AI的面世，伴生出了不少新興職業(yè)，比如人社部和工信部日前就制定了六項(xiàng)新的國家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)，人工智能訓(xùn)練赫然在列。但在AI技術(shù)的輻射下，這些訓(xùn)練工作也開始逐步滲透進(jìn)醫(yī)療行業(yè)，醫(yī)療研究人員也開始學(xué)起了“煉丹”。

　　醫(yī)療設(shè)備中的大算力

　　今年秋季的GTC大會(huì)上，英偉達(dá)發(fā)布了Clara Holoscan醫(yī)療影像解決方案，大幅擴(kuò)展了GPU在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。Clara Holoscan是基于英偉達(dá)AGX Orin打造的平臺(tái)，集成了12核Cortex-A78AE CPU、2048核的安培GPU和2個(gè)NVDLA 2.0加速器，在15W至50W的功耗下，可實(shí)現(xiàn)200 TOPS(INT8)的算力。Clara Holoscan將醫(yī)療設(shè)備與邊緣服務(wù)器無縫橋接，并以此創(chuàng)建相關(guān)的AI微服務(wù)，要求低延遲的應(yīng)用程序在設(shè)備上運(yùn)行，復(fù)雜任務(wù)則傳回?cái)?shù)據(jù)中心處理。

　　超聲波彩色多普勒成像，也就是我們常說的彩超，是一種非侵入式觀察體內(nèi)血流的方法，可用于檢測動(dòng)脈或靜脈中的血塊。然而在掃描過程中，血流速度很可能會(huì)超過儀器準(zhǔn)確測量的速度范圍，因此生成的混疊偽影會(huì)阻止最終的可視化成像。

　　而成像問題早就是AI應(yīng)用中老生常談的挑戰(zhàn)了，醫(yī)療領(lǐng)域也不例外。滑鐵盧大學(xué)的一組研究人員通過1000多張圖像訓(xùn)練了一個(gè)U-Net卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用于檢測與去除偽影。他們將超聲波探頭接入us4us公司的開發(fā)的超聲波前端設(shè)備，再接入英偉達(dá)的Clara開發(fā)者套件，借助Clara Holoscan SDK、CUDA和Tensor RT等工具，識(shí)別出偽影部分后，成功在最終成像上消除偽影，還將FPS提高了一大截，從過去的每秒2幀提升到了每秒30幀。

　　醫(yī)患保密協(xié)議，AI如何解決隱私問題

　　人工智能技術(shù)已經(jīng)成功賦能了我們生活中的各行各業(yè)，借助大數(shù)據(jù)和模型，我們已經(jīng)深受其益。但與此同時(shí)，隨之而來的隱私問題不斷滋生，不僅是互聯(lián)網(wǎng)和金融領(lǐng)域，在醫(yī)療領(lǐng)域也是如此。這就為醫(yī)療領(lǐng)域AI模型的研究帶來了困難，因?yàn)獒t(yī)療研究人員不得向外界泄露任何病人隱私，必須保存在數(shù)據(jù)創(chuàng)建所在地。但不少研究都要用到不同地區(qū)或不同人種之間的數(shù)據(jù)，所以只能走傳統(tǒng)的合作共享方式。

　　聯(lián)邦學(xué)習(xí)是一種用于訓(xùn)練來自多個(gè)數(shù)據(jù)源的人工智能模型的方法，這種方法只會(huì)分享AI模型的權(quán)重，而不會(huì)將數(shù)據(jù)外傳。在做到數(shù)據(jù)共享的同時(shí)，又能保持?jǐn)?shù)據(jù)匿名，從而消除了研究人員和機(jī)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)分享與合作的抵觸。

　　今天秋季，英偉達(dá)組織了全球最大的一項(xiàng)聯(lián)邦學(xué)習(xí)研究，研究人員使用了全球20多個(gè)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)來訓(xùn)練聯(lián)邦學(xué)習(xí)模型，將其稱為EXAM（EMR胸部X光AI模型），該模型使用生命體征、實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和胸部X光作為數(shù)據(jù)輸入，來確定確診新冠病人未來所需補(bǔ)充的氧氣量。從上圖也可以看出，在輸入年齡這項(xiàng)參數(shù)時(shí)，僅僅給出了最小值、最大值、平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并未透露任何具體的患者數(shù)據(jù)。

　　英偉達(dá)于近日的RSNA21大會(huì)上開源了FLARE，一個(gè)開源可擴(kuò)展的SDK，可讓研究人員和數(shù)據(jù)科學(xué)家們對(duì)已有的機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)工作做適應(yīng)。FLARE代表的是Federated Learning Application Runtime Environment（聯(lián)邦學(xué)習(xí)應(yīng)用運(yùn)行時(shí)環(huán)境），這也是英偉達(dá)已有的Clara Train聯(lián)邦學(xué)習(xí)軟件所用到的底層引擎，這套軟件早已用于醫(yī)療成像、基因分析、腫瘤學(xué)和新冠病毒研究。

　　美國AI醫(yī)療軟件公司Rhino Health已經(jīng)將FLARE集成到其聯(lián)邦學(xué)習(xí)解決方案中，馬薩諸塞州總醫(yī)院在使用這套方案后，直接用上了全球其他六大醫(yī)療機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，開發(fā)出了一種更準(zhǔn)確針對(duì)腦動(dòng)脈瘤的AI模型。

　　英偉達(dá)稱FLARE可以與現(xiàn)有的AI框架集成，比如已經(jīng)在醫(yī)學(xué)成像中獲得應(yīng)用的MONAI框架。此外，由于FLARE基于模塊化的架構(gòu)，研究人員可以自行組建工作流，迅速嘗試不同的實(shí)驗(yàn)。

　　放射治療中的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)

　　在如今的癌癥篩查、減少誤診和改善腫瘤識(shí)別與治療項(xiàng)目中，AI同樣賦予了強(qiáng)大的推動(dòng)力。在臨床醫(yī)學(xué)中，為了精確定位腫瘤的位置，醫(yī)生往往會(huì)在CT和MRI上來回檢視，花費(fèi)數(shù)十分鐘以上勾畫出腫瘤輪廓。該步驟對(duì)于放射線治療來說至關(guān)重要，如果勾畫的太小，放射線可能沒有覆蓋到整個(gè)腫瘤，給了腫瘤再度生長的空間，但如果勾畫的太大，又容易傷害到正常的組織。因此通過GPU加速運(yùn)算生成AI模型，就可以準(zhǔn)確在圖像中勾勒出腫瘤的邊界。

　　過去許多研究機(jī)構(gòu)與治療中心的AI模型是在低分辨率的圖像上進(jìn)行訓(xùn)練的，借助英偉達(dá)提供的AI企業(yè)套件，其研究人員可以利用A100 Tensor Core GPU對(duì)高分辨率圖像進(jìn)行訓(xùn)練，如此一來生成的模型，在臨床醫(yī)生對(duì)病人進(jìn)行診斷時(shí)，可以更好地定位腫瘤的大小和位置。不過AI并沒有起到取代醫(yī)生的作用，更像是作為CT掃描的替代方案，在治療當(dāng)天用其來優(yōu)化治療方案，驗(yàn)證放射治療的計(jì)劃。

　　未來十年是AI與生物制藥融合的大好時(shí)機(jī)

　　11月30日，在線上召開的“MEET2022智能未來大會(huì)”上，清華大學(xué)智能產(chǎn)業(yè)研究院院長張亞勤分享了“人工智能賦能生命科學(xué)”的觀點(diǎn)。在他看來，現(xiàn)在整個(gè)生物世界在走向數(shù)字化、自動(dòng)化，由于這些進(jìn)展，整個(gè)生命科學(xué)的生物制藥會(huì)更加快速、精準(zhǔn)，更安全，更經(jīng)濟(jì)，更加普惠。

　　張亞勤表示，整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)，過去三十年最大的突破就是數(shù)字化。從內(nèi)容數(shù)字化到企業(yè)數(shù)字化，再到3.0物理世界的數(shù)字化和生物世界的數(shù)字化。“我們大腦身體、器官我們蛋白質(zhì)基因細(xì)胞分子都在數(shù)字化；另一方面，人工智能、算法、算力和系統(tǒng)快速進(jìn)展，使得大量的數(shù)據(jù)有使用的場所，同時(shí)人工智能也推動(dòng)生物試驗(yàn)的自動(dòng)化。”

　　“人工智能算法，加速生命健康和生物醫(yī)藥的快速發(fā)展。”張亞勤表示，現(xiàn)在要開發(fā)新藥需要超過十幾年的周期，十億美元的投入，這個(gè)遇到很大瓶頸，AI正在改變這么一種狀況。

　　張亞勤認(rèn)為，人工智能和生命科學(xué)方面盡管有很多可以合作的地方，但是也有很多壁壘，兩個(gè)行業(yè)是兩類不同的語言體系，兩類不同的科學(xué)家，未來很重要的是，怎么樣能把這兩個(gè)行業(yè)無縫連接起來。現(xiàn)在整個(gè)生物世界在走向數(shù)字化、自動(dòng)化，也包括智能的科學(xué)計(jì)算，像分子動(dòng)力學(xué)，包括薛定諤的方程，都會(huì)和AI相輔相成。“另外計(jì)算方式，包括人工智能，包括數(shù)字驅(qū)動(dòng)等，機(jī)器原理可以快速的幫助我們解決生命健康的一些問題。由于這些進(jìn)展，整個(gè)生命科學(xué)的生物制藥會(huì)更加快速、精準(zhǔn)，更安全，更經(jīng)濟(jì)，更加普惠。”

　　“在整個(gè)AI+生命科學(xué)發(fā)展中也存在挑戰(zhàn)，算法的透明性、可解釋性、隱私安全、倫理等問題，因此，未來十年是整個(gè)生物制藥和人工智能融合的大好時(shí)機(jī)，也是行業(yè)發(fā)展的最大的機(jī)遇。”張亞勤說到。

　　“AI制藥”會(huì)將藥價(jià)降低嗎？

　　“其實(shí)早在2007年，科學(xué)家就采用了基于計(jì)算機(jī)的細(xì)胞識(shí)別，即從顯微鏡下獲得細(xì)胞成像。”羅納德·韋爾說，在藥物研發(fā)中AI是不可缺少的輔助工具，例如，有時(shí)候人類沒辦法通過眼睛去檢查數(shù)目眾多的微小細(xì)胞，而通過訓(xùn)練計(jì)算機(jī)，可以快速找到某種特定細(xì)胞，形成有價(jià)值的結(jié)論。

　　在西醫(yī)領(lǐng)域，AI的觸角可以延伸至新藥研發(fā)的多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在中醫(yī)領(lǐng)域，AI的觸角同樣可以發(fā)揮作用。上海交通大學(xué)副校長毛軍發(fā)說：“諾貝爾獎(jiǎng)獲得者屠呦呦通過翻閱大量中醫(yī)文獻(xiàn)找到了青蒿素的藥物提取來源。但中醫(yī)典籍浩如煙海，讓人類逐本翻閱、分析，耗時(shí)長、效率低，如果讓機(jī)器‘讀古籍’，再借助大數(shù)據(jù)的有效分析，將會(huì)發(fā)現(xiàn)不少取材于中草藥的有效藥物。”

　　“AI制藥已經(jīng)起航，它肯定能幫助人們提升尋找藥物小分子的效率、縮短合成路線，最終為新藥研發(fā)提供嶄新的途徑。”上海交通大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究院院長譚蔚泓說。

　　如果“AI制藥”是大勢所趨，那藥價(jià)會(huì)隨之降低嗎？多位受訪專家表示，“AI制藥”有望從兩方面對(duì)降低藥價(jià)產(chǎn)生影響：一是，藥企不必將所有臨床試驗(yàn)失敗的成本轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者；二是，通過加快新藥上市速度，企業(yè)可擁有更多專利保護(hù)年限，從而平衡研發(fā)成本。

　　AI強(qiáng)勢挺進(jìn)傳統(tǒng)制藥行業(yè)，前路究竟如何？業(yè)內(nèi)認(rèn)為這還需時(shí)間檢驗(yàn)，因?yàn)槟壳斑€沒有一款A(yù)I研發(fā)的新藥被批準(zhǔn)上市。對(duì)于AI是否會(huì)最終取代藥物研發(fā)人員，受訪科學(xué)家的回答是：“AI不會(huì)取代藥物研發(fā)人員，但是使用AI的藥物研發(fā)人員將有可能取代那些不使用AI的人。”

　　鄭州博觀電子科技有限公司是一家提供科技類物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)軟硬件定制化方案服務(wù)商、也是中原地區(qū)領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備解決方案提供商。致力共享換電柜、智能充電樁、共享洗車機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)軟硬件等服務(wù)平臺(tái)的方案開發(fā)與運(yùn)維。總部位于河南省鄭州市高新區(qū)，已取得國家高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證證書。經(jīng)過10多年的業(yè)務(wù)開拓，公司已經(jīng)形成了以中原地區(qū)為中心、業(yè)務(wù)遍布全國的經(jīng)營格局。