AI賦能醫(yī)療產(chǎn)業(yè)。
編者按：本文來(lái)自微信公眾號(hào) 元宇宙之心MetaverseHub（ID：MetaverseHub），作者：MetaverseHub，創(chuàng)業(yè)邦經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載。
醫(yī)療健康一直都是老生常談的話題，如今這個(gè)領(lǐng)域正面臨著諸多挑戰(zhàn)，如成本不斷攀升或是全球性流行病等，而腦機(jī)接口等AI技術(shù)的出現(xiàn)有望為醫(yī)療領(lǐng)域提供新的解決方案。
(資料圖片)
如果你是科幻迷，你可能對(duì)腦機(jī)接口這個(gè)概念并不陌生，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它就是一種能夠?qū)崿F(xiàn)人腦與外部設(shè)備或系統(tǒng)之間直接通信的技術(shù)。這聽起來(lái)很神奇，也很遙遠(yuǎn)，但其實(shí)它已經(jīng)不再是科幻中的橋段，而是正在走向現(xiàn)實(shí)。
從治療癲癇、帕金森等神經(jīng)系統(tǒng)疾病，到提升警覺性等認(rèn)知能力，腦機(jī)接口技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)療領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。但這種技術(shù)其實(shí)只是“AI+醫(yī)療”領(lǐng)域的冰山一角，諸如此類的AI技術(shù)正在給醫(yī)療行業(yè)帶來(lái)翻天覆地的變化。
應(yīng)用分支? 基因科學(xué)
“AI+醫(yī)療”的其中一個(gè)重要方向就是基因科學(xué)?；蚩茖W(xué)是研究生命的基本單元——基因的結(jié)構(gòu)、功能和變異的科學(xué)。AI與基因科學(xué)的結(jié)合，將可以在多個(gè)方面發(fā)揮作用。
一方面，AI可以通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，幫助基因科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的基因變異和功能、設(shè)計(jì)新的基因編輯工具和方法、預(yù)測(cè)基因編輯的效果和風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)化基因治療的方案和效果等。
另一方面，如果基因科學(xué)取得突破，人類就有可能捕捉到動(dòng)植物的非公式性變量波動(dòng)（即情感波動(dòng)），將這些波動(dòng)作為數(shù)據(jù)庫(kù)植入AI中，或許能夠解決我們?cè)谌粘Ｉ钪幸騽?dòng)物語(yǔ)料庫(kù)不足、語(yǔ)義不明確而面臨的問(wèn)題。
目前已出現(xiàn)諸如PrimateAI-3D的人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它可以從233種靈長(zhǎng)類動(dòng)物的基因變異中學(xué)習(xí)，從而準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)患者的致病基因突變。
? 臨床診療
在臨床診療方面，人類或許也可以利用AI技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)此前出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。OpenAI的創(chuàng)始人奧爾特曼表示，“在醫(yī)療行業(yè)前線工作的人們不會(huì)等待——他們將在現(xiàn)今的臨床環(huán)境中使用GPT-4，甚至很可能已經(jīng)在使用了?！?/p>
的確，GPT-4等技術(shù)能夠充分發(fā)揮其語(yǔ)言模型的優(yōu)勢(shì)，將醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)、臨床病歷等文字信息進(jìn)行高效準(zhǔn)確的分析和處理。基于GPT-4的臨床數(shù)據(jù)分析，可以為醫(yī)生提供更有據(jù)可依的診斷結(jié)論，并在患者治療中減少臨床惡化的風(fēng)險(xiǎn)。
而在未來(lái)，GPT-4等AI技術(shù)將會(huì)給臨床醫(yī)學(xué)研究提供更加豐富的數(shù)據(jù)資料，并進(jìn)一步促進(jìn)整個(gè)醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展。
? 醫(yī)療器械
目前，人工智能最有前途的角色之一是在患者護(hù)理點(diǎn)的臨床決策支持。人工智能算法分析了大量的患者數(shù)據(jù)，以幫助醫(yī)療專業(yè)人員做出更明智的護(hù)理決策。其性能優(yōu)于修改早期預(yù)警評(píng)分(MEWS)等傳統(tǒng)工具，醫(yī)院通常使用MEWS來(lái)計(jì)算患者在未來(lái)幾個(gè)小時(shí)內(nèi)臨床惡化的風(fēng)險(xiǎn)。
除此之外，人工智能在診斷領(lǐng)域的最大應(yīng)用是成像。由于人工智能能夠識(shí)別和處理大量結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，美國(guó)食品和藥物管理局已經(jīng)批準(zhǔn)了近400項(xiàng)用于放射學(xué)領(lǐng)域的人工智能算法。
如今，醫(yī)院每年進(jìn)行36億次成像手術(shù)，產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，大約97%的這些數(shù)據(jù)沒有被使用。機(jī)器學(xué)習(xí)允許醫(yī)療保健專業(yè)人員構(gòu)建、索引和利用這些信息來(lái)進(jìn)行更準(zhǔn)確的診斷。
人工智能在幫助醫(yī)療保健提供者獲得洞察力和改善健康結(jié)果方面前景廣闊，旨在加強(qiáng)而不是取代傳統(tǒng)的醫(yī)療服務(wù)，經(jīng)過(guò)深思熟慮的人工智能實(shí)施為改善臨床護(hù)理提供了無(wú)限的機(jī)會(huì)。
盡管在安全性、監(jiān)管和影響方面仍存在許多問(wèn)題，但人工智能在臨床護(hù)理中的應(yīng)用已不再處于起步階段，未來(lái)五年人工智能最大的潛力在于以人為本的人工智能設(shè)計(jì)。
? 醫(yī)藥研發(fā)
為了讓一種藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)，需要訪問(wèn)大量的數(shù)據(jù)，這包括從不同分子的化學(xué)成分到研究論文和患者數(shù)據(jù)的所有數(shù)據(jù)。伴隨著AI大模型引領(lǐng)的創(chuàng)新浪潮席卷全球，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)正面臨新一輪的機(jī)遇期。隨著技術(shù)的升級(jí)迭代，以及資本不斷加碼，AI制藥行業(yè)也迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)會(huì)。
2022年，輝瑞擴(kuò)大了與以色列一家人工智能公司的合作；阿斯利康擴(kuò)大與benevolentai的合作；賽諾菲宣布與Exscientia開展新合作，并與Insilico Medicine達(dá)成協(xié)議等等。咨詢公司麥肯錫(McKinsey)估計(jì)，有近270家公司正在從事人工智能驅(qū)動(dòng)的藥物研發(fā)。雖然大多數(shù)都在美國(guó)，但西歐和東南亞也出現(xiàn)了一些中心。
截至目前，將人工智能引入藥物開發(fā)過(guò)程已經(jīng)投入了數(shù)十億美元，并且得到了一些可觀的回報(bào)。人工智能為淋巴癌、炎癥性疾病和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病等疾病設(shè)計(jì)的藥物正在進(jìn)行人體試驗(yàn)。對(duì)很多人來(lái)說(shuō)，它們?cè)谒幍晟霞苤皇菚r(shí)間問(wèn)題。
如今，人工智能有望給制藥業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)革命：它可以大大縮短開發(fā)新藥所需的時(shí)間，并有助于識(shí)別迄今為止科學(xué)家們一直無(wú)法識(shí)別的新藥物分子。制藥商將獲得很多資金收入，但這也意味著患者可以以前所未有的速度獲得更多新的創(chuàng)新藥物。
關(guān)注焦點(diǎn)? 腦機(jī)接口
上個(gè)月，埃隆·馬斯克的腦機(jī)接口初創(chuàng)公司慶祝了一個(gè)重要的里程碑——美國(guó)聯(lián)邦藥物和食品管理局(FDA)于5月25日批準(zhǔn)了Neuralink的首次人體臨床研究。美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)前神經(jīng)工程項(xiàng)目主任基普·路德維希(Kip Ludwig)估計(jì)，Neuralink可能還需要10年時(shí)間才能將其腦機(jī)接口(BMI)設(shè)備商業(yè)化。
腦機(jī)接口是一種將人的大腦活動(dòng)與計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備相結(jié)合的技術(shù)，可以通過(guò)電極等傳感器，監(jiān)測(cè)大腦產(chǎn)生的神經(jīng)信號(hào)，然后轉(zhuǎn)化為命令來(lái)控制外部設(shè)備。
其主要用途包括輔助醫(yī)療、交互式娛樂、通信和控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。而在醫(yī)療領(lǐng)域，它可以用于幫助殘疾人士控制假肢、輪椅和其他設(shè)備，恢復(fù)行動(dòng)能力等。
腦機(jī)接口的工作原理是將腦部神經(jīng)信號(hào)采集并分析轉(zhuǎn)換成特定的指令。這個(gè)過(guò)程涉及到多種技術(shù)，包括非侵入性的無(wú)線方式和侵入性的植入設(shè)備。
其中，非侵入性的方式是通過(guò)在頭皮上放置電極來(lái)采集腦電圖（EEG）信號(hào)，然后使用算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和解碼。而侵入性的方式則會(huì)將電極或芯片植入到大腦中，直接采集神經(jīng)元活動(dòng)并轉(zhuǎn)化成指令。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是直接用意念來(lái)控制機(jī)器。
而此前米哈游宣布投資上海交大附屬瑞金醫(yī)院腦病中心，合作內(nèi)容主要就是腦機(jī)接口技術(shù)的開發(fā)與臨床應(yīng)用，可以說(shuō)腦機(jī)接口是國(guó)內(nèi)外科技行業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)，而醫(yī)療領(lǐng)域則是部署重心。
腦機(jī)接口的前路雖然很長(zhǎng)，但是其他地方的研究人員已經(jīng)在使用這種非侵入性方法改善患者健康方面取得了進(jìn)展，這種方法不會(huì)帶來(lái)手術(shù)并發(fā)癥、感染或修復(fù)故障植入物的額外手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，并且現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了一種將BMI設(shè)備植入大腦的機(jī)器人，在未來(lái)也可能在人體試驗(yàn)中得到檢驗(yàn)。
? 重大疾病
腦機(jī)接口的一個(gè)有效用例便是利用“腦-脊接口”實(shí)現(xiàn)讓癱瘓病人重新站起來(lái)。不久前，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究人員測(cè)試了一種“腦-脊髓”接口（BSI），這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)⒋竽X與癱瘓者脊髓中控制運(yùn)動(dòng)的區(qū)域連接，并有助于神經(jīng)恢復(fù)。
Oskam是此類手術(shù)第一個(gè)成功的病例，他表示自己不僅能在傳感器的脈沖刺激下實(shí)現(xiàn)獨(dú)立行走，甚至關(guān)閉傳感器后，他也能拄著拐杖行走。這項(xiàng)技術(shù)依賴的就是人工智能將患者的運(yùn)動(dòng)意圖從大腦記錄中提取后實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)解碼。
得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員開發(fā)了一種名為語(yǔ)義解碼器的“讀心術(shù)”系統(tǒng)，系統(tǒng)部分依賴于一個(gè)類似于OpenAI的ChatGPT和谷歌的Bard的變壓器模型，可以將大腦活動(dòng)轉(zhuǎn)化為連續(xù)文本，為因中風(fēng)等疾病而無(wú)法說(shuō)話的人開辟了溝通和互動(dòng)的可能性。
雖然該系統(tǒng)還處于早期研究階段，但其展示了跨學(xué)科研究在改善溝通障礙患者生活方面的力量。
AI“相面”技術(shù)也不容小覷。面部特征識(shí)別與基因檢測(cè)技術(shù)結(jié)合能加速遺傳罕見疾病的識(shí)別。此外，通過(guò)評(píng)估語(yǔ)音樣本，AI能將其與輕度認(rèn)知障礙或早期阿爾茨海默病相關(guān)聯(lián)。
人工智能系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)集中微觀檢測(cè)的能力是強(qiáng)勁的，將人工智能用于疾病的早期診斷，哪怕只是為了提高診斷的準(zhǔn)確性，也具有巨大的潛力。
? 歧視與不信任
隨著醫(yī)療行業(yè)人員與普通人對(duì)人工智能的關(guān)注，種族主義、性別歧視等不公平現(xiàn)象也似乎進(jìn)一步滲透醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)。研究表明，美國(guó)的臨床醫(yī)生經(jīng)常為白人患者和有色人種患者提供不同的護(hù)理。
算法訓(xùn)練本身是從過(guò)去的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)、復(fù)制與鞏固，無(wú)疑會(huì)強(qiáng)化既往的偏見，而目前國(guó)外也逐漸出臺(tái)專門的法規(guī)政策來(lái)約束人工智能在醫(yī)療系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生的歧視。
但過(guò)多的干預(yù)引發(fā)了新的不信任，一些醫(yī)生表示擔(dān)心缺乏法律指導(dǎo)，從而引發(fā)執(zhí)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，于是選擇徹底放棄人工智能。GE HealthCare的一項(xiàng)新調(diào)查就顯示，人們對(duì)人工智能在醫(yī)療環(huán)境中的使用存在很大程度的不信任和懷疑。除了算法歧視與法律風(fēng)險(xiǎn)，臨床醫(yī)生還對(duì)實(shí)踐中缺少AI技術(shù)培訓(xùn)存在疑難需求。
結(jié)語(yǔ)通常我們討論到人工智能，會(huì)談到它的正向效用與負(fù)面作用。過(guò)猶不及與兩面性在任何事物身上都存在，最終的落腳點(diǎn)仍在于人類本身如何去使用與規(guī)訓(xùn)。
世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)顯示，到2030年，全世界可能會(huì)有1000萬(wàn)醫(yī)療衛(wèi)生工作者缺口，屆時(shí)14億人將達(dá)到60歲或以上。人口老齡化與醫(yī)患矛盾是老生常談的話題，而AI能夠消除重復(fù)性的工作，讓醫(yī)生免于倦怠，專注病人的護(hù)理，同時(shí)提高患者的就醫(yī)效率，減少治療成本。
最近幾年，AI對(duì)人類社會(huì)的影響慢慢波及各行各業(yè)，有源源不斷的掘金者聞風(fēng)而來(lái)。我們的確不能在這里比較AI到底對(duì)哪種行業(yè)影響最大，但當(dāng)身處每一個(gè)城市的急診室與重癥病房時(shí)，一切的財(cái)富與虛名也比不過(guò)健康的價(jià)值。也許，這才是科技對(duì)人文的最大意義。