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機器人
人工智能在生物醫學中的應用：價值及其發展戰略
投壺智庫專家殷衛海
上海交通大學生物醫學工程學院教授
Med-X研究院副院長
城市治理研究院研究員
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對於“人工智能”的定義
“人工智能”（Artificial Intelligence, AI）的一個被較廣泛使用的定義是“機器所展示出的智能”。為了使機器獲得“智能”，一個基本的方法是利用深度機器學習等方法，依據於機器強大的計算能力、以海量數據作為素材對機器進行訓練。所以人工智能也被一些專家定義為：深度機器學習+大數據。因此，人工智能是和大數據是有著極其緊密、不可分割的關係的。
由於生物醫學已經進入了“大數據時代”，而人工智能和大數據有著不可分割的聯係，人工智能在生物醫學中的應用是一個必然的大趨勢。
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人工智能對於人類社會的價值
人工智能技術對於征服人類社會麵臨的一些最重大的挑戰，包括重大疾病、環境、能源等問題，提供了顛覆性的發展機遇。主要體現在以下幾點：
一、生物醫學已經進入“大數據”時代，人工智能對於人類真正實現生物和快速的預防、診斷和治療提供了關鍵的方法，其將為人類解決全球麵臨的診斷和治療疾病能力的不高、醫療資源的缺乏、醫療費用的昂貴等嚴重和緊迫的問題提供一個有巨大價值的手段；
二、電動汽車的普及、以及人工智能對能源管理的全麵參與將極大地減小人類現今對石油、煤炭的依賴；
三、電動汽車的普及、以及人工智能對環境管理的全麵參與將使人類社會獲得解決環境汙染問題的巨大能力；
四、人工智能技術，特別是智能機器人技術，將極大地提升生產的效率，從而會顯著減小生產產品的費用以及價格；
五、人工智能技術，特別是智能機器人技術，將會使人類從危險、不適的工作中解脫出來；
六、人工智能技術在教育中的應用將為解決全球優質教育資源的缺乏、使教育更為生動提供一個重要的新動力。
七、人工智能將使人類從日常生活的勞動中解脫出來，有更多的閑暇時間；
八、汽車自動駕駛技術將顯著地減少發生交通事故的可能性。
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人工智能對於人類社會的威脅
人工智能對人類社會具有極其嚴重的、多方麵的威脅。具體體現在：
一、人工智能對人類社會的最大的威脅是造成大規模的失業。斯坦福的卡普蘭教授做了一項統計，美國注冊在案的720個職業中，將有47%被人工智能取代。在中國，這個比例可能超過70%。根據Forrester Research的數據，未來10年機器人將取代1500萬工作崗位，相當於美國就業市場的10%。智能機器人將取代流水線的工人，人工智能將有能力大量地替代金融、法律、駕駛、搬運、餐飲等行業的人員。而電動汽車對於燃油汽車的替代也將造成極其大量的石油行業、燃油汽車產業鏈、以及出租車和商業卡車司機等人員的失業。如果沒有社會的幹預，可以預計大規模的失業潮將在十年內就會發生，而且會極其迅勐、持續很久。
二、霍金等十分擔心的是人工智能對人類安全的威脅，特別是如果智能機器人被他人通過病毒等手段控製的話，會對人類的安全造成很大的威脅。
三、人工智能對人類在哲學上的威脅：具有學習能力的“超人工智能”的發展，將使人工智能在智力上超過普通人。已經有認為“碳基大腦”將會被“矽基大腦”超越和取代的理論。《未來簡史》的作者提出將有一個巨大的“無用階層”的出現，而少數掌握算法的精英將會成為社會中的超人，這一思想是一種“高科技法西斯主義”，而這種思想已經被一些人接受。
四、人工智能對社會心理健康的威脅：可以預計社會上將有越來越多的機器人。孫正義認為，在30年後人工智能裝置（包括無人駕駛汽車）的數量將和人類的總量相等。而其可能造成社會“孤獨感”的增加、使很多人迷戀於高科技的“迷幻作用”、使很多人變得越來越懶，這些變化加上失業率增加造成的巨大焦慮，都可能嚴重地增加人類心理疾患病人的增加，從而嚴重地傷害人類的幸福感。
五、人工智能對社會穩定性的威脅：失業率的增加、由於失業造成的社會的兩極分化、人工智能對人類安全的威脅、人工智能對社會心理健康的威脅、人工智能對人類在哲學上的威脅，都將對社會穩定性造成極其巨大的傷害。
可以預計，如果人類社會不對人工智能的發展盡快做出有力的管理，人類社會的生存就會麵臨前所未有的巨大危險。
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人工智能的發展戰略
可以將人工智能技術大略地分為三類，而根據類型應該采取不同的發展戰略：
一、應該重點、快速地推動對人類利遠大於弊的人工智能技術的發展。這類技術的主要例子包括：
1、“人工智能在生物醫學中應用的技術”；
2、“人工智能在教育中應用的技術”；
3、“人工智能在管理中應用的技術”。
這些技術包括對環境、能源和交通的智能管理技術、對國家和城市發展趨勢加以模擬和預測的人工智能技術、對地震等重大災害加以生物預測和管理的人工智能技術、以及對氣象生物預測的人工智能技術。
4、“輔助駕駛的人工智能技術”。
5、“特種機器人技術”。特種機器人指在有害、艱難工作環境中工作的工業機器人。
二、應該通過各種管理條例、法律法規推動對人類具有“雙刃劍”作用的人工智能技術的發展，以最大限度地發展其有利部分、而抑製其傷害作用。這類技術的主要例子包括：
1、智能製造機器人和搬運機器人技術；
2、無人駕駛技術；
3、會大量取代金融、法律工作人員的技術。
三、對人類弊遠大於利的技術，應該通過各種管理條例、法律法規加以嚴格限製和禁止。這類技術的主要例子包括：通過“腦機接口”以提高正常人智力的技術。我有一篇文章專門論述這一技術的實行將造成一係列社會、安全、法律、倫理的嚴重問題，是弊遠大於利的技術。
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人工智能對於生物醫學的意義和價值
一、人工智能可以極大地提升人類戰勝疾病的能力
隨著人口的老齡化，重大疾病病人的增加已經是造成社會和個人經濟負擔以及家庭痛苦的主要原因之一。而人工智能的應用將在多方麵顛覆性地提升人類戰勝疾病的能力：
1、最近連續在國際頂級雜誌發表的研究證明AI對皮膚癌等疾病的診斷精確性超過了醫生；
2、IBM的沃森醫療機器人已經能夠對疾病做出較準確的診斷；
3、達芬奇手術機器人可以顯著地提高手術的生物度；
4、可穿戴的生物醫療AI產品可以極大地提升人類監測自身健康水平的能力；
5、康複機器人可以有效地幫助病人康複；
6、智能機器人也將有效地陪伴病人、老人，這對很多隻有一個孩子的家庭可以提供很好的幫助；
7、醫學研究、醫藥研發、以及醫療器械研發已經到了“大數據時代”，隻有通過機器深度學習等方法才能夠有效地對醫學大數據進行全麵高效的數據分析，從而有效地發現對疾病新的診斷和治療方法、並創造出新的藥物和醫療器械。
對重大疾病診治水平的不高、醫療資源的匱乏、以及不斷加大的醫療費用已經是全球麵臨的三個重大問題。而人工智能在醫學的應用很可能可以有效地推動這三個問題的解決。可以相信，隨著人工智能生物醫學應用研究和產業化的不斷深入，相關人工智能產品將會越來越便宜、功能會越來越強，這樣將會有效地減少醫療的費用，並使人工智能產品成為醫生的得力助手。
二、人工智能在生物學中的應用將極大地提升人類研究生命本質的能力
在基因組學研究已經獲得了重大進展後，表型組學已經成為揭示生命本質的最重要的研究方向之一。而多維度、超大型的表型組數據庫的分析迫切地需要人工智能的應用。
三、人工智能的應用將有力地推動製藥業和醫療器械行業的發展
顯然，具有人工智能的醫療器械會更加精確、能力會更高。而人工智能在製藥業的應用將有力地推動新藥物靶點的發現以及新藥物的設計，也會顯著提升藥物臨床實驗大數據分析的速度和精確度。“通過對醫學大數據的發掘發現新藥物”這個方法已經被美國波士頓的一個藥物研發公司成功地應用在新藥發現上。
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人工智能在生物醫學中的應用將不會產生失業等重大的負麵作用
中國麵臨著醫療資源較嚴重的匱乏、醫生工作過於繁重等問題。據報道，中國每千人中隻有1.5個醫生，而澳大利亞每千人中有3.5個醫生。特別是在農村以及不發達地區，醫療資源更顯得匱乏。所以，人工智能在醫學中的應用將不會造成大量的醫生失業。未來在管理條例和法律法規上必須確定：“人工智能永遠是醫護人員的助手和工具”。人文關懷是醫療的一個關鍵部分，所以在任何時候醫院都需要相當數量的醫生。人工智能的應用將可以使醫生不再超負荷地工作，從而有時間給予病人更加個性化的治療、更多的人文關懷、並能夠有更多的時間開展學習和科學研究。
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在人工智能在生物醫學領域，中國具有的巨大獨特的潛力和優勢
一、中國有著全球最豐富的臨床資源，其將為人工智能在生物醫學中的應用提供最核心的資源：醫學大數據。所以，在獲得醫學大數據的潛力方麵，中國擁有著全球罕見的優勢。
二、中國人工智能企業數量、以及論文和專利數量在全球範圍內的都列最前列，這為發展“人工智能在生物醫學中的應用”的研究和產業化建立了很好的基礎。
三、中國已經擁有生物醫學研究的強大基地，具有著很強的國際化生物醫學研究的人才基礎。
四、中國已經擁有著較強大的計算機、機器人等領域的研究團隊。
從全球範圍來說，除了達芬奇手術機器人、IBM的沃森診斷機器人的技術相對較成熟外，其它技術領域都處於初始階段。如果中國聚集各方麵的優勢力量重點發展這個領域，是完全可能在較短時間中領先全球的。
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國內外“人工智能生物醫學應用”領域的發展現狀
一、IBM Watson在醫療方麵的應用主要是癌症的診斷和治療，在2016年IBM Watson健康應用還涵蓋了很多其他的領域：糖尿病等慢病、大健康、醫療影像、體外檢測、生物醫療、機器人、疾病研究治療。Watson的第一步商業化運作就是通過和紀念斯隆·凱特琳癌症中心進行合作，共同訓練IBM Watson腫瘤解決方案(Watson for Oncology)。癌症專家在Watson上輸入了紀念斯隆·凱特琳癌症中心的大量病曆研究信息進行訓練。在此期間，該係統的登入時間共計1.5萬小時，一支由醫生和研究人員組成的團隊一起上傳了數千份病人的病曆，近500份醫學期刊和教科書，1500萬頁的醫學文獻，把Watson訓練成了一位傑出的“腫瘤醫學專家”。
二、Intuitive Surgical研發成功的達芬奇機器人手術係統，已經獲得FDA批準用於成人和兒童的普通外科、胸外科、泌尿外科、婦產科、頭頸外科以及心髒手術。“達芬奇係統”是當今世界上最先進的微創外科技術平台。代表了當今世界外科手術機器人的最高水平。達芬奇機器人由三部分組成：外科醫生控製台、床旁機械臂係統、成像係統。截至2014年底，全球共有3266台“達芬奇係統”，其中美國2223台，歐洲549台，亞洲350台。
三、穀歌Deepmind健康項目主要研發運用人工智能技術挖掘醫療記錄數據的技術，該技術能夠在幾分鍾內處理成千上萬的醫療信息。作為Google公司生命科學部門的Verily Alphabet正在開展名叫”基線研究”的基因數據收集計劃，其目的是使用一些類似於穀歌搜索引擎的算法來分析是什麼原因影響人們的健康，這其中包括實驗疾病監測技術，以及可以檢測血糖水平的數字隱形眼鏡研發。
四、阿裏巴巴的ET醫療大腦采用深度學習的技術，通過海量的數據作為示例來訓練機器完成特定任務，即由計算機通過學習病例數據來提升醫術。由於可以同時處理成千上萬項任務，加上具有真正意義上的7X24小時工作能力，ET的學習進步速度遠超人類。ET醫療大腦其實就是一個開放的人工智能係統。除了阿裏雲的人工智能科學家參與，大量外部精良的算法與醫學經驗也將被吸收其中，這樣ET可以更快地成長為一名高級醫師。經過一年多的研究訓練，人工智能ET已具備多項醫療能力，可在患者虛擬助理、醫學影像、生物醫療、藥效挖掘、新藥研發、健康管理等領域承擔醫生助手的角色。ET醫療大腦已經開始和眾多的醫療機構開始合作。
五、騰訊並購的深圳碳雲智能公司計劃在未來五年中收集一百萬中國人的基因信息，通過收集的信息他們可以提供各種健康相關的建議。騰訊在2017年8月宣布了該公司AI的醫學影像產品——騰訊覓影。騰訊覓影聚合了騰訊公司內部的多個頂尖人工智能團隊，把圖像識別、深度學習等技術與醫學融合，主要開展對食管癌、早期肺癌、糖尿病性視網膜病變、乳腺癌等病種的早期檢測。
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發展“人工智能在生物醫學中的應用”這個領域的具體戰略
一、籌建“人工智能生物醫學應用研究中心”。
二、發展起多個以“人工智能在生物醫學中的應用”為核心的大型企業。企業將極其注重研發，並與大學、研究機構緊密合作。
三、運用各種激勵政策，重點招募國際一流的“人工智能生物醫學應用”研究和產業化的人才。
四、建立重大專項基金，大力推動人工智能在生物醫學領域的應用和產業化研究。
五、給予“人工智能生物醫學領域應用”這一產業的企業特殊的鼓勵和優惠政策。
最後更新：2017-11-10 04:47:10