微軟全球資深副總裁:AI醫療正值關鍵時刻
2020年07月09日10:27

原標題:微軟全球資深副總裁:AI醫療正值關鍵時刻 來源:澎湃新聞

今年突如其來的新冠疫情,讓醫療與公共衛生領域成為全世界的焦點,對這一領域的各方面投入也大幅增加,除了生物科學與醫學研究,人工智能、大數據等技術在疫情的追蹤監測、精細管控、遠程醫療等方面,也發揮了很大的作用。

而AI與醫療的結合,一直是微軟關注的焦點。如何充分利用人工智能等新興技術去實現科技、人性與自然、社會的平衡發展,需要社會各界的共同努力。現階段正是科技和醫療行業的關鍵時刻,未來將會邁向何方,將取決於今天的每一個選擇。

微軟全球資深副總裁、微軟研究院負責人 Peter Lee 博士AI醫療的無窮可能

當醫生抽取你的血液後,就擁有了大約100萬個T細胞,它們是身體自然免疫系統的樣本。每個T細胞的特異性,是由胞外受體(或稱T細胞受體)的遺傳學機理決定的,因此目前有很多研究正在試圖大批量地解碼這些基因所傳遞的信息。如果能夠做到這一點,就可以映射出人體內的T細胞圖譜,診斷出發生在人們身上的傳染病、癌症、自身免疫性疾病等。這也將成為通用型基於血液的診斷方法的基礎。

目前,微軟正在與西雅圖的一家生物技術公司Adaptive Biotechnologies進行這方面的合作,其獨有的免疫測序技術,可以快速讀取血樣中大約100萬個T細胞,其中涵蓋的大量信息,可以用來瞭解人體免疫系統正在應對的傳染病、癌症或其他免疫疾病等。關鍵在於,能否解碼這些信息?這也正是AI與機器學習發揮作用的地方。微軟一直通過機器學習技術對這些輸出內容進行處理,試圖將T細胞基因受體語言轉換為抗原語言,再利用機器學習進一步探查這些免疫引擎,尋找身體正在對抗哪些疾病。

雙方合作的終極夢想,是採用簡易、通用的方法,基於血液檢測出任何一種傳染病,並且可以對任何癌症進行早期診斷,判斷患者可能有哪些免疫性疾病。作為一名研究員,以及《星際迷航》這樣的科幻劇的愛好者,這些研究讓我想起了“三錄儀”。現階段確實是一個了不起的時代,醫療科學發展將帶來無限可能性,今天的計算技術和計算能力,也讓數據能夠幫助人們擁有更好的健康狀況。

新的理念正在引發無窮的可能,而AI等技術在精準醫學中的應用,只是未來醫療的一小部分。

除了面向未來的研究,AI對於當下診療過程的優化也很重要。醫生過勞現像在很多國家都很常見,通常醫生將更多關注放在計算機屏幕上而不是患者。醫療診斷記錄如今都已經實現數字化,但問題是,數字化帶來的重擔完全落在了醫生和護士身上。多項研究表明,目前臨床醫生要花費超過40%的工作時間在數據錄入上,創建臨床文檔的負擔,成為醫生過勞的主要原因之一。甚至在許多國家,醫生是自殺率最高的職業之一。

微軟與合作夥伴Nuance攜手開發了一款名為Dragon Ambient eXperience的產品,它能夠觀察並聆聽醫患之間的對話,然後自動構建絕大部分的診療記錄。在早期的部署中,醫生對它的滿意度很高,患者對於聆聽對話並幫助醫生的機器也給予了良好的信任。

用AI對抗新型冠狀病毒

新型冠狀病毒疫情的爆發給世界各地的人們帶來嚴重影響,如何應對疾病及其引發的社會問題和全球經濟緊縮,給所有人都提出了挑戰。好消息是全球各地的組織機構都已經動員起來,共同應對這場危機,合作、共享和協作的精神令人鼓舞,這是曆史上前所未有的。在微軟,大家也致力於與各方合作夥伴攜手,共同應對新冠疫情。

首先,微軟與醫療機構深度合作,幫助他們面對數量激增的就診患者,重整運作流程,提供足夠的傳染防控能力。

在西雅圖,Providence醫療系統接診了美國本土的第一位新冠肺炎患者,因此他們很早就不得不去應對許多棘手的問題。微軟與他們合作的項目之一,是利用AI聊天機器人技術Microsoft Health Bot,開發了一台名為Grace的機器人,她可以與居家患者進行互動,然後智能地為他們提供建議,讓他們繼續在家中休息,或者將患者移交給醫生或護士,進行實時的健康諮詢,以進一步核實情況。

接著,微軟還與疾病控製中心(CDC)合作,在CDC官方網站上面向全美用戶推出了這一機器人服務。此後,全球已有1,900多個網站部署了這種醫療機器人。迄今為止,已有3,900萬人使用機器人對自己的症狀進行評估。使用了該醫療機器人服務的多數醫療機構表示,其急診部、呼叫中心和遠程醫療服務有關新冠肺炎的就診或問詢數量降低了至少30%。

與此同時,醫療機構在疫情初期最大的挑戰在於接診能力及其利用率,醫院里需要有充足的床位和重症監護室、呼吸機和個人防護裝備。但醫院里的多個系統如何一起協作、整體調配,並更好地按需優化處理能力?

在Power Platform上,微軟迅速部署了醫院應急響應平台,可以讓醫院輕鬆跟蹤新冠肺炎患者接診能力和利用率,並在整個衛生系統中共享。這個平台還可以自動向政府報告相關信息,用於公共衛生報告彙總,然後利用Azure AI數據分析來預測未來需求。現在美國和世界各地的數百家醫院正在使用這個易於部署的解決方案。

其次,遠程醫療也是很好的輔助方式,微軟Teams正成為醫患對話的AI助手。

微軟致力於簡化新的遠程醫療服務的創建過程,同時滿足醫療機構及患者對於隱私性、安全性和合規性的所有要求。

如今,用於醫療用途的Microsoft Teams會議系統每天處理著數百萬次的遠程醫療訪問,任何醫院或診所都可以輕鬆地使用Teams,創建新的電話問診服務。同時,越來越多的AI技術被集成到Teams中,用於自動轉錄、智能搜索、圖像處理、語音交互等等,微軟Teams正成為醫患對話的AI助手。

再次,AI技術不僅可以用於提供醫療服務,推進醫學研究和疾病治療,也是AI的沃土。

如前文所述,微軟與Adaptive Biotechnologies公司攜手,對新型冠狀病毒進行深入的T細胞分析,並將所有數據公開發佈在Immune Code數據庫中,以期促進基於T細胞的新診斷方法、新藥物療法和新疫苗的研發工作。

微軟一直在無償提供雲端的GPU計算能力,以及研究人員的專業知識,幫助如Immunity Bio 這樣的公司加快疫苗研發工作。值得一提的是,Immunity Bio 使用的計算能力是2002年第一次SARS爆發期間全球最大的超級計算機的250倍以上。如今的雲計算能力著實驚人。

最後,微軟還將AI醫療技術用於其他用途,例如血漿捐贈、臨床試驗、文檔閱讀等。

在疫苗研製成功之前,最有希望的治療方法之一是使用康複患者的血漿,可以是直接用康複患者的血漿進行輸血治療,或是生產多複製超免疫球蛋白類藥物。為了確保療法可靠,需要讓更多新冠肺炎的康複患者知道如何捐贈血漿。為此,微軟使用了Health Bot的一個版本——Plasma Bot,幫助人們確定是否有資格捐贈康複期血漿,並且瞭解在哪裡以及如何進行捐贈。

同樣,微軟一直在測試部署另一種Health Bot,用來幫助患者和醫生找到可能對他們有幫助的最佳臨床試驗方案以及需要患者參與的試驗。這種Clinical Trials Bot使用了最先進的文檔機器閱讀技術,可以自動閱讀clinicaltrials.gov網站上對各項臨床試驗進行解釋的文檔,為Health Bot構建了智能對話的能力。

此外,在幫助醫學研究人員更快地取得研究進展方面,AI也可以有所幫助。由於每天僅僅發佈在PubMed上的論文和摘要就有4,000多篇,遠遠超出任何人或團隊的消化吸收能力。借助AI機器閱讀技術,微軟開發了Hanover技術,能夠閱讀所有論文,並製作全面的知識圖譜。這種知識圖譜可用於協助決策製定,例如它曾幫助緬因州的傑克遜實驗室等癌症中心進行癌症治療的決策。隨著新型冠狀病毒研究和臨床試驗的爆炸式增長,專門針對新冠肺炎相關研究的Hanover最新版,將有著巨大的應用潛力。

醫療數據的進步,過去4個月超過以往4年

當我們觀察AI在醫療和應對新型冠狀病毒的過程中所發揮的作用時,可以看到數據的驚人重要性。確實,數據在醫療和新冠肺炎疫情應對上,起到了至關重要的作用。當下正是科技和醫療行業的關鍵時刻,如何管理共享醫療數據,正處於轉變的十字路口。這其中涉及政策、技術標準、互操作性、隱私性、安全性等許多問題。

儘管大家都知道數據在AI解決方案中至關重要的作用,但也遇到了諸多挑戰。任何想在醫療行業嚐試使用機器學習或人工智能的技術研究者,都會在數據獲取上遭遇困難。不少醫療技術初創公司能夠提供非常出色的產品和服務,但由於缺乏數據,無法形成具有實際意義的功能。

表面上看,我們淹沒在數字的海洋里。但是,它們幾乎總是處於格式不兼容的孤島中,同時又被鎖在規則複雜的迷宮里。塞繆爾·泰勒·科爾里奇(Samuel Taylor Coleridge)於1798年寫過一首古詩《古舟子詠》(Rime of the Ancient Mariner),詩中描述主人公被困在茫茫大海中,沒有風,船隨波逐浪,“到處都是水,卻無一滴可飲”(“water, water, everywhere, nor any drop to drink”)。

不過有跡象表明,當下的新冠肺炎疫情讓很多事情發生了變化。從某種意義上說,過去4個月的進步甚至超過了過去4年。如果你的工作涉及醫療數據,你需要瞭解“FHIR”即“快速醫療互操作性資源”是什麼。這是一個新的全球數據標準,其目標是以一致、便於實施和嚴格的方式簡化數據操作和維護數據完整性,以在醫療應用和醫療組織之間交換數據。

FHIR涉獵範圍廣泛,涵蓋了為人類和動物提供服務的各種診所、臨床護理、公共衛生、臨床試驗、行政管理和財務部門。這套數據標準旨在供全球範圍內各種體系結構和場景中使用。作為完全現代化且可擴展的數據標準,FHIR有能力讓AI系統在全球範圍內擴展,因為即使目前只能在給定的醫療系統中使用FHIR,最終目標仍然是所有AI。

為了確保為將來的醫療發展奠定基礎,可以為機器學習算法提供不偏向特定地理位置的數據,無論是患者數據庫、遺傳基因庫,還是治療方法,都需要一個具有全球擴展潛力的系統,而FHIR正是為此而設計。您可以暢想一下未來的醫療服務,運用FHIR找到一種敏捷的方式,讓各地區之間可以開始交換數據,同時滿足人們的各種安全和隱私需求。

能夠在新冠肺炎疫情下做到這一點極其重要。正如我們所吸取的最大的教訓,保障公共健康和應對公共衛生危機離不開數據以及數據的交換共享。為此,微軟通過雲計算平台 Azure 提供了世界上第一個基於雲的FHIR服務。基於Azure的FHIR服務器可作為開源產品使用,而為FHIR設計的API則可作為完全託管的“平台即服務”來提供。

微軟在此基礎上啟用了眾多託管服務,通過在雲上無縫管理受保護的醫療信息為客戶賦能,無論這些數據是來自遠程連接的設備、電子病曆系統,或是任何其他來源。在現代化醫療數據互操作性基礎上,還將Teams、Dynamics、Power Platform、Azure 和 Azure AI 中的各種功能整合到“微軟醫療雲”這一產品中。除了雲服務,微軟也將繼續與世界各地的政府合作,甚至與最激烈的競爭對手合作,來確保共同營造一個更加以數據為驅動的未來。

可以說,這是技術基礎架構的巨大轉變,因為如此大規模的遷移上雲,在曆史上或許只會發生一次。業界夥伴需要共同努力,在做出了這一轉變之後,未來才可能有更好的醫療服務和公共衛生體系。今天的努力是為了促進公共衛生、醫療服務供給和科學研究的共同進步,今天的每一個選擇,都對未來影響重大。

因此,我們需要所有人共同努力應對數據挑戰,這樣才能從眼前的危機中恢復,並且防患於未然,最終建立一個更美好、更安全的世界。

(本文作者為微軟全球資深副總裁、微軟研究院負責人 Peter Lee 博士)(本文來自澎湃新聞,更多原創資訊請下載“澎湃新聞”APP)

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