很多人都對華生（Watson）這名字不陌生，《神探福爾摩斯》里始終陪伴主角夏洛克的退役軍醫(yī)。未來某天，當(dāng)你走進(jìn)醫(yī)院診室的時候，也許真會碰到“華生醫(yī)生”,但他不是福爾摩斯的“好基友”,而是IBM研發(fā)的超級計算機(jī)——電腦醫(yī)生Watson.因翻譯習(xí)慣變化，在中國，它通常被叫做沃森。動脈網(wǎng)的這篇文章詳細(xì)講述了沃森的“家世”.
 

    沃森是誰？

    沃森是自2007年開始，由IBM公司的首席研究員David Ferrucci所領(lǐng)導(dǎo)的DeepQA計劃小組開發(fā)的人工智能系統(tǒng)，它是20多名IBM的研究員四年心血的結(jié)晶，并以IBM創(chuàng)始人托馬斯 J 沃森的姓命名。因為科學(xué)家們的努力，沃森擁有了理解自然語言和精確回答問題的能力。

    2011年，沃森在美國一檔老牌綜藝節(jié)目“危機(jī)邊緣”里打敗了最高獎金得主布拉德·魯特爾和連勝紀(jì)錄保持者肯·詹寧斯，從此進(jìn)入人們的視野。

    根據(jù)IBM的資料顯示，沃森的硬件方面是由90臺IBM Power 750服務(wù)器組成的集群服務(wù)器，這里面共計有2880顆Power 7處理器，以及16TB內(nèi)存。軟件方面，沃森是由Java和C++寫成，并且采用Apache Hadoop框架做分布式計算，還有Apache UIMA （Unstructured Information Management Architecture） 框架、 IBM DeepQA軟件和SUSE Linux Enterprise Server 11 操作系統(tǒng)。

    沃森為什么如此聰明？

    沃森竟然可以在益智類電視節(jié)目中戰(zhàn)勝人類，它是如何做到這么聰明的呢？

    沃森儲存了數(shù)百萬的文檔資料，包括字典、百科全書、新聞、文學(xué)以及其他可以建立知識庫的參考材料。沃森的硬件配置可以使它每秒處理500GB的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于1秒閱讀100萬本書。

    據(jù)IBM中國研究院的張雷博士的介紹，沃森在拿到一個問題后，會進(jìn)行一系列的計算，包括語法語義分析、對各個知識庫進(jìn)行搜索、提取備選答案、對備選答案證據(jù)的搜尋、對證據(jù)強(qiáng)度的計算和綜合等等。沃森的主要技術(shù)原理是通過搜尋很多知識源，從多角度運(yùn)用非常多的小算法，對各種可能的答案進(jìn)行綜合判斷和學(xué)習(xí)。其中的一個關(guān)鍵步驟就是評價備選答案的可靠性，從關(guān)鍵字、地理位置、類型等多個維度對答案的可靠性進(jìn)行檢測和量化的評價。

    沃森的歷程？

    2011年，IBM公司說，鑒于“沃森”聽得懂人類語言，可以通過詢問病人的病征、病史，使用人工智能技術(shù)、對自然語言的處理和分析技術(shù)，憑借從各個渠道搜集到的信息和數(shù)據(jù)，迅速給出診斷提示和治療意見。

    此后，美聯(lián)社的記者親自體會了機(jī)器人醫(yī)生沃森如何為病人診斷，研發(fā)人員向“沃森”逐一提供一名虛擬眼疾患者的情況，視力模糊、有關(guān)節(jié)炎家族病史、住在康涅狄格州、懷有身孕……“沃森”提出了不同診斷結(jié)果，包括葡萄膜炎、白塞氏病、萊姆關(guān)節(jié)炎等。據(jù)測算，沃森的診斷準(zhǔn)確率達(dá)到73%.

    2011年，美國保健服務(wù)提供商Wellpoint公司與IBM簽署了一項協(xié)議，這是沃森獲得的第一份工作。沃森的主要的任務(wù)是幫助Wellpoint負(fù)責(zé)復(fù)雜病例的護(hù)士完成工作，同時審查醫(yī)療服務(wù)提供者的醫(yī)療請求，以及后期在腫瘤臨床試驗中的應(yīng)用。Wellpoint 總裁也提到，在未來，沃森也許還可以獲取病人病歷及其他方面的信息，然后綜合反饋給醫(yī)生，以提高醫(yī)生的診斷速度。

    2014年，德州大學(xué)安德森癌癥中心與IBM合作打造“登月計劃”,該項目通過采用IBM沃森技術(shù)來消除癌癥。安德森癌癥中心是美國排名第一旦被全球公認(rèn)的最好的腫瘤醫(yī)院，該中心的腫瘤學(xué)專家顧問（Oncology Expert Advisor）由沃森認(rèn)知計算系統(tǒng)驅(qū)動，旨在整合安德森癌癥中心的臨床醫(yī)生和研究人員的知識。這個OEA系統(tǒng)將幫助臨床醫(yī)生制定、觀察和調(diào)整癌癥患者的治療方案。

    IBM沃森技術(shù)還將簡化和標(biāo)準(zhǔn)化患者的病歷、實驗室數(shù)據(jù)和研究數(shù)據(jù)的收集、整合上提供幫助，使得搜集到數(shù)據(jù)整合到安德森癌癥中心集中的病人數(shù)據(jù)庫，然后進(jìn)行鏈接可以被高級分析技術(shù)進(jìn)行深度分析。

    除了安德森癌癥中心外，梅奧診所（Mayo Clinic）也在通過IBM沃森進(jìn)行概念試驗，以更快速、高效地給患者提供合適的臨床試驗。在任何給定的時間里，梅奧診所都能夠進(jìn)行超過8000項人體研究試驗。但由于沒有足夠的人參與報名使得很多的臨床試驗都無法完成，不管是在梅奧診所還是在其它地方都如此。IBM和梅奧診所正擴(kuò)大沃森的知識語料庫，納入梅奧診所及ClinicalTrials.gov等公用數(shù)據(jù)庫，同時訓(xùn)練該知識庫分析病人記錄和臨床試驗條件提供合適的匹配。

    泰國康民國際醫(yī)院采用IBM沃森認(rèn)知計算在曼谷研究中心提高癌癥治療質(zhì)量，并在16個國家的機(jī)構(gòu)進(jìn)行病例評估。醫(yī)院承諾未來5年將使用與凱特林癌癥中心（MSK）共同開發(fā)的Watson for Oncology技術(shù)。該系統(tǒng)將有助醫(yī)生利用醫(yī)療證據(jù)、學(xué)術(shù)研究、MSK廣泛的臨床技術(shù)以及每名患者的記錄給癌癥人制定有效的治療方案。

    此外，紐約斯隆-凱特林醫(yī)院、克利夫蘭診所也和沃森有著業(yè)務(wù)合作。

    企業(yè)方面，Johnson &Johnson通過提供IBM沃森閱讀和理解詳述臨床試驗結(jié)果的科研論文，利用獲取結(jié)果制定和評估藥物治療方案及其它的治療方式。借助這種知識，Watson Discovery Advisor可以幫助科學(xué)家鑒定對于藥物樣本是否有任何不良的基因檔案。

    相之前比較研究，需要3個人進(jìn)行平均花10個月來收集準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，才能夠開始進(jìn)行分析。Johnson &Johnson團(tuán)隊希望能夠通過沃森直接從醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)快速地綜合有用信息，可以開始直接詢問數(shù)據(jù)方面的問題。

    據(jù)透露，IBM美國本月剛剛重組，公司劃分為7大部門，其中之一為醫(yī)療部門，該部門就是以沃森為核心。

    醫(yī)療行業(yè)人工智能的發(fā)展

    其實早在沃森之前，有關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)就在開發(fā)相關(guān)的“電腦醫(yī)生”的項目。

    上世紀(jì)70年代，美國匹茲堡大學(xué)的研究人員開發(fā)了用于診斷普內(nèi)科復(fù)雜病癥的軟件“快捷醫(yī)療參考”,這款醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)收集了4300種臨床表征，能夠診斷超過600種疾病，經(jīng)過系統(tǒng)程序運(yùn)算，提高快速診斷的可能性。

    1972年，美國斯坦福大學(xué)開始研制MYCIN系統(tǒng)，74年基本完成并投入應(yīng)用。MYCIN是許多抗生素藥名的后綴，這是一個幫助醫(yī)生診斷住院的血液感染患者、并選用抗菌素類藥物治療的專家系統(tǒng)，至今仍頗具代表性。

    80年代，美國麻省總醫(yī)院開始開發(fā)和完善DxPlan項目。DxPlan所涵蓋的知識領(lǐng)域包括內(nèi)科各?？频亩鄶?shù)疾病及臨床表征，主要以IBM的個人電腦為程序開發(fā)工具。使用者可向電腦咨詢下一步應(yīng)作何種檢驗及測試，以最少的花費(fèi)得到最多的信息。

    2010年秋，“伊莎貝爾保健系統(tǒng)”在美國佛羅里達(dá)州的奧蘭多保健醫(yī)院聯(lián)網(wǎng)使用，為醫(yī)生提供可靠的診斷和治療建議，一些經(jīng)驗較少、臨床實踐不多的醫(yī)生能從該系統(tǒng)獲得幫助。不過，伊莎貝爾只能通過與多功能醫(yī)院保健系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)才能使用，使用速度較慢，價格也頗為昂貴。

    到2013年，電腦醫(yī)生沃森登上醫(yī)療舞臺，它既是癌癥診斷專家，又是醫(yī)療服務(wù)利用情況管理的專業(yè)人士。從此，計算機(jī)輔助診斷翻開新的一頁，正式邁入“沃森時代”.

    根據(jù)市場研究公司Insight Research的數(shù)據(jù)，未來6年內(nèi)，美國衛(wèi)生保健行業(yè)將會在信息產(chǎn)業(yè)投入690億美元。有消息稱，英特爾和思愛普已經(jīng)開始與加州大學(xué)伯克利分校的研究人員合作，開發(fā)具有競爭力的醫(yī)用超級計算機(jī)。

    電腦醫(yī)生真的可靠嗎？

    沃森作為電腦醫(yī)生，有著與生俱來的優(yōu)點——它的知識儲藏遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類且永遠(yuǎn)不會遺忘，診斷準(zhǔn)確率高且可以一直出診不用休息，雖然這看起來很振奮人心，但仍然還需面對各種質(zhì)疑。

    《**》作家、斯坦福醫(yī)生亞伯拉罕-維蓋瑟說：“沃森也許可能成為我們身邊一個聰明的伙伴，但是我從病人以及親戚朋友那里聽到的不是缺乏技術(shù)，恰恰相反是技術(shù)泛濫。” 沃森項目組的馬蒂-科恩認(rèn)為，沃森只是一個輔助工具，如果醫(yī)生不愿意改變，那么沃森也是無法改變醫(yī)療行業(yè)的。他說：“有些技術(shù)確實改變了醫(yī)療，它們提供了從前沒有的治療方法，但是IT不是這樣，我覺得IT只是推動者。”

    克勞斯-彼得·阿德拉森是維也納醫(yī)科大學(xué)一名計算機(jī)科學(xué)家，同時也是《人工智能醫(yī)學(xué)》雜志的總編。在他看來，類似沃森的電腦醫(yī)生，究其本質(zhì)而言，其實就是一個搜索引擎，可以回答用自然語言提出的各種問題。隨著時間的推移，電腦雖然也會總結(jié)自己的錯誤，但它們從醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)和案例研究中獲得的知識很空很泛，對醫(yī)務(wù)人員來說，這些知識在臨床環(huán)境中不一定非常具有價值。

    行醫(yī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是處理數(shù)據(jù)這么簡單，病人和家屬的情緒撫慰，在實踐中把握細(xì)微差別，學(xué)習(xí)掌握不確定性，無論哪一點，都離不開人類醫(yī)生。最廣博的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)和最頂尖的處理能力，都無法教會一臺電腦如何像人類醫(yī)生那樣愛護(hù)病人。

    沃森不是萬能的，雖然他現(xiàn)在已經(jīng)名聲在外，但是它畢竟只是一個醫(yī)生助理的角色，電腦醫(yī)生的設(shè)想還需要走很長的路。或許今后，人機(jī)協(xié)作才是發(fā)展的最終方向。