编者按:作为一个人,有一点是毋庸置疑的,那就是我们随着整个人类和时代的发展而不断变化。所有的人都会生病,最终又都绕不开死亡。像 AI 这样的先进技术未来可能帮助改变这一切吗?在过去长达一个世纪的时间里,我们在减少甚至消除生物疾病方面取得了长足的进步,例如青霉素的出现以及 CRISPR 基因编辑技术等。现在,随着计算机在医学中的应用不断发展,人类的医疗进程可能会发生巨大的变化,由于疾病造成的死亡可能将不复存在。

疾病仍然存在,但改善措施发展迅速

即便是数字时代,疾病也仍然是全国乃至全世界的一个主要死亡原因,排在首位的是心脏病,癌症紧随其后。

无论你相信与否,其实这是一种进步的标志。对比一下即可明白,1900 年,导致美国人死亡的那些疾病其实放在今天都是可以治愈的,例如呼吸系统疾病(肺炎、肺结核和流感)以及胃肠道感染类疾病(例如霍乱和疟疾)。简而言之,现在的“文明疾病”已经不再是像西班牙流感(在 1918-1919 年曾经造成全世界约 10 亿人感染,2500 万到 4000 万人死亡)或鼠疫之类的细菌性流行病。现在的许多疾病都是源于久坐的生活方式和一些其他的现代生活习惯所致。

尽管人类倾向于线性思考,但通过合作措施和技术领域的飞跃性发展之后,技术所带来的进步往往呈现出指数级别的效果。而随着世界经济繁荣程度的提高,这种模式也在向其他的国家蔓延。心脏病和中风取代了以前的一些传染性疾病,例如下呼吸道感染和腹泻等。显然,一个国家发展的越发富足,它们的基础设施也不断加强,疾病所带来的威胁也发生了变化。现在他们的人口可能不再受卫生条件所导致的相关疾病的影响,却仍然会遭受与富裕社会有关的负面后果。

这不禁也让我们想到一个有趣的问题:我们最终真的可以摆脱疾病吗?又或者我们摆脱了一种死亡的原因,另外一种新的原因又会随之出现呢?

计算机推动医学发展

这也让我们的目光聚焦到了下一个里程碑:计算机。虽然计算机早就被用于医学领域(20 世纪 60 年代,早期的计算机被用于追踪血源性疾病),但最新的发展成果可能会让医学领域发生革命性的变化。最有希望的一项发展成果是机器学习,这有望帮助我们终止人类疾病时代。

对于机器学习在医学领域的潜力,我们现在抓住的只是一些表面。现在,机器学习程序是对医生的一种补充,软件对大量的数据进行筛选和解释,诊断患者的问题,从他们的历史病历中提取创建患者概况,然后无缝预测患者未来状况。考虑到医学研究所产生的海量数据(2003 年,有一家医疗保健网络服务商预测,大约需要 30 年的时间才能审查现有的每一项随机试验数据),计算机在分析和聚合患者数据方面非常有前途。

深度学习

机器学习的功能只会越来越多。研究人员现在正对于机器学习的变体,深度学习领域开展试验。深度学习程序由层叠在一起的算法组成,一层的输入内容被传送到下一层,每个后续层都会对这些信息进行处理。有了这个复杂的系统,深度学习就可以很容易的识别模式,并且进行高级别的程序,比我们迄今为止从普通机器学习程序中看到的都要高。

有了这种处理能力,距离消除疾病的日子可能屈指可数了。Nvidia 是一家以生产图形处理器而闻名的公司,它不太可能成为深度学习的领导者。但正如开发人员所指出的那样,GPU 的特性使得 Nvidia 成为深度学习的理想选择。相比具有八个内核的普通 CPU(计算机芯片)相比,GPU 具有数千个内核,这也使得它能够更轻松的运行复杂的程序。由于这种意外的交叉效果,Nvidia 现在正将其深度学习专长应用于医学领域,其中包括识别与神经紊乱相关的遗传因素以及使用算法来预测患者的健康状况(并不断从错误和成功中继续学习)。

因为这其中蕴藏着深度学习在医学领域的最大优势:适应性和自主性品质。深度学习算法就像人类一样,可以利用知识不断进化。事实上,有研究表明,在许多应用中,深度学习可以超越人的能力。在医学成像领域,深度学习能够完成一种曾经仅限于人类专家才能完成的自动化任务,并且是以相比而言低得多的错误率来完成。事实上,一些深度学习团队已经开始使用他们的程序来从患者图片中对皮肤癌细胞进行分类,这也向我们展示了深度学习算法的能力所在。

深度学习领域的尖端、前瞻性机构正在试图推翻我们的疾病模式。例如,微软生物计算实验室提供了各种激动人心的程序,其中最戏剧化的程序可能是模拟生物系统和预测结果的能力。在机器学习、数学和生物学的交叉领域,微软实验室希望未来有一天能够掌握和控制细胞的行为方式,以便通过编程来扭转疾病。

这些只是冰山一角。在美国南加州大学 Michelson Center for Convergent Bioscience,像 Fei Sha 博士这样的 AI 专家将机器学习应用于健康和生物科学,来确定癌症等疾病的遗传原因,开发高效的精确治疗方法来治愈这些疾病。

未来就在于现在

计算机科学现在正在以一种人们无法预测的方式来变革医学健康领域。技术已经在很大程度上改变了人类的生活,随着智能机器的出现,人体和计算机之前的界限将会比以前更为模糊。这其中的影响可以说是非同寻常。

想象一下,如果我们每个人都有一张携带我们遗传密码的 SD 卡,医生可以根据我们每个人独特的信息来为我们打印一个器官或者是更换某个身体附件。想象一下,人工智能计算机的研究工作可以通过收集数据和学习以指数的速度推进。

毫无疑问,在现在与未来消除疾病的乌托邦之间,肯定会有障碍。并且,这也会导致人口过剩以及不平等等问题。但是我相信,计算机科学正在重新定义人类,并且随着人工智能渗透到主流医学领域,计算机科学将继续发挥它的作用所在。

原文链接:https://venturebeat.com/2017/12/01/ai-could-help-eradicate-biological-disease/

编译组出品。编辑:郝鹏程

打造一个完全没有疾病的未来,人类需要依靠 AI

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