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    關(guān)注人工智能時代的眼科學(xué)發(fā)展

    發(fā)布時間:2018-10-11 17:42:52  文章來源:轉(zhuǎn)自中華醫(yī)學(xué)會  人氣:
    摘要:
            眼科學(xué)是一門高度依賴技術(shù)發(fā)展的學(xué)科。人工智能的發(fā)展是一場新的技術(shù)革命。本文通過介紹人工智能在人們?nèi)粘I詈歪t(yī)療活動中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展前景,提示人工智能極有可能從根本上改變眼科工作的面貌,全方位影響現(xiàn)代眼科學(xué)的發(fā)展。指出眼科醫(yī)師應(yīng)當(dāng)積極關(guān)注人工智能技術(shù)的發(fā)展,并且由少及多、由淺及深,盡最大可能利用人工智能技術(shù),促進(jìn)眼科學(xué)的新發(fā)展;并且應(yīng)當(dāng)尋求與開發(fā)人工智能的研究機構(gòu)合作,與人工智能工程師合作,使人工智能技術(shù)應(yīng)用于眼科學(xué)盡快成為現(xiàn)實。

           自2017年以來,有關(guān)人工智能的報道屢屢出現(xiàn)在報紙和電視節(jié)目中。AlphaGo與我國"世界圍棋第一人"柯潔九段間的人機大戰(zhàn)備受矚目,柯潔連輸3局,這一充滿戲劇性的場景似乎充分反映了人工智能超乎人類想象的強大能力。事實上,人工智能時代已經(jīng)向我們走來,人工智能已經(jīng)深入到我們的日常生活中。智能手機已經(jīng)被廣泛使用;人工智能產(chǎn)品"小冰"能夠?qū)懗霾粊営谠娙说男略姡?quot;數(shù)學(xué)高考機器人"可以挑戰(zhàn)高考數(shù)學(xué)試卷而獲得高分;"無人駕駛"的汽車已經(jīng)上路;有些地方甚至為了防止人們過多使用廁紙,而應(yīng)用人工智能制成了"人臉識別廁紙機"。誕生于62年之前的人工智能在互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的推動下,正在成為下一股新的技術(shù)革命浪潮,將會深刻改變我們生活的各個方面。
           我國眼科界在人工智能浪潮襲來之時并沒有沉默,而是采取積極的態(tài)度來面對。中山大學(xué)中山眼科中心于2017年5月召開新聞發(fā)布會,公布了研發(fā)眼科人工智能診斷和治療系統(tǒng)的消息,開啟了我國眼科界應(yīng)用人工智能的先河。他們利用深度學(xué)習(xí)算法,建立了CC-Cruiser先天性白內(nèi)障人工智能平臺,模擬人腦對大量先天性白內(nèi)障圖片進(jìn)行分析和深度學(xué)習(xí),不斷反饋提高診斷的準(zhǔn)確性。隨后將該程序嵌入到云平臺,通過云平臺上傳圖片,即可獲得先天性白內(nèi)障的診斷、風(fēng)險評估和治療方案。2017年6月,愛爾眼科醫(yī)院集團也宣布成功研發(fā)了眼科智能診斷系統(tǒng),對糖尿病視網(wǎng)膜病變和AMD的診斷準(zhǔn)確率已達(dá)到93%以上,大幅度提高了醫(yī)師臨床診斷的準(zhǔn)確率和工作效率;而且提出將人工智能與眼科醫(yī)療結(jié)合,既是滿足大量眼底病患者的現(xiàn)實需要,更是我國眼科行業(yè)在全球后來居上的潛在優(yōu)勢。谷歌正在開發(fā)一種人工智能算法,可以像專家一樣識別眼病的共同特征,其可查看視網(wǎng)膜圖像,然后像訓(xùn)練有素的眼科醫(yī)師一樣檢查糖尿病視網(wǎng)膜病變。這種技術(shù)與谷歌用來標(biāo)記數(shù)百萬網(wǎng)絡(luò)圖片時使用的機器學(xué)習(xí)技術(shù)異曲同工,表明人工智能不久后將會給醫(yī)療技術(shù)帶來重大革命。
           對于人工智能的發(fā)展?fàn)顩r,我國極大多數(shù)眼科醫(yī)師并不熟悉,甚至根本不了解。事實上其發(fā)展已持續(xù)了幾十年。近年來在互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)發(fā)展的推動下,我國人工智能發(fā)展的速度越來越快,成果越來越明顯。《人民日報》在2017年5月30日的題為"人工智能,中國或領(lǐng)跑世界"文章中指出,2016年中國人工智能產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長率達(dá)到43.3%,突破100億元,預(yù)計2017年為152.1億元,2019年增長至344.3億元。中國人工智能專利申請數(shù)累計達(dá)到15 745項,位列全球第二。更為重要的是,發(fā)展人工智能已經(jīng)寫入2017年中央政府工作報告,這表明了國家對發(fā)展人工智能的積極態(tài)度。
           什么是人工智能?要完全弄清楚這個問題并不容易。簡單而言,人工智能是一門綜合了計算機科學(xué)、生理學(xué)、哲學(xué)的交叉學(xué)科。凡是使用機器代替人類實現(xiàn)認(rèn)知、識別、分析、決策等功能,均可以認(rèn)為使用了人工智能技術(shù)。人工智能的一個重要特點是其是一個具有智能特性的人造系統(tǒng),它所產(chǎn)生、輸出的內(nèi)部運算過程是人類智能無法解析的。人工智能與自動化并不是相同的概念,前者是一種革命性、更高級別的智能系統(tǒng)。人工智能將會深刻改變傳統(tǒng)行業(yè)。在語音識別方面,其準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)到99.7%。人工智能結(jié)合的機器人已經(jīng)擁有對話功能,可以聽、說、讀、寫、譯。在金融領(lǐng)域,人工智能已經(jīng)在風(fēng)險控制、信貸決策、保險定價、服務(wù)推薦、客戶服務(wù)等方面大顯身手。在制造領(lǐng)域,人工智能機器人的應(yīng)用遍及汽車制造、工程機械、食品行業(yè)等??傊?,人工智能將會深刻改變?nèi)藗兊膶W(xué)習(xí)、工作和生活。
           醫(yī)療是人類生活和社會進(jìn)步的一個極其重要的方面。科學(xué)史上每一個領(lǐng)域的進(jìn)步都與醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要關(guān)聯(lián)。人工智能作為一種技術(shù),對醫(yī)療的影響將會是全方位,其將改寫整個醫(yī)療行業(yè)。現(xiàn)在我們已經(jīng)看到了人工智能再造醫(yī)療的曙光,例如神經(jīng)假體可以使腿部癱瘓的猴子重新行走;"納米魚機器人"可以輕松地將止痛藥物傳輸?shù)缴眢w的指定部位;國際商業(yè)機器(IBM)公司的Watson機器可以通過大數(shù)據(jù)和人工智能幫助人類分析腫瘤等疑難疾病。生物大數(shù)據(jù)改變著醫(yī)學(xué)研究和制藥行業(yè)。
           眼科學(xué)是一門高度依賴技術(shù)發(fā)展的學(xué)科?,F(xiàn)代眼科學(xué)的發(fā)展充分利用了機械、電、磁、聲、光等技術(shù)。今天我們在眼科領(lǐng)域引以為豪的眼底照相技術(shù)、超聲乳化器、超聲活體顯微鏡以及準(zhǔn)分子激光器、飛秒激光器等,無一不是充分利用了科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果。現(xiàn)代眼科學(xué)的發(fā)展也應(yīng)當(dāng)適應(yīng)新的技術(shù)發(fā)展。人工智能是繼蒸汽革命、電氣革命、信息技術(shù)革命之后的又一場新的技術(shù)革命,必將從根本上全方位影響現(xiàn)代眼科學(xué)的進(jìn)展。眼科醫(yī)師應(yīng)當(dāng)以巨大的熱情,積極地關(guān)注人工智能技術(shù)的發(fā)展,并且由少及多、由淺及深,盡最大可能利用人工智能技術(shù),促進(jìn)眼科學(xué)的新發(fā)展。
            當(dāng)然,在眼科學(xué)中應(yīng)用人工智能不應(yīng)當(dāng)趕時髦、裝門面,淺嘗輒止,而是要實質(zhì)性推動現(xiàn)代眼科學(xué)的新變革。雖然在眼科領(lǐng)域應(yīng)用人工智能已經(jīng)開始,但從總體情況看,僅僅是剛剛開始。當(dāng)我們進(jìn)入人工智能時代后,充分利用人工智能技術(shù)發(fā)展眼科學(xué)研究,對于當(dāng)代眼科人來說是"天賜良機"。我們應(yīng)當(dāng)充分利用這樣的時機和技術(shù),使現(xiàn)代眼科學(xué)發(fā)生根本性變革。我們也應(yīng)當(dāng)理性地分析如何盡快地使人工智能技術(shù)在眼科學(xué)研究中結(jié)出豐碩的成果。在以往的技術(shù)革命中,我們經(jīng)歷的都是自己去學(xué)習(xí)和適應(yīng)機器,而人工智能時代將會是機器主動來學(xué)習(xí)和適應(yīng)人類。就眼科醫(yī)師而言,極大多數(shù)人并不熟悉和掌握人工智能技術(shù),要想充分利用人工智能技術(shù),就必須尋求與開發(fā)人工智能的研究機構(gòu)合作,與人工智能工程師合作。在這樣的合作中,眼科學(xué)應(yīng)用人工智能技術(shù)會有兩種途徑,即人工智能+眼科學(xué)和眼科學(xué)+人工智能。人工智能+眼科學(xué)是指從事研究和開發(fā)人工智能產(chǎn)品的機構(gòu)和人員將人工智能技術(shù)的應(yīng)用延伸到眼科學(xué)中。由于現(xiàn)代眼科學(xué)已經(jīng)是一個十分龐大的系統(tǒng),非眼科人員要想了解眼科學(xué)對人工智能技術(shù)的需求并不是件易事,更何況要使人工智能真正在現(xiàn)代眼科學(xué)中發(fā)揮積極作用,就更不是件容易的事。因此,人工智能+眼科學(xué)的途徑對于在眼科學(xué)中加速應(yīng)用人工智能技術(shù)并不是理想途徑。眼科學(xué)+人工智能則是指我們眼科醫(yī)師應(yīng)當(dāng)積極主動地利用人工智能技術(shù)產(chǎn)生的新的無限可能性來變革我們的眼科學(xué),根據(jù)眼科學(xué)不同領(lǐng)域的任務(wù),提出需求,加強與人工智能工程技術(shù)人員合作,爭取資金,使人工智能技術(shù)在眼科學(xué)中的應(yīng)用成為現(xiàn)實。顯然,這是一條有可能最大限度動員廣大眼科醫(yī)師參與人工智能技術(shù)開發(fā)應(yīng)用的途徑,我們應(yīng)當(dāng)盡量采取這一途徑,但是也不應(yīng)放棄人工智能+眼科學(xué)的途徑,如果有從事人工智能技術(shù)開發(fā)的機構(gòu)和人員主動開發(fā)眼科學(xué)的項目,我們也須積極支持。
           人工智能在眼科學(xué)的應(yīng)用將是相當(dāng)廣泛且有可能實現(xiàn)??梢詮囊韵聨讉€方面著手:(1)接待患者,收集病史。人工智能和機器人可以耐心、禮貌、仔細(xì)地做好這些工作,并且依據(jù)收集的病史進(jìn)行分析整理,提出初步的診斷疾病的線索和途徑。(2)輔助眼科常用檢查。許多眼科檢查花費了大量人力,如測量視力、眼壓等部分檢查工作完全可以讓人工智能和機器人來完成。即使檢查操作比較麻煩的前房角鏡檢查,也完全可以讓人工智能和機器人來完成。(3)閱讀各種影像學(xué)資料。眼科臨床有大量的各種類型的影像學(xué)資料,處理這些資料常常要花費大量人力和時間。從目前人工智能技術(shù)的應(yīng)用來看,處理影像學(xué)資料并非難事。(4)輔助診斷和治療。人工智能和機器人可以根據(jù)收集的病史、檢查結(jié)果以及其所具有的診斷和治療眼病的知識和能力,向眼科醫(yī)師提出診斷和治療眼病的建議。(5)眼科手術(shù)。從目前人工智能的發(fā)展態(tài)勢看,開發(fā)人工智能和機器人實施各種眼科手術(shù)具有很大的發(fā)展前景。人工智能和機器可以輔助或單獨完成眼科手術(shù)。當(dāng)然開發(fā)眼科手術(shù)的人工智能和機器人,也需要改變目前的手術(shù)方法和步驟,以適應(yīng)人工智能和機器人的需要。例如目前白內(nèi)障摘除手術(shù)習(xí)慣于用手術(shù)刀做切口,按做角膜切口、撕晶狀體前囊膜、破碎晶狀體核、吸出晶狀體物質(zhì)等次序完成手術(shù)。而在新設(shè)計的手術(shù)中,可以采用飛秒激光做切口,將手術(shù)次序改變?yōu)榧す馇虚_晶狀體前囊膜、破碎晶狀體核、做角膜切口、吸出晶狀體物質(zhì)等。對于一些比較復(fù)雜的眼科手術(shù),我們可以設(shè)計人工智能機械手來完成復(fù)雜操作。(6)收集和查閱文獻(xiàn)資料,提出診斷和治療眼病的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。人工智能和機器人在這方面具有很大的優(yōu)勢,可以比眼科醫(yī)師更多更快更好地閱讀眼科文獻(xiàn),并能寫出總結(jié),供醫(yī)師參考。(7)數(shù)據(jù)的收集、分析和整理。臨床和研究工作會出現(xiàn)大量數(shù)據(jù),從這些數(shù)據(jù)中可能得出有意義的結(jié)論。但是長期以來,我們并沒有充分利用這些大數(shù)據(jù)。人工智能有可能改變這種狀況。(8)視覺殘疾的輔助裝置。無論眼科學(xué)發(fā)展到什么水平,總會有一些不能治愈而導(dǎo)致盲和中、重度視覺損傷的視覺殘疾者。我們期望應(yīng)用人工智能和機器人可幫助視覺殘疾者能夠看、能夠行、能夠?qū)W習(xí)和工作。總之,人工智能極有可能從根本上改變眼科門診、病房和手術(shù)室的工作,從根本上改變眼科工作的面貌,使眼科的臨床、研究、教學(xué)、預(yù)防和康復(fù)工作發(fā)生根本性改觀,從而達(dá)到一個新的更高水平。
           在充分應(yīng)用人工智能推動眼科學(xué)發(fā)展的同時,我們也會面臨不小的風(fēng)險和強勁的挑戰(zhàn)。
            1.依靠人工智能做事,臨床對眼科醫(yī)師的需求是否會減少,是否會導(dǎo)致醫(yī)師"失業(yè)"?當(dāng)人工智能會做事,甚至當(dāng)其做得比眼科醫(yī)師還好時,臨床對眼科醫(yī)師的需求減少是完全可能且合理。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到,這是一種進(jìn)步,不必為此擔(dān)心。從另一個角度而言,大批人工智能和機器人參與眼科工作,需要有更多的人員來管理這些人工智能和機器人,這樣也可能會增加眼科醫(yī)師兼工程師的工作崗位。
            2.人工智能和機器人是否能夠獨立承擔(dān)醫(yī)療任務(wù),其工作差錯和導(dǎo)致的醫(yī)療事故應(yīng)由誰來負(fù)責(zé)?人無完人,人工智能和機器人也不可能完美無缺,也可能出錯,甚至出現(xiàn)大問題。我們不可能要求人工智能和機器人來承擔(dān)責(zé)任,只能由管理它們的眼科醫(yī)師來承擔(dān)醫(yī)療責(zé)任。這是因為人工智能是"人工"的,是由人來設(shè)計、生產(chǎn)和管理的,承擔(dān)責(zé)任的當(dāng)然應(yīng)當(dāng)是人,而不能是機器。
            3.人工智能和機器人會不會過于"強大"而不再聽從人的指令而胡作非為,產(chǎn)生嚴(yán)重的倫理學(xué)問題?由于人工智能具有不斷學(xué)習(xí)的能力,其本領(lǐng)會越來越大,甚至超越其設(shè)計者和生產(chǎn)者的控制。從理論方面推測,其還可能惡作劇、做壞事,而造成災(zāi)難性后果。對此在我們設(shè)計、生產(chǎn)、使用人工智能和機器人時,應(yīng)當(dāng)有明確的共同認(rèn)可的規(guī)則和底線,一旦逾越底線,我們就應(yīng)加以限制。針對該問題,應(yīng)當(dāng)早考慮、早準(zhǔn)備,形成共同遵守的共識。
           人工智能的時代已經(jīng)來臨,并正在向著廣度和深度推進(jìn)。我們必須充分認(rèn)識到人工智能帶來科技革命的重要性,要在正確的路上前行。要積極、主動地面對和適應(yīng)人工智能新時代,開發(fā)用于眼科的各種人工智能產(chǎn)品,改進(jìn)我們的工作。同時,要認(rèn)識到在眼科領(lǐng)域應(yīng)用人工智能,眼科醫(yī)師存在弱點,例如我們并不懂云計算和算法,必須與人工智能工程師合作。但是我們可以發(fā)揮自己的長處,提出需求,爭取資源,開發(fā)眼科的人工智能。我們可以收集大數(shù)據(jù),利用大數(shù)據(jù)充分滿足人工智能深度學(xué)習(xí)的需要,為人工智能提供強大的動力。我們也要認(rèn)識到人工智能當(dāng)前的發(fā)展,合理期待人工智能的進(jìn)步。人工智能的發(fā)展階段:(1)弱人工智能:機器看似有智能,但并不真正擁有智能。(2)強人工智能:機器具有真正推理和解決問題的能力,甚至具有自我意識。(3)超人工智能:機器在所有領(lǐng)域均強于最聰明的人。我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)眼科學(xué)的任務(wù)和需要,爭取研發(fā)資金,加強與工程技術(shù)人員合作,使人工智能在眼科學(xué)中的應(yīng)用由淺入深、由弱變強,主動利用人工智能產(chǎn)生的新的無限可能,以變革我們的眼科學(xué)。
     

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