《明日医学》:如何让AI生吞活剥资讯之余,对革新健康医疗有具

来源  :   Z派生活     2020-06-10 20:02:09

2020-06-10

癌症的病程发展,基本上是个资讯工程问题

九十九号建筑的极深处,在一个摆满监视器的无窗空间里,伊凡.塔洛波夫(Ivan Tarapov)正在做摄护腺肿瘤的3D观测,在一张张新完成的电脑断层摄影图片中愈挖愈深,为的是规划出合宜的放射线治疗计画。而隔壁的实验室中,迪丝妮.谭(Desney Tan),医学资讯工程专家,则正忙着自电子捕蚊陷阱中把蚊子刮出来,而后将继续研究其中的兹卡病毒或其他病原体。不过,此处却无人穿着白袍,护士与医师在哪里?这里也没有病床,取而代之的是一排排紧邻的伺服器,走廊墙上则挂着比尔.盖兹的肖像。

九十九号建筑,四层楼高,长宽各一百公尺,坐落于邻近西雅图的针叶林中,这里不是医院,而是微软的研发总部。该集团近期内已安排数千名科学家投入各种新颖的研究专案中,同时也有许多专家正研拟着新的事业模式,但这些心力投注的方向与Windows、Word与Excel愈来愈无关,反而经常与癌症、干细胞,以及治疗法与药物相关。「真的很令人振奋,好期待,简直不知在医学方面会有什幺样的发展,我的老天。」彼得.李(Peter Lee)说,他是微软研发团队的负责人,网路安全领域教授,并且是隶属美国国防部的顶尖研究学者。他本是个严肃冷静的资讯工程师,但只要一提起医学相关话题,他的兴奋之情就会溢于言表:「医学已经成熟到可以掀起革命了!」而这都要拜数位化之赐,感谢科技的进步。

微软以「Healthcare NExT」为名在医学方面投注心力,为的不外乎「促进健康医疗系统的转型」,彼得.李说。期望在努力之下,医学研究能持续向前发展,医疗照护因新式疗法而得到改善,医师有机会使用新设备,并从而减轻患者与政府的财务负担。该集团已有数十个相关专案进行中。有些是很实用的,例如新式语音辨识系统,方便医师在检查过程中,将观察心得同步口述输入电脑,免去事后再听录音打字的工作。而有些则是较具前瞻性,有如医学登月计画,眼光放在个人医疗的未来,将诊断以及为每人量身打造的疗程,植基于基因组分析上。微软研究人员称之为「计算癌症」(computing cancer),即运用电脑战胜癌症:新式演算法将助医疗人员更加了解造成疾病的根源,机器智慧使得基因组分析日趋完美,药物的鸡尾酒式调配更加精进,而新式资讯工程处理法则将破解基因密码,并将如电脑软体般加以编辑。

「我们若能控制与调节癌症,这种病就会变得跟其他慢性病一样,问题就解决了。」雅思敏.费舍(Jasmin Fischer)说。她是英国剑桥大学(University of Cambridge)教授,与微软有密切的合作。那还要多久才能到达这种地步呢?「我想,某几种癌症应该五年内便可办到,但十年之内一定能全面适用。届时我们就非常可能会有个无癌症的世纪。」这是癡人说梦吗?还是头壳坏去?绝对不是,克里斯多福.毕修普(Christopher Bishop)说。他是微软英国剑桥研究实验中心负责人,资讯工程教授,英国皇家学会(Royal Society)成员,世界级的人工智慧专家。「我觉得,这根本就是微软的拿手绝活,因为我们在资讯工程方面有丰富的经验,而癌症的病程发展,基本上是个资讯工程问题。」

微软许多专案的发展,是因人工智慧的进步而向前推进,「这是电脑发明以来,资讯科学领域转变最剧烈的一次。」毕修普说。「资讯科学发生了动摇根本的核心变化:软体不再由人一手打造,而是会自行从所吸取的资讯中学习与发展。」听起来好像没什幺,但在接下来几年中,我们便会察觉到其无所不在的影响,「可以说,我们生活中各方面都会有所改变。」毕修普又说。所以当务之急便是:如何让此软体与机器在生吞活剥无数资讯之余,能真正更加理解这世界,并具体作为革新健康医疗体系之用?而这个就是荷泛.彭恩(Hoifung Poon)的工作了,他是资讯工程博士,微软的基础科学研究员,常把这种话挂在嘴边:「医学是很不明确的,但智慧型机器终于可以改变这种状态。」

彭恩负责「汉诺瓦计画」(Project Hanover),该计画的目标是研发供精準医学使用的人工智慧。微软所跨出的第一步,是教导机器阅读,让机器也能理解文字,因为大多数的医学知识是以文字形式呈现:数十亿篇章的科学文献内,蕴藏了无数生物发展过程、治疗机制与临床试验资讯。目前最大的资料库里,已存有两千七百万份医学论文可供数位存取阅读。全球还有上千上万的癌症研究,其研究成果也陆续公开发表中。但谁有办法读完这幺多内容呢?「只有机器办得到。」彭恩说。

微软已建立了一个公开且可自网路进入的人工智慧系统:医师填入不同的搜寻项目,例如蛋白质与某种药物名称,软体就会开始爬梳所有文献,找出现有相关资讯再加以组合。该软体不仅要有秒刷庞大资讯量的能力,还得有办法正确诠释以下这种句子:「p70(S6)激酶参与人类免疫缺陷病毒gp41包膜蛋白在人类单核细胞IL-10上调的作用。」

未来,在机器的支援之下,医师要为个别病人拟定更精準的医疗计画,应该会更加便利。尤其,经由基因组分析来进行个人化癌症疗法,将愈来愈可行。然而,目前仍只有少部分病人受惠,因为工程实在太浩大:通常需要一打以上的专家来共同研拟治疗计画,而且这些人还得掌握目前所有科学进展才办得到。况且也并非所有治疗法都已成熟。为了更清楚描绘这景况,彭恩展示了一张皮肤癌病患的照片,该病患全身都已布满了肿瘤。下张照片,则是其个人化癌症疗法的成果,全身肿瘤几乎都已消失。但第三张照片,肿瘤却都又回笼,治疗后数週,癌症又突变了。

因此,医师只好不断以不同的药物组合,来对付这些突变再突变的癌症。但是,到底该如何为每个人找到那个正确的组合呢?数以百万的病患?目前,核准使用的癌症治疗有效成分约有两百种,并有一千两百种相关药物临床试验发展中。任何两种成分的组合都可得出十万种可能性,若随意组合三个成分以上就逼近三亿种。而製药工业目前惯用的方法,也就是一种一种组合慢慢去试验,实在无效率到让人绝望的地步。彭恩看到了其中的「瓶颈」,正是机器可以突破与拓展的地方。输入了病患基因组与癌症类型资料的智慧型软体,在遍览医学文献后,便可提出可能会有最佳疗效的药物组合建议。「期望从此以后,寻寻觅觅新疗法只需数月,而非一个世纪。」彭恩说。

至于这个愿望可否实现,微软正与奥勒冈的骑士癌症研究所(Knight Cancer Institute)合作进行试验。该所医师多年来不断尝试治疗白血病的各种新组合,现存药物可有一万一千零二十六种组合疗法,过去两年他们已试了一〇二种。微软的机器将其余约一万种组合扫了又扫,并为目前进行中的试验,提供各种适合的鸡尾酒疗法建议给肿瘤专家参考。对于微软来说,这只是人与机器合作的新世界开端,中程目标是希望能改变整体医学现况:「我们期望能打造出一种有助于决策的系统,」彭恩说,「一种能评估所有资讯的机器,为的是能给予专家建议,并且经由与人互动的过程继续学习。」

微软的主管级人物老是不断强调,他们所做的一切并非想取代医师,而是由机器来「代劳繁琐的工作,以减轻医师的工作负荷」,哈达丝.碧特恩(Hadas Bitran)说,她是微软以色列分公司的人工智慧专家。她教导机器与人交谈。她的部门研发出一种「虚拟健康医疗助手」,目前已有许多医院进行测试中。病患有不舒服症状时,可上医院网站寻求谘询,只是与其对话的并不是医院护士,而是电脑。该机器已被餵入就诊相关资讯,并可进入所有医疗资料库中搜寻。

测试内容约略如此:

「我的腿会痛。」患者写道。而机器则以一张腿部的图片回覆:「哪里痛?」

「小腿肚。」

「若以一到十来形容痛感,有多痛?」

「七。」

「什幺时候开始痛的?」

「星期日。」

「您刚搭了长途飞机吗?」

「是的。」

「有呼吸急促吗?」

「有。」

接下来还有一些就诊时的相关问题:您目前怀孕吗?抽菸吗?是不是运动时受的伤?

最后,该软体决定:「您可能有血栓,请立刻来就诊。」同时该机器也自行编列了一个病历号码,并自动把蒐集到的资讯传送给看诊医师,也可应要求将家庭医师那里的所有电子病历一併送达,滑鼠一按就可开放。

这种应用软体能存取的个人资讯愈多,愈能运作良好。其实,这原则适用于数位化医学的整体发展:未来医学将被DNA分析资料、所有病历档案,以及愈来愈庞大的临床试验与研究专案资料库推着往前迈进。

微软推出线上app应用软体「Healthvault」,以健康医疗保管箱概念,提供大家将所有敏感医疗资讯储存于云端的管道,无论是正式的医师诊断报告,或仅是智慧型手机上的计步资讯都可存,并可选择开放某些资讯供医师或保险公司使用。Google与苹果也有提供类似的应用软体,这些科技巨人估计,病患可能会想把X光片储存在自己存放相片与电子邮件的同一地方。这样既简单又方便,也是数位世界消费者最终所重视的。

Google与Facebook在个人资讯处理方面虽然常为人诟病,但其使用者人数仍然与日俱增。两个集团都信誓旦旦地说,会尽速自过往资讯使用与安全的错误中学习经验,然后反转局面,让自己成为当今无人能及,最能保证资讯保存安全的专家。「我们有两个基本诉求:大家应该要自行保有医疗资讯,并且可随时存取与收回。」微软研发负责人彼得.李说。

不过,真有人愿意把攸关性命的资讯,全部交付在某个集团手中吗?万一,帐号被骇怎幺办?而且,谁知道它们背地里把我们的资料拿去做了什幺?这种以个人资料为基础的预防医学,也就是Verily、微软与其他科技集团正在进行的模式,对于我们的个资与敏感资料来说,实在具有莫大的潜在危险。二○一五年时,美国安泰医疗保险公司就曾被骇,七千九百万笔病患资料遭殃。泰瑞莎.佩顿(Theresa Payton),白宫前首席资讯长,目前为网路资讯安全公司Fortalice执行长,也曾预测健康医疗资讯将会愈来愈受骇客青睐。这幺说来,难道最好把所有医疗资讯通通撤下吗?

只是,唯有让医师能更快速、更全面地掌握所有资讯,灌输学习型机器足够多的资料,并且从而产生更多资讯可供使用,科技医疗的伟大愿景才有可能实现:包括新式药物、个人化疗法,更健康的人生等等。而这一切,值得牺牲个人资料去获得吗?诸如此类的质疑不断有人发声,感到愈来愈迫切,而随着医学与生物学继续进步,相关论战想必只会愈演愈烈。

相关书摘 ▶《明日医学》:「合成器官」首先可行的是肝脏,人工心脏就困难多了

书籍介绍

本文摘录自《明日医学:终结绝症×订製基因×永生不死,迎接无病新世纪》,宝鼎出版
*透过以上连结购书,《关键评论网》由此所得将全数捐赠联合劝募。

作者:汤玛斯.舒兹(Thomas Schulz)
译者:林琬玉

是基因科技新时代的黎明时刻,抑或是击溃社会正义的黑暗时代?
——关键就在于我们抱持何种态度,以及对这场医疗革命的认识多寡!

治癒阿兹海默症、战胜癌症、多活数十年⋯⋯
基因操控、製造人工器官、把人脑与机器连结⋯⋯
《星际争霸战》、《艾莉塔》不再是空谈
运用新技术解码并重写命运的未来,近在咫尺

在硅谷,这个向来被视为孕育超凡理念、改变世界发展的完美温床,一场撼动人类生命的重大变革已铺天盖地袭来:这回是医学发展上的一波新高峰。科技巨擘如Google、微软、Facebook和IBM,以及无以计数的新创公司,藉由演算法、人工智慧与大数据分析等快速发展的新技术,正争相致力于为个人量身打造完美的诊疗方法,除了要在这个全球商机上兆的领域夺得一席之地,更要引领众人前往一个更健康且更长寿的无病时代。

《明镜週刊》驻硅谷特派员汤玛斯.舒兹,以独家管道深入硅谷祕密研究实验室与工作现场,汇集超过150次以上的访谈内容,以观察入微的细腻笔触带领读者由浅入深,一窥这个当红产业的独家内幕:

抗病之战:影像辨识、AI深度学习、免疫疗法的跃进,不仅让阿兹海默症、帕金森氏症、癌症等绝症的治癒之路出现一丝曙光,以往模糊难辨的心理疾病也能藉由大数据分析、穿戴装置更加精确有所进展。基因编辑:治癒失明、订製宝宝、遏止传染病……只需要运用「CRISPR」这把便宜又简单的「基因剪刀」,人类想一手掌握自己的完美进化已不是梦,甚至还能製造出符合需求的实验鼠,让临床研究进程跨进一大步。人工器官:影集《西方极乐园》中所呈现的3D列印技术,若能使用在医疗领域上会是何种光景?人体器官组织都能人工製造,不必再苦等适合的捐赠器官;更有研究人员正努力製出合成精子、卵子,未来生命很可能完全于实验室中诞生。脑机共生:用说的太麻烦,直接心电感应如何?硅谷工程师致力研发可植入大脑的晶片或穿戴式大脑数据机,撷取脑中的语言讯号并转换成文字,不仅能够协助瘫痪、失明、语言障碍患者沟通,也可以更精确地与电脑交流。长生不老:我们是否能拜未来医学之赐而青春永驻?藉由寻找隐藏在年轻血液之中,和老化相关的生物标记,或是运用干细胞让身体重开机,也许未来人人都能健康地活到两百岁。

作者不仅在本书中阐述各种彷彿来自幻想的先进技术,说明未来医学将为我们每个人带来何种机会与风险,更不忘大声疾呼,众人应一併思索与面对那些随之而来、在政经与医疗政策方面的各方冲击与挑战:这场医疗革命将导致未来疗程更加客製化,其费用却也将愈发高昂;基因编辑得以让婴儿免于先天疾病的伤害,但是否会产生副作用却未可知;为了让治疗更加精确而提供的个资,是否有被滥用的疑虑?道德底线该设在何处?遥望未来,无论是政府、企业或个人,都得去设想不断进化的医疗技术将产生的冲击与课业,唯有调整至正确的发展方向,才能自这个即将开展的医疗新世界中受益。

《明日医学》:如何让AI生吞活剥资讯之余,对革新健康医疗有具Photo Credit: 宝鼎出版

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