从计算机技术诞生之初，人类就一直在探索通过计算机程序系统来给人看病。最活跃的技术主要是应用智能计算机程序系统——“专家系统”，根据医学领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题。然而由于规则难以编写，医学又充满了不确定性，在“专家系统”思想指导下目前比较成功的“看病程序”也不是很多，而且只能处理非常狭窄的专业问题，比如，帮助医生对住院的血液感染患者进行诊断和选用抗菌素类药物进行治疗的MYCIN系统。

现在发展较为成熟的是IBM研发的超级计算机Watson，它的思想是“机器学习”，它是一款强大的AI（Artificial Intelligence，中文：人工智能）平台。就在5月12日，据国外媒体报道，IBM周三宣布，与英国奥尔赫儿童医院(Alder Hey Children's Hospital)达成为期三年的合作伙伴关系，将利用其Watson超级计算机来分析和改进患者的医疗护理水平。人工智能将会如何提高诊疗的准确率？嘉兴市第二医院副院长宗酉明在接受HC3i中国数字医疗网的记者采访时表示，人工智能的应用首先最重要的一点是标准化、程序化和科学化，当有一天差异化的问题解决了，那么人工智能发挥出来的功能将难以想象。

嘉兴市第二医院副院长 宗酉明

“Watson”采用了哪些技术？

自2007年始，IBM公司20多名研究员花了4年心血开发出一款人工智能系统，并以IBM创始人托马斯·J·Watson的姓命名。Watson拥有了理解自然语言和精确回答问题的能力。

Watson的硬件方面是由90台IBM Power 750服务器组成的集群服务器，这里面共计有2880颗Power7处理器，以及16TB内存组成。

软件方面，Watson是由Java和C++写成，并且采用Apache Hadoop框架做分布式计算，还有Apache UIMA (Unstructured Information Management Architecture) 框架、IBM DeepQA软件和SUSE Linux Enterprise Server 11 操作系统。

Watson储存了数百万的文档资料，包括字典、百科全书、新闻、文学以及其他可以建立知识库的参考材料。Watson的硬件配置可以使它每秒处理500GB的数据，相当于1秒阅读100万本书。

Watson在拿到一个问题后，会进行一系列的计算，包括语法语义分析、对各个知识库进行搜索、提取备选答案、对备选答案证据的搜寻、对证据强度的计算和综合等等。

Watson的主要技术原理是通过搜寻很多知识源，从多角度运用非常多的小算法，对各种可能的答案进行综合判断和学习。其中的一个关键步骤就是评价备选答案的可靠性，从关键字、地理位置、类型等多个维度对答案的可靠性进行检测和量化的评价。

 2011年，鉴于“Watson”听得懂人类语言，可以通过询问病人的主诉、病史，通过人工智能技术、对自然语言的处理和分析技术，凭借从各个渠道搜集到的信息和数据，迅速给出诊疗参考意见。研发人员向“Watson”逐一提供一名虚拟眼疾患者的情况，视力模糊、有关节炎家族病史、住在康涅狄格州、怀有身孕……“Watson”提出了不同诊断结果，包括葡萄膜炎、白塞氏病、莱姆关节炎等。据测算，Watson的诊断准确率达到73%。

“Watson”的商业化应用

除了与英国奥尔赫儿童医院(Alder Hey Children's Hospital)建立合作关系之外，美国德州大学安德森癌症中心、梅奥诊所(Mayo Clinic)、 泰国康民国际医院、凯特林癌症中心(MSK)、纽约斯隆-凯特林医院、克利夫兰诊所等医疗科研机构有业务合作。

此外，“Watson”也有在保险公司和医药企业进行商业化的应用。2011年，美国最大的健康险公司Wellpoint与IBM签署了一项协议，“Watson”的主要任务就是帮助Wellpoint负责复杂病例的护士完成工作，同时审查医疗服务提供者的医疗请求。

2015年7月，美国药品零售商CVS Health与IBM达成合作，将利用预测分析和“Watson”认知计算，改善对慢性病患者的护理管理。CVS Health在全美共有7800家药店，该机构将与IBM联手优化共同开发的技术，以适用于在一系列慢性病领域的使用，如高血压、心脏病、糖尿病、哮喘、肥胖症等。

2015年12月，生物制药公司诺和诺德将与IBM旗下沃森健康(Watson Health)合作为糖尿病人开发“虚拟医生”，为患者提供胰岛素用量等治疗建议。这家丹麦糖尿病治疗机构希望使用IBM的沃森超级计算机平台分析糖尿病患者的健康数据，并帮助其治疗疾病。

强生也与IBM沃森健康达成协议，共同开发“虚拟教练”，为那些接受膝盖移植手术的患者提供服务。

宗酉明认为：“药企需要做药物临床效果或者不良反应的观察，不断地进行评估，数据的收集和处理，模型的建立等等，需要处理大量的数据，如果人工计算可能需要三个月或者半年，计算机只需要几个小时就可以完成。

两个“Watson” 的启示

Watson作为人工智能平台，知识储藏量以及吸收速度远远超过人类，而且可以通过技术手段保证这些知识永远不会“遗忘”，诊断准确率可以得到一定保证，同时作为机器可以一直作业不需要“休息”。虽然功能如此强大，但是医学是一门涉及生物学、病理学、统计学等学科的科学，人工智能也是在计算机科学、控制论、信息论等多种学科研究的基础上发展起来的一门综合性很强的交叉学科，医学诊断专家系统在上世纪70年代也已经开始研究、开发和应用，人工智能是否已经可以代替医生的工作下诊断呢？由此，不得不提到另一个“Watson”。

提到“Watson”，大多数人会联想到由IBM公司开发的人工智能系统，但是医学史上还有一位著名的“Watson”就是在1953年和英国生物学家克里克一同发现了DNA分子的双螺旋结构的美国科学家Watson，他们发现脱氧核糖核酸（DNA）是由4个被称为碱基的较小分子通过不同的反复排列，组成了人体的所有基因。

人工智能系统Watson的计算处理的速度非常快，但是处理的难度比不上美国科学家Watson提出的DNA分子双螺旋结构的配对原则：DNA分子双螺旋结构包括腺膘呤(A)、胸腺嘧啶（T）、鸟膘呤（G）、胞嘧啶（C）四种碱基，尽管配对方式只有两种，但是由于碱基对不同的排列顺序而构成了DNA分子的多样性。而人工智能系统Watson作为现代的电子计算机技术，采用的是二进制，只使用0、1两个数字符号，所以它只需要处理两个数字及其组合。

由此，可以看出生物学上的难度远远比计算机学上的难度要大得多。“现在来看，人工智能对传统诊疗模式的影响还没有完全凸显。随着时间的发展和技术的进步，最终人工智能一定会起到主导作用，但是还需要花很长的时间。目前诊疗的规范化和标准化虽然有一定的进步，但是还有一定的问题：地区之间、医疗机构之间都有很大的差别，比如嘉兴市的几所医院之间就诊疗的标准、结构化的流程等方面就有很大的差异，这种医疗发展现状就导致人工智能很难在短时间内就会对传统的诊疗模式产生实质性的影响。”宗酉明说道。

现在的医学图像普遍是以数字互连的格式保存起来的。DICOM格式已经成为一种国际标准，绝大部分的硬件和软件制造商在存储和传输所有的医学成像模态图像时已经被认可，网络设施和互联网也允许为全球的各种健康和保健机构提供相应的医学影像数据库共享和技术联合开发。嘉兴市第一医院与中国电信天翼云合作,于2015年5月22日率先在全国将医学影像云存储项目落地，患者的医学影像资料实时传送并存储在中国电信内蒙古基地云资源池,解决了医院影像大数据的存储，可以随时读取、查阅，宗酉明介绍：“下一步，可能还会尝试在‘云存储’里建立病人的‘个人影像档案’，病人在不同医疗机构的影像资料都可以放进自己的‘个人影像档案’里。‘云存储’也可以更好地接轨国际，比如患者到国外就医，只要经授权验证允许，也可以直接从‘云存储’里读取病人所有的影像资料。此外，也准备利用‘云存储’中的大数据进行数据分析，希望可以利用计算机来分析病因、诊断病情。”

 “Watson出来之后，可以告诉我们至少在大数据的处理上，技术上绝对没问题。对医学、生物学来讲，DNA基因组学数据也是非常庞大，通过大容量云计算之后，可能会发现一些规律，对人的一生的健康管理，可以根据基因组数据对疾病进行预测和及早干预。”宗酉明说：“医生和医疗机器人的关系需要辩证地看，技术的发展速度非常快，甚至快于医学的发展速度，迟早会影响医生的行为。无论是什么疾病，通过对健康数据进行统计、分析、建模，肯定能得出一定规律，对医生会有帮助直至指导。机器人会替代医生，机器人永远都不会替代医生，这些话说得都可能为时太早。”

中国版的“Watson”什么时候会出现？

2016年3月1日，在2016 IBM论坛上，IBM大中华区董事长陈黎明宣布：IBM认知商业战略在中国正式落地。目前已经和国际制药巨头辉瑞以及国内语音识别公司科大讯飞合作国内项目。IBM与辉瑞的合作主要集中于糖尿病、心血管病等慢性病的研究，希望建立符合中国人群特征的慢性病风险预测模型，改善疾病预测，提供个性化诊疗建议。

Watson已经来到中国，那么中国版的“Watson”什么时候会出现？宗酉明认为：“中国要想出现Watson要解决的首要问题就是数据元标准要统一，定义、规范、处理方式、计算口径等等都要统一起来。”

足够的信息是医疗领域做大数据分析的基础，但是我国的数据质量还不足以支撑“Watson”级别的科研需求。目前积累的数据数量及质量都存在较大的问题，尤其是各个医院的医疗信息、软件及硬件服务都各自独立，缺乏合理的接口，数据元标准也不统一。我国目前还没有一个足以支撑人工智能全面应用的完整的医疗信息化标准体系，大量医疗数据都沉睡在医院系统里。

受访人简介：

宗酉明，医学博士，主任医师。在担任嘉兴市第一医院副院长期间坚持“云、大、物、移”的医院信息化建设发展理念，在院内搭建了私有云计算池。2015年5月与中国电信合作，率先在国内开创性实现医院影像资料的公有云存储。相关研究的国家发明专利1项，发表论文3篇。现任嘉兴市第二医院副院长。