以人工智能為代表的新一代信息技術(shù)是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的中心,人工智能賦能醫(yī)療健康即符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢,也是進(jìn)一步提高醫(yī)療機(jī)構(gòu)社會(huì)服務(wù)滿意度的新路徑。本書通過系統(tǒng)的闡述人工智能技術(shù)的發(fā)展歷程、人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,提出了人工智能背景下健康管理的理論框架、未來醫(yī)療的前景構(gòu)想和政策梳理,為讀者更好的認(rèn)識(shí)人工智能技術(shù)和大健康產(chǎn)業(yè)提供了思路和決策依據(jù)。適用于計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生、醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)W生進(jìn)入人工智能 醫(yī)療健康領(lǐng)域的導(dǎo)學(xué),醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域管理和決策人員系統(tǒng)掌握人工智能在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用前景的全面解說。
本書通過系統(tǒng)闡述人工智能技術(shù)的發(fā)展歷程、人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,提出了人工智能背景下健康管理的理論框架、未來醫(yī)療的前景構(gòu)想和政策梳理,為讀者更好的認(rèn)識(shí)人工智能技術(shù)和大健康產(chǎn)業(yè)提供了思路和決策依據(jù)。適用于計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生、醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)W生進(jìn)入人工智能 醫(yī)療健康領(lǐng)域的導(dǎo)學(xué),醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域管理和決策人員系統(tǒng)掌握人工智能在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用前景的全面解說。
我們?cè)谟钪嬷校瑫?huì)一直孤獨(dú)嗎?
2017年4月,著名物理學(xué)家史蒂芬·霍金在北京舉辦的全球移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上做了視頻演講,他說:在我的一生中,我見證了社會(huì)深刻的變化。其中最深刻的,同時(shí)也是對(duì)人類影響與日俱增的變化,是人工智能的崛起。在演講中,霍金重申人工智能崛起要么是人類最好的事情,要么就是最糟糕的事情。他認(rèn)為,人類需警惕人工智能發(fā)展威脅。因?yàn)槿斯ぶ悄芤坏┟撾x束縛,以不斷加速的狀態(tài)重新設(shè)計(jì)自身,人類由于受到漫長生物進(jìn)化的限制,將無法與之競爭,從而被取代。
我們希望人工智能的發(fā)展會(huì)是人類最好的事情。在未來,從某種意義上說,人類將互聯(lián)互通,在虛擬世界中永生,甚至借助具身智能再生。當(dāng)然這個(gè)世界是協(xié)同進(jìn)化的,很多跨時(shí)代的想法、單個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步最終會(huì)停滯在時(shí)代邊沿,如感知機(jī)沒有數(shù)據(jù)和算力支撐,也只是曇花一現(xiàn)。我們認(rèn)為期望通用人工智能技術(shù)的實(shí)現(xiàn)帶來科技奇點(diǎn)是不現(xiàn)實(shí)的,在未來很長的一段時(shí)間內(nèi),非生物智能將和人類智能一起不斷進(jìn)化,一起面對(duì)挑戰(zhàn),一起探索物理世界的極限。
具體到醫(yī)療健康領(lǐng)域,人工智能的發(fā)展將有望極大地延長我們的健康生存期,很多學(xué)者預(yù)言到2035年,有望實(shí)現(xiàn)全生命周期的健康管理,每個(gè)人從出生到死亡的所有數(shù)據(jù)將被完整記錄,這些數(shù)據(jù)包括運(yùn)動(dòng)、出行、購物、營養(yǎng)、基因、體檢、診療、用藥等。人工智能驅(qū)動(dòng)的健康管理平臺(tái)能有效地分析這些海量數(shù)據(jù),并針對(duì)性地給出健康建議。個(gè)體健康管理和公共衛(wèi)生管理將一體化發(fā)展。
本書回顧了醫(yī)療健康和人工智能技術(shù)的發(fā)展歷程,以及人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,提出了人工智能背景下未來醫(yī)療的前景構(gòu)想和監(jiān)管建議,為讀者更好地認(rèn)識(shí)人工智能技術(shù)和大健康產(chǎn)業(yè)提供思路和決策建議。
本書撰寫過程中得到了鼎晶生物蔡麗君博士的指導(dǎo),金華開放大學(xué)張俊玲老師、金華中心醫(yī)院葛邦彪主任、金華市人民醫(yī)院盛曉生博士、金華廣福醫(yī)院胡大沛主任也在本書的撰寫過程中提供了大量的幫助,提出了許多寶貴建議,在此深表感謝。
本書是浙江省哲社科重點(diǎn)課題人工智能背景下浙江省智慧醫(yī)療服務(wù)模式創(chuàng)新與對(duì)策研究的階段性研究成果。本書初稿于2024年7月完成,2025年3月根據(jù)專家意見進(jìn)一步修改,形成第二稿。本書的第二、四、五、六章由呂剛撰寫,第三章由應(yīng)華永撰寫,第一章和第五章病例分析內(nèi)容由董揚(yáng)撰寫。由于認(rèn)識(shí)局限,書中難免存在不足之處,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。歡迎讀者通過電子郵件lg2578@qq.com與我們聯(lián)系。
呂 剛 應(yīng)華永 董 揚(yáng)
2025年3月12日
呂剛,男,1978年生,畢業(yè)于浙江師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè),現(xiàn)任金華開放大學(xué)副教授、圖文信息中心主任。入選浙江開放大學(xué)312人才第一層次人才,CCF金華分部執(zhí)委、人工智能專業(yè)委員會(huì)委員。主要研究領(lǐng)域?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺,主持省部級(jí)重點(diǎn)課題1項(xiàng)、廳級(jí)課題4項(xiàng),發(fā)表論文10余篇,其中核心期刊5篇。
第一部分 基礎(chǔ)與現(xiàn)狀
第一章 醫(yī)療健康概述 3
第一節(jié) 醫(yī)療健康的概念 3
一、對(duì)醫(yī)療健康的基本認(rèn)識(shí) 3
二、醫(yī)學(xué)模式的發(fā)展 5
三、醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐形式的發(fā)展 8
第二節(jié) 臨床醫(yī)學(xué)研究常用的方法 11
一、隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn) 11
二、隊(duì)列研究 12
三、病例對(duì)照研究 12
四、橫斷面研究 13
五、系統(tǒng)評(píng)價(jià)和薈萃分析 13
第三節(jié) 醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 14
一、面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇 14
二、技術(shù)進(jìn)步對(duì)醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)的推動(dòng) 17
參考文獻(xiàn) 21
第二章 人工智能技術(shù)概述 22
第一節(jié) 人工智能的概念 22
第二節(jié) 人工智能發(fā)展史 24
一、神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型 25
二、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法 28
三、深度學(xué)習(xí)在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的突破 32
四、深度學(xué)習(xí)在自然語言處理領(lǐng)域的突破 34
五、多模態(tài)大模型 38
第三節(jié) 深度學(xué)習(xí)技術(shù)架構(gòu) 41
一、深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)軟件 41
二、深度學(xué)習(xí)的主流框架 43
三、監(jiān)督學(xué)習(xí) 44
四、無監(jiān)督學(xué)習(xí) 61
五、強(qiáng)化學(xué)習(xí) 66
第四節(jié) 當(dāng)前深度學(xué)習(xí)技術(shù)的不足之處 76
一、災(zāi)難性遺忘問題 76
二、對(duì)抗性攻擊問題 77
三、缺乏常識(shí)和推理能力問題 78
四、可解釋性問題 78
五、數(shù)據(jù)依賴問題 79
六、能源效率和成本問題 80
參考文獻(xiàn) 82
第三章 醫(yī)療健康領(lǐng)域數(shù)字化實(shí)踐 85
第一節(jié) 醫(yī)療健康領(lǐng)域數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn) 85
一、醫(yī)院主要信息化平臺(tái) 86
二、電子病歷系統(tǒng)應(yīng)用水平分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 87
三、國家醫(yī)療健康信息互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)化成熟度測評(píng) 88
四、智慧管理分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 89
五、智慧服務(wù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 90
第二節(jié) 醫(yī)療健康領(lǐng)域數(shù)字化案例 90
一、信尚安醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)解決方案 90
二、麥博病案編碼機(jī)器人系統(tǒng) 95
三、影禾醫(yī)脈一體化人工智能影像云平臺(tái) 98
四、達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng) 100
五、Honor Family居家養(yǎng)老解決方案 101
六、Discovery Health健康激勵(lì)計(jì)劃 102
七、Reach52助力基本衛(wèi)生服務(wù)覆蓋 102
參考文獻(xiàn) 103
第二部分 研究與展望
第四章 人工智能在醫(yī)療健康中的應(yīng)用研究 107
第一節(jié) 醫(yī)學(xué)影像分析 108
一、研究現(xiàn)狀 108
二、公開數(shù)據(jù)集 110
三、相關(guān)產(chǎn)品 112
第二節(jié) 計(jì)算病理學(xué) 115
一、研究現(xiàn)狀 116
二、公開數(shù)據(jù)集 117
三、產(chǎn)品與應(yīng)用 118
第三節(jié) 藥物發(fā)現(xiàn) 119
一、研究現(xiàn)狀 120
二、公開數(shù)據(jù)集 123
三、相關(guān)產(chǎn)品 124
第四節(jié) 醫(yī)療機(jī)器人 125
一、研究現(xiàn)狀 126
二、產(chǎn)品與應(yīng)用 127
第五節(jié) 疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測 130
一、研究現(xiàn)狀 130
二、公開數(shù)據(jù)集 134
三、相關(guān)產(chǎn)品 134
第六節(jié) 數(shù)字療法 135
一、研究現(xiàn)狀 136
二、產(chǎn)品與應(yīng)用 138
第七節(jié) 公共衛(wèi)生 141
一、研究現(xiàn)狀 143
二、公開數(shù)據(jù)集 145
三、產(chǎn)品與應(yīng)用 146
參考文獻(xiàn) 148
第五章 構(gòu)建面向未來的醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)模式 155
第一節(jié) 醫(yī)療健康需求將持續(xù)增長 155
第二節(jié) 預(yù)防為主的健康策略正在興起 157
第三節(jié) 精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和個(gè)體化醫(yī)療的發(fā)展 161
一、多組學(xué)研究的發(fā)展 162
二、國家級(jí)大型人群隊(duì)列的發(fā)展 167
第四節(jié) 未來醫(yī)療發(fā)展的三個(gè)階段 171
一、醫(yī)學(xué)和數(shù)據(jù)科學(xué)的深度融合 171
二、基于醫(yī)學(xué)大模型的鑒別診斷 174
三、具備具身智能的機(jī)器人醫(yī)生 182
參考文獻(xiàn) 184
第六章 人工智能倫理原則和監(jiān)管 185
第一節(jié) 人工智能倫理原則 185
一、人工智能實(shí)踐的倫理風(fēng)險(xiǎn) 186
二、人工智能倫理原則共識(shí)與挑戰(zhàn) 188
三、可信人工智能 192
第二節(jié) 醫(yī)療領(lǐng)域人工智能的監(jiān)管環(huán)境解讀 197
一、新加坡:引導(dǎo)人工智能工具負(fù)責(zé)任使用 197
二、美國:推動(dòng)支持創(chuàng)新的監(jiān)管方法的發(fā)展 199
三、歐盟:世界首個(gè)全面的人工智能監(jiān)管法規(guī) 203
四、中國:可控發(fā)展和針對(duì)性監(jiān)管 205
參考文獻(xiàn) 207