cè)效果對(duì)比,且各模型都選取最佳參數(shù)下的效果,對(duì)比結(jié)果如表2、表3所示。
從表2、表3中可以看出,本文提出的方法預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率較之前已有的研究方法均呈現(xiàn)有一定程度的提高,證明了本文算法的優(yōu)異之處,對(duì)于疾病的診斷預(yù)測(cè)研究有一定的幫助。
[BT4]5結(jié)束語
近年來,甲狀腺疾病、尤其是甲狀腺結(jié)節(jié)的診治醫(yī)療已然成為研究學(xué)界的一個(gè)重點(diǎn)課題。如何在臨床施診過程中能夠有效提高良惡性結(jié)節(jié)的診斷準(zhǔn)確率,正確及時(shí)制定、推薦治療方案,無論對(duì)患者的病情進(jìn)展控制還是對(duì)醫(yī)療資源的合理配置都將具有重要的意義。本文提出的改進(jìn)的Boosting算法,在真實(shí)醫(yī)療數(shù)據(jù)集和UCI標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集上都呈現(xiàn)出一定的優(yōu)異性,具有較高的預(yù)測(cè)正確率。并且考慮到實(shí)際醫(yī)療數(shù)據(jù)的不平衡性和稀疏性,使結(jié)果更具說服力、及優(yōu)良可行性。
未來的工作主要從3個(gè)方向入手:首先,在更趨宏觀科學(xué)的指導(dǎo)下確定鑒別結(jié)節(jié)良惡性的特征屬性;考慮其他忽略的特征屬性對(duì)鑒別結(jié)果的影響。其次,提升特征屬性的質(zhì)量;包括特征屬性的提取、轉(zhuǎn)換和選擇。最后,要重視算法的優(yōu)化,針對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)的特征作出相應(yīng)的模型優(yōu)化,讓算法對(duì)數(shù)據(jù)集分類的結(jié)果更具普適性和高效實(shí)用性。
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