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人工智能

新型冠狀病毒疫情面前,人工智能技術(shù)能幫助我們做什么?

2025China.cn   2020年02月03日

  不同于往年的春節(jié)時(shí)的喜慶,起源于武漢的2019新型冠狀病毒(2019-nCoV)讓大家在庚子年的春節(jié)更多關(guān)注著疫情。截至2月3日14時(shí),國家衛(wèi)生健康委收到 31 個(gè)省(區(qū)、市)累計(jì)報(bào)告確診病例 17239 例,累計(jì)死亡病例 361 例,累計(jì)治愈出院 496 例;現(xiàn)有疑似病例 21558 例。與此同時(shí),走在跨學(xué)科研究前沿的人工智能(Artificial Intelligence, AI)技術(shù),也在防疫工作的各個(gè)流程中初步展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。

  然而,在這場與病毒直接對(duì)抗的攻堅(jiān)戰(zhàn)中,一個(gè)值得思考的問題是:在疫情防控一線中,人工智能技術(shù)在抗擊新型冠狀病毒肺炎疫情中究竟能夠起到什么樣的作用?

一、智能機(jī)器人參與新型冠狀病毒肺炎患者治療

  在美國第一例新型冠狀病毒患者的診療過程中,智能機(jī)器人發(fā)揮了重要的作用。

  這名三十多歲的患者最初于1月19日去急診診所,并告知醫(yī)務(wù)人員,考慮到他最近訪問中國武漢后所產(chǎn)生的癥狀,他擔(dān)心自己可能已感染新型冠狀病毒。

  隨后他被醫(yī)務(wù)人員,使用特殊的隔離小床(被稱為ISOPOD)運(yùn)送到達(dá)醫(yī)院,并在遠(yuǎn)離醫(yī)院人流區(qū)域的隔離區(qū)接受了醫(yī)務(wù)人員與智能機(jī)器人的檢查與治療。通過這一新型的傳染病診療方式,具有高度傳染性的疾病被迅速控制,并且完全沒有引起醫(yī)療人員的感染。

  在傳染病疫情防控工作中,基于人工智能技術(shù)的智能機(jī)器人的使用,將有效地避免醫(yī)護(hù)人員的感染,起到較好的隔離效果,同時(shí)也可以在物資較為緊張的時(shí)段內(nèi)大幅度減少物資的消耗,讓防疫工作更加安全、高效。

二、AI在醫(yī)學(xué)影像診斷中的應(yīng)用,可被用于新型冠狀病毒肺炎的早期篩查

  【上面四圖為CT平掃示雙肺多發(fā)磨玻璃樣陰影及條索影,病灶以雙肺下葉外帶為著】(轉(zhuǎn)載自中華醫(yī)學(xué)會(huì)放射學(xué)分會(huì)傳染病放射學(xué)專業(yè)委員會(huì)公眾號(hào))

  根據(jù)國家衛(wèi)健委發(fā)布的《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案》(試行第四版),新冠肺炎的影像表現(xiàn)為“早期呈現(xiàn)多發(fā)小斑片影及間質(zhì)改變,以肺外帶明顯。進(jìn)而發(fā)展為雙肺多發(fā)磨玻璃影、浸潤影,嚴(yán)重者可出現(xiàn)肺實(shí)變,胸腔積液少見”。

  在肺部掃描過程中,高效精準(zhǔn),采用AI人工智能定位,操作流程更簡捷,掃描效率更高,篩選診斷更多受檢者;智能胸部反向重建技術(shù),消除呼吸運(yùn)動(dòng)偽影,提供清晰圖像,早期診斷2019-nCoV。通過人工智能技術(shù)建立新冠肺炎的影像學(xué)診斷工具,用以在疑似病例中盡快排出其他病毒性感染肺炎和非感染性病變,將十分有助于新冠肺炎的早期篩查,并節(jié)約大量的醫(yī)療資源。

三、AI在藥物篩選中的應(yīng)用,可大大縮短疫苗和其他類型抗肺炎藥物的研發(fā)時(shí)間

  新型冠狀肺炎病毒輸入RNA病毒,它們的遺傳物質(zhì)是核糖核酸(RNA ribonucleic acid),不同于雙螺旋的DNA脫氧核糖核酸病毒,不是很穩(wěn)定,但是易于傳傳播。1月25日,北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的王月丹和初明研究團(tuán)隊(duì),通過自主研發(fā)的人工智能系統(tǒng)篩選出了一系列可能對(duì)治療新冠肺炎有明顯效果的藥物,其中包括氨溴索等人們常用的上市藥物。

  一般來說,在鎖定目標(biāo)分子后,人工智能技術(shù)將輔助人們從海量樣本中篩選出幾十至幾百個(gè)具備活性的候選藥物分子,通過進(jìn)一步檢測(cè)和計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的優(yōu)化,包括對(duì)不同活性分子進(jìn)行化學(xué)合成等,投入到生物測(cè)活中,重復(fù)幾個(gè)周期,就能最終篩選出合適的新藥候選分子。人工智能技術(shù)的應(yīng)用可大大縮短藥物篩選時(shí)間,并提高成功率。

  此外,國內(nèi)多個(gè)超級(jí)計(jì)算中心以及百度、阿里云等IT企業(yè)均已開放平臺(tái)并提供算力,為疫苗和其他類型新藥的研發(fā)助力。全球健康藥物研發(fā)中心GHDDI目前正與阿里云合作開發(fā)人工智能藥物研發(fā)和大數(shù)據(jù)平臺(tái),并針對(duì)SARS/MERS等冠狀病毒的歷史藥物研發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與集成,開放相關(guān)臨床前和臨床數(shù)據(jù)資源,計(jì)算靶點(diǎn)和藥物分子性質(zhì),同時(shí)及時(shí)跟進(jìn)新型冠狀病毒最新科研動(dòng)態(tài)。相關(guān)結(jié)果會(huì)實(shí)時(shí)向科學(xué)界和公眾公布,為新型冠狀病毒科學(xué)研究提供重要數(shù)據(jù)支撐。

四、AI在流行病學(xué)大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用,可準(zhǔn)確鎖定新型冠狀病毒感染者及其傳播鏈

  在本次防疫的過程中,各部門通過大數(shù)據(jù)分析和多種基于人工智能技術(shù)的流行病學(xué)調(diào)查,從航空記錄、交通信息等方面收集有關(guān)人類活動(dòng)的數(shù)據(jù),在當(dāng)前新型冠狀病毒流行的情況下,全世界的所有人都可能處于危險(xiǎn)之中。因此,如果可以使用能夠識(shí)別已感人群和易感人群的AI工具,并盡可能減少人員的流動(dòng)出行,對(duì)本次防疫工作將是十分有利的。

  此外,被感染者所攜帶病毒的人際傳播程度目前也尚不知曉,是否存在SARS時(shí)期的“超級(jí)傳播者”目前也尚無定論。通過人工智能大數(shù)據(jù),可以有效監(jiān)測(cè)已經(jīng)確診的感染者的外出史,接觸史等流行病學(xué)特征以及發(fā)病狀況,推測(cè)接觸者被感染的可能性,并追蹤被傳染可能較大的接觸人群,早發(fā)現(xiàn)早隔離,從而為破壞新型冠狀病毒的下級(jí)傳播鏈做出積極響應(yīng)。

五、AI在數(shù)據(jù)整合和信息處理中的應(yīng)用,為更多百姓和一線防疫人員提供便利

  對(duì)于百姓而言,如何正確預(yù)防此次疫情是他們最為關(guān)心的焦點(diǎn)話題。今年新冠病毒肺炎出現(xiàn)以后,各個(gè)搜索引擎承擔(dān)了大量的內(nèi)容對(duì)接工作。針對(duì)大家最關(guān)注的幾類問題,例如新型冠狀病毒肺炎的臨床表現(xiàn)、病毒的傳播途徑、如何預(yù)防等,各大搜索引擎一方面與國內(nèi)權(quán)威專家聯(lián)動(dòng),對(duì)問題進(jìn)行解答,希望幫助用戶正確認(rèn)識(shí)疫情;另一方面融合知識(shí)圖譜等人工智能技術(shù),可以更好地理解用戶的需求,將疫情、防護(hù)相關(guān)的權(quán)威答案,以直接、便捷、友好的方式呈現(xiàn)。此外,與地圖相關(guān)APP的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)也提升了疫情地毯式排查的效率,進(jìn)一步幫助各個(gè)一線工作者鎖定重點(diǎn)防控區(qū)域和目標(biāo)。

  在整個(gè)防疫過程中,人工智能技術(shù)也在資源調(diào)度上起著非常關(guān)鍵的作用。在數(shù)據(jù)整合和信息處理中的應(yīng)用,一方面有助于醫(yī)療資源和各類社會(huì)資源的合理分配,另一方面也將合理預(yù)測(cè)疫情的整體發(fā)展趨勢(shì),以便國家和地區(qū)在政策層面上做出及時(shí)響應(yīng)。

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