文章僅限註冊會員閱讀
close

打敗智力競賽冠軍後,機器人將取代醫生?

0

文 / Miggy Chang

蘋果的 Siri、微軟的 Cortana,或 Google的 OK Google 都是日常生活中常接觸到的人工智慧,人們在閒暇時將它們當作聊天對象,並驚艷於它們能在短時間內對問題進行快速檢索並解答的能力。近年來,隨著人工智慧科技不斷「自我提升」,觸角也伸向了更專業的領域。

人工智慧大放異彩

人類和機器人,究竟誰比較聰明?至今尚未有明確定論。當人工智慧於 1956 年在達特茅斯會議 ( Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence) 首次問世,IBM 始終致力耕耘此一領域,如 1997 年的 Deep blue 擊敗當時的國際象棋冠軍 Garry Kasparov,另一人工智慧 Waston 於 2011 年美國哥倫比亞廣播公司的 Jeopardy!智力問答比賽中,戰勝最高獎金得主 Brad Rutter 和連勝紀錄保持人 Ken Jennings, Watson 因此一戰成名。根據 IBM 官方表示,「 Watson 是目前地球上唯一能在 3 秒內回答 Jeopardy! 問題的電腦,速度足以媲美全世界最強的人類參賽者。」2016 年,人工智慧 AlphaGo 在南韓首爾舉行的圍棋大賽中擊敗世界棋王李世乭,震驚全球,才讓人們開始思考,不斷自我進化的人工智慧是否有一天能在更高度專業的領域 (如醫療) 占有一席之地 ?

Alphago 對戰世界棋王李世乭,來源:http://news.ltn.com.tw/news/world/breakingnews/1633197

Alphago 對戰世界棋王李世乭,來源:http://news.ltn.com.tw/news/world/breakingnews/1633197

Watson 在醫療領域的應用

近年來,它最新的成就是在 2016 年 8 月 8 日的日本東京大學, Watson 在 10 分鐘內比對 2,000 萬份癌症研究論文,診斷出一位讓群醫束手無策的 66 歲女性罹患罕見的白血病,並提出適當的治療方案,最後該患者也順利痊癒出院。

在太平洋的彼端,位於紐約、歷史悠久、規模龐大的私立癌症中心之一的 Memorial Sloan-Kettering Cancer Center 也利用該院的腫瘤數據來訓練 Watson 的機器學習能力,以提高其在癌症診斷的預測和分析能力。 Watson 是一台擁有人工智慧且不斷更新數據的超級電腦,可透過學習大量的醫學論文,處理龐大的醫療健康數據,在有限時間內協助醫生尋找合適的治療方法、藥物、臨床實驗和醫學影像。近 40 年來,臨床決策支援系統不斷致力於改善臨床醫生知識的侷限,減少人為疏失,幫助病人找到最佳治療決策。一般來說,臨床決策支援系統包含診斷輔助工具( Diagnostic Support Tools)和治療輔助工具(Treatment Support Tools)。優秀的決策支援工具需要在短時間內整理相關數據,迅速得到結果,若是人工作業則通常需要幾小時或幾天來處理數據。現在透過 Watson 系統,只需要幾分鐘即可處理完畢。如此降低時間成本的特質,在治療過程中可大幅減少醫療人員負擔,讓醫療人員有更多時間與病人互動;在藥物的使用方面,則能減少藥物浪費,提升整體治療成效。

IBM 的 Watson ,來源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:IBM_Watson.PNG

IBM 的 Watson ,來源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:IBM_Watson.PNG

延伸閱讀:人工智慧在健康產業的應用:先找到最好的問題 !

像人類一樣思考-能處理結構性資料與自然語言

其實,Watson 的革新與優勢並非來自新的演算法,而是利用類似人類分析事物的步驟 (1.觀察現象與證據 2.提出假設 3.評估假設的正確性 4.決定與採取適合的反應),同時透過進行大量的資料分析,快速處理龐大的統計數據,以尋求正確的答案。與一般電腦不同的是,一般電腦只能處理特定結構的資訊,如存在特定資料庫與數字化的資料數據。但 Watson 除了處理結構性資料,還能處理非結構性資料,即解讀自然語言(如:文獻、研究報告、網路資料等),而現代 80% 的資料是屬於這類型,並將兩者結合,互相比對找出答案,一旦發現潛在的有效解決方法,便會開始核對資料庫以確認答案的可信度。

Watson 產出答案的決策過程 (圖片來源:http://www.ibm.com/developerworks/library/os-ind-watson/)

Watson 產出答案的決策過程 (圖片來源:http://www.ibm.com/developerworks/library/os-ind-watson/)

Watson 如何回答問題 (如上圖 1 所示):

  1. 將自然語言收集彙整後,產生一個可用來進行搜索的問題;
  2. Watson 利用嵌入式搜尋引擎,搜索大數據資料庫來尋找相關文件;
  3. Watson 將搜索結果彙整成自然語言,產生可能的解答(假設): (a) 對每個假設, Watson 構建並啟動搜索及收集證據支持此假說; (b) Watson 的嵌入式搜尋引擎為每一個假設搜索論據; (c) 總結搜索結果,對每個結果進行評分; (d) 對每個假設的支持論據, Watson 都給予評分。 4.最後將所有的假設輸出一張答案列表,回饋給使用者。 (Reference:作者:袁鈞濤( Michael J. Yuan), Ringful Health 首席科學家。)

Watson 於高專業領域的表現

Watson 作為一個發展中的人工智慧系統,在實際應用時仍需要現實世界的大數據作為建模和改善基礎。 IBM 董事長兼執行長 Ginni Rometty 在 2015 年財報中表示,以 Watson 為代表的認知系統,不同以往以程序事先定義的計算系統,Watson 透過學習現實世界的數據、資訊、知識、經驗等來自我發展。因此,Watson 想要進一步工程化與產品化,就必須與外部系統互通,因為要將這樣的能力擴大運用在醫療、金融、法律和學術界等其他領域時,須運用高度的專業能力及更複雜的語言詞彙。目前,法律界已出現第一位人工智慧的律師 ROSS, 而 Watson 也同時應用於打擊網路犯罪。

Watson 除了協助東京大學與 Memorial Sloan-Kettering Cancer Center,也與麻省理工學院( MIT)及哈佛大學布羅德研究所合作,用五年的時間,蒐集全美約一萬名匿名病人的腫瘤基因數據,先讓研究員分析,再由 Watson 整理歸納這些數據,協助研究人員找出癌症病患產生抗藥性的真正原因。
於 2016 年底, IBM 與奎斯特診斷公司 (Quest Diagnostics) 宣布合作,發布了結合認知計算與腫瘤基因體定序功能的 Watson Genomics,透過將患者腫瘤的 DNA 排序,以尋求更好的個人化醫療。此舉將過去需耗費龐大人力、物力與時間的作業,交給 Waston 處理。該專案開始在紐約市區的 Memorial Sloan Kettering 和 Columbia-Presbyterian 醫院進行,約 200 名患者參與。和以往只能針對 30-50 個基因的小型精準醫療專案不同,IBM 紐約基因體中心此次要探究包括全基因體定序約 22,000 基因的不同面相,同時,這也是 Watson 首次廣泛地提供資料給醫生及病患使用。

另外,IBM 和 Memorial Sloan Kettering共同開發的 IBM Watson 腫瘤解決方案 (Watson for Oncology),在印度的瑪尼帕爾醫院 ( Manipal Hospital) 針對 638 位乳癌患者,由兩個腫瘤研究團隊將病患資料輸入 Watson for Oncology 中,分析 Watson 的判讀結果與腫瘤聯合討論會 (Tumor Board) 提出之治療方案的差異,同時比較兩者所花費的時間成本。 Watson for Oncology 輸出的決策結果分為三部分:建議之治療方案、可參考之治療方案以及不建議之治療方案。結果發現,Watson for Oncology 在建議與可參考之治療方案的判讀和腫瘤聯合討論會的判讀具有 90% 的一致性,在非轉移性病灶 (nonmetastatic disease) 判讀有 79% 的一致性,而在轉移性病灶之判讀只有 46% 的一致性,在三陰性乳癌 (triple-negative breast cancer, TNBC) 的判讀一致性是 36%,HER-2 陰性乳癌則是 35%。「這項實驗不是為了比較誰的正確性更高,所以我們並沒有決定兩者的優劣。」研究人員在記者會上說明,並表示在決策時間的比較上,腫瘤聯合討論會平均需要 20 分鐘來決定治療方式,但若對病情更加熟悉後,可縮短至約 12 分鐘,而 Watson 僅需 40 秒即可分析數據並做出決策。其中一位成員 Somashekhar 進一步表示,人工智慧的確有助於個人化醫療的發展,但它只是輔助,並不會取代醫療人員,因為人的多元特質 (personal factors) 有助於靈機應變。癌症研究專家 Mark Leiser 也曾說道:「Watson for Oncology 雖然是個具有潛力的認知運算工具,能針對各種臨床與研究的設定進行深度評估,但它的角色仍屬於顧問諮詢,無法取代真正的臨床診斷與醫病關係。」

漸趨成熟的人工智慧與無限的商機

儘管目前 Watson 仍無法歸類為強人工智慧 (Strong AI),也無法完全取代人類,但 Watson 能快速分析數據並依其重要性做排序,協助人類更有效率地分析與做決策。當然 Watson 也不可能完全正確,但它的優勢在於能從錯誤中學習,且學後永不遺忘。隨著每三年就成長一倍的龐大醫療數據,與相關認知解決方案及雲端科技 (Watson Health Cloud) 的快速發展,人工智慧這個年輕且可塑性高的市場將會不斷地發展下去。甚至,有分析者看好 Watson 未來能創造出智慧決策的商業模式,該市場也預計在 2025 年可望達到 2 兆美元的規模,相當值得期待。

延伸閱讀:機器人也可以當科學家?明天,我們還會有工作嗎?

©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因線上版權所有 未經授權不得轉載。合作請聯繫:service@geneonlineasia.com

參考文獻:
1. IBM Watson Health and Broad Institute Launch Major Research Initiative to Study Why Cancers Become Drug Resistant
(https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/51032.wss)
2. The world’s first artificially intelligent lawyer was just hired at a law firm
(http://www.businessinsider.com/the-worlds-first-artificially-intelligent-lawyer-gets-hired-2016-5)
3. Artificial intelligence in medicine is promising, but doubts remain
(http://www.businessinsider.com/artificial-intelligence-in-medicine-is-promising-but-doubts-remain-2016-8)
4. Study: IBM Watson agrees with cancer docs on treatment options 90% of the time
(http://www.fiercebiotech.com/medical-devices/study-ibm-watson-agrees-cancer-docs-treatment-options-90-time)
5. IBM’s Watson Now Fights Cybercrime in the Real World
(https://www.wired.com/2016/12/ibm-watson-for-cybersecurity-beta/)
6. IBM: In 5 years, Watson A.I. will be behind your every decision
(http://www.computerworld.com/article/3135852/artificial-intelligence/ibm-in-5-years-watson-ai-will-be-behind-your-every-decision.html)
7. IBM Watson Genomics from Quest,Watson Genomics from Quest (http://www.ibm.com/watson/health/oncology/genomics/)
http://fortune.com/2016/10/17/ibm-watson-quest-diagnostics-genomics/
8. IBM and New York Genome Center’s new cancer tumor repository aims to revolutionize treatment
(https://www.washingtonpost.com/news/to-your-health/wp/2016/02/25/ibm-and-new-york-genome-centers-new-cancer-tumor-repository-aims-to-revolutionize-treatment/?0p19G=c&cm_mc_sid_50200000=1482298692&cm_mc_uid=78467324914914816240254&utm_term=.685ce8c5c5c5)

首圖來源:
www.the-blockchain.com/2016/04/06/ibm-to-bring-watson-to-blockchain-technology/

Share.

Leave A Reply