麻省理工學(xué)院教授：醫(yī)療行業(yè)機(jī)器學(xué)習(xí)起步晚，未來將實(shí)現(xiàn)跨越式提高

今天，越來越多匯總數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)分析工具，以及聯(lián)邦法規(guī)對(duì)于信息的強(qiáng)制要求等，使機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。醫(yī)療機(jī)器學(xué)習(xí)具有巨大的潛力，能幫助臨床醫(yī)師、醫(yī)生和研究人員從現(xiàn)有數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，從而提升醫(yī)療效率，改善醫(yī)療質(zhì)量。機(jī)器學(xué)習(xí)大致可分為監(jiān)督學(xué)習(xí)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)兩種類型，它們各自在醫(yī)療領(lǐng)域都有不同的具體應(yīng)用。
John Guttag是麻省理工學(xué)院教授，并擔(dān)任計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)推理研究小組的組長。該小組致力于計(jì)算技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，目前的項(xiàng)目包括預(yù)測不良醫(yī)學(xué)事件、預(yù)測病患對(duì)治療的具體反應(yīng)、無創(chuàng)監(jiān)測和診斷工具，以及遠(yuǎn)程醫(yī)療等。動(dòng)脈網(wǎng)（微信：vcbeat）梳理了Guttag教授的觀點(diǎn)，一起了解這兩種機(jī)器學(xué)習(xí)類型對(duì)于醫(yī)療機(jī)構(gòu)的意義，以及應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的必要條件。

Guttag認(rèn)為，即使目前機(jī)器學(xué)習(xí)的影響力尚未對(duì)產(chǎn)業(yè)形成沖擊，但其潛力是非常巨大的。在其基礎(chǔ)階段，機(jī)器學(xué)習(xí)涉及到從數(shù)據(jù)中查找那些不易看到的信息。例如：將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于感染寨卡或其他病毒的患者數(shù)據(jù)中，從已經(jīng)發(fā)生的事件中找出治療的佳方案，并將其用于未來的相關(guān)救治。
通常情況下，人們利用機(jī)器學(xué)習(xí)來構(gòu)建推理工具。它可以幫助研究者從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，使其能夠在新的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來時(shí)，從數(shù)據(jù)中推斷出一些有用的信息。與人類的直覺不同，機(jī)器學(xué)習(xí)完全是由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的。
下面讓我們分別來了解監(jiān)督學(xué)習(xí)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)對(duì)于醫(yī)療的重要性。
監(jiān)督學(xué)習(xí)

在監(jiān)督型的機(jī)器學(xué)習(xí)中，數(shù)據(jù)和與數(shù)據(jù)相關(guān)的一些結(jié)局是已知的。以寨卡病毒為例，如果研究者擁有所有感染寨卡的患者信息，他們就能知道哪些產(chǎn)婦的小孩有先天缺陷。從中，研究者們便可以建立起一個(gè)模型，計(jì)算出感染寨卡產(chǎn)婦生下先天缺陷寶寶的可能性。當(dāng)然，產(chǎn)婦的年齡也是影響寶寶健康的因素之一，但在機(jī)器學(xué)習(xí)的模型中，人們都會(huì)生成一個(gè)標(biāo)簽，標(biāo)記產(chǎn)婦的各種細(xì)節(jié)和寶寶健康與否。所以，監(jiān)督學(xué)習(xí)的特點(diǎn)就是將人們感興趣的結(jié)局貼上標(biāo)簽。
無監(jiān)督學(xué)習(xí)
另一方面，無監(jiān)督學(xué)習(xí)則沒有任何標(biāo)簽。在無監(jiān)督學(xué)習(xí)中，研究者試圖從剛剛得到的數(shù)據(jù)中推斷出隱藏的結(jié)構(gòu)。例如，初初拿到一堆醫(yī)療數(shù)據(jù)時(shí)，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)患者們都很“相似”。通常來說，無監(jiān)督學(xué)習(xí)的好處是人們能從中發(fā)現(xiàn)意想不到的信息。因此，在由于某種原因無法將數(shù)據(jù)標(biāo)簽化時(shí)，無監(jiān)督學(xué)習(xí)便非常有用。
機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用前景
機(jī)器學(xué)習(xí)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)中發(fā)展快的技術(shù)。由于近年來，醫(yī)療機(jī)構(gòu)持續(xù)將研究重點(diǎn)傾向大數(shù)據(jù)分析、醫(yī)學(xué)與人口健康，機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能和認(rèn)知計(jì)算都將越來越有價(jià)值。
雖然IBM、谷歌、微軟等科技巨頭一直不斷將其新技術(shù)推向市場，但在機(jī)器學(xué)習(xí)方面已經(jīng)取得重大進(jìn)展的則是金融服務(wù)、零售等行業(yè)，且該趨勢已持續(xù)了大約10年。從這方面來說，總是對(duì)于新技術(shù)抱著觀望態(tài)度的醫(yī)療行業(yè)，的確是起步太晚了。
醫(yī)療行業(yè)在新技術(shù)應(yīng)用上面臨諸多挑戰(zhàn)，其中之一便是獲取新技術(shù)與將新技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療實(shí)踐之間的巨大時(shí)間差。正因?yàn)槿绱?，Guttag正致力于敦促主要醫(yī)療機(jī)構(gòu)更積極地將機(jī)器學(xué)習(xí)融入現(xiàn)在的工作流程中。正如其所說，“人們應(yīng)該用今天的技術(shù)來做今天的事情。機(jī)器學(xué)習(xí)是項(xiàng)了不起的技術(shù)，在未來幾年一定會(huì)為醫(yī)療行業(yè)帶來巨大的變化。”
機(jī)器學(xué)習(xí)茁壯成長的必要條件
Guttag和他的學(xué)生正與麻省總醫(yī)院（MGH）密切合作，致力于將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于臨床工作流程，以降低醫(yī)院感染。對(duì)于Guttag來說，醫(yī)療系統(tǒng)中的一個(gè)小小轉(zhuǎn)變都比10篇紙上談兵的論文更管用。他們在MGH的工作正在有條不紊地進(jìn)行，并有望在1年內(nèi)降低醫(yī)院的院內(nèi)感染率。Guttag希望在成功后，能將其做法移植推廣到其他醫(yī)療組織。
當(dāng)今的醫(yī)療機(jī)構(gòu)有更多有效的信息收集技術(shù)，而聯(lián)邦政府對(duì)于數(shù)據(jù)獲取的強(qiáng)制規(guī)定也讓醫(yī)院不得不公開一些一度保密的數(shù)據(jù)，如感染率等。
臨界質(zhì)量是讓機(jī)器學(xué)習(xí)可以用于實(shí)踐的必要條件。例如，一家小醫(yī)院無法深入利用其電子病歷數(shù)據(jù)。以往，只有極少數(shù)醫(yī)院有足夠的數(shù)據(jù)來有效地部署機(jī)器學(xué)習(xí)。但是現(xiàn)在情況不同了。首先，醫(yī)療系統(tǒng)越來越壯大，獨(dú)立醫(yī)院很快將成為明日黃花。而伴隨著醫(yī)療系統(tǒng)的增長，跨系統(tǒng)的匯總數(shù)據(jù)集也越來越多。
另一個(gè)必要條件是正確的專業(yè)知識(shí)。機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)于專業(yè)知識(shí)的要求很高，它不像其他較為成熟的技術(shù)，即使對(duì)專業(yè)知識(shí)一知半解也能進(jìn)行傻瓜式操作。就目前的情況來看，計(jì)劃部署機(jī)器學(xué)習(xí)的機(jī)構(gòu)要么必須自身有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，要么就花錢聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)顧問。當(dāng)然，現(xiàn)在有些私人技術(shù)對(duì)于醫(yī)院實(shí)施機(jī)器學(xué)習(xí)非常有用，也可以考慮購買。
許多公司宣稱自己在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域有秘密武器。IBM的沃森是其有創(chuàng)新力的一次創(chuàng)舉，已經(jīng)在醫(yī)療領(lǐng)域、金融領(lǐng)域和餐飲領(lǐng)域進(jìn)行了嘗試；谷歌除了擁有一些非常有價(jià)值的技術(shù)，還在公共領(lǐng)域發(fā)布了大量的工具。在未來，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)會(huì)變得越來越好，并有望實(shí)現(xiàn)跨越式提高。