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人工智能对医疗的帮助汇编(三篇)

发布时间:2023-09-22 18:13:59

绪论:一篇引人入胜的人工智能对医疗的帮助,需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文,供您参考和学习。

人工智能对医疗的帮助

篇1

人机大战1∶4的比分让相当多的人感到失望和悲观,还有人感到了恐惧,认为人工智能战胜人和主宰人类社会的时代已经开启。

然而,即便“阿尔法围棋”最终以5∶0的大比分大胜李世石,也不意味着人工智能主宰世界和人类被奴役时代的到来,理由也并非只是“阿尔法围棋”是人类设计出来的,而是因为,“阿尔法围棋”其实开启了人类利用人工智能的新时代,准确地说,是拓宽了让人工智能为人类干活的新天地,并有可能深入而广泛地让人类文明迅速发展。

“阿尔法围棋”是靠深度学习、蒙特卡洛树搜索算法和自我进化三招战胜人类棋手的,这三大功能也是人类驾驭人工智能为人类服务的途径。由于人工智能能够自我学习,学习能力会越来越强,而且搜集和贮存的数据会越来越多,将会在更多的方面成为人的助手或替代人的工作。例如,除了替代一些体力劳动以及低级岗位外,会学习的人工智能还会接手一些需要创造性、技术性和复杂运算的工作。此外,在各个领域的新产品的研发、预测分析、推广等方面,人工智能也能产生巨大的作用,创造不可估量的效益。

设计“阿尔法围棋”的深度思想公司(Deep Mind)的CEO杰米斯・哈萨比斯提出了人工智能的通用性,即通用人工智能,这种智能与人类专家协作可以解决和处理更多需要智慧才能解决的问题,如诊治疾病,处理气候变化、能源、基因组学、宏观经济学、金融系统、物理等方面的几乎所有问题。哈萨比斯称,人类想要掌握的学科越来越复杂,即使是最聪明的人,穷其一生也难以掌握其中一个领域。如果将“阿尔法围棋”看成一个能够自动将非结构化信息转化为可用知识的过程,那么通过筛选泛滥的数据得出合理的观点就指日可待。研究人员正在努力研究的是一种可以解决任何问题的人工智能超级解决方案。

具体而言,如果“阿尔法围棋”的自我学习能力、大数据存储和分析功能应用到医药领域,将诞生一种新的医疗和医药模式,即智能医疗(有人称智慧医疗,但由于智慧似乎为人类所特有,以人工智能为基础的新型医疗称智能医疗更好)。

智能医疗是指通过打造健康档案区域医疗信息平台,利用最先进的计算机和互联网技术,实现患者与医务人员、基础研究(医学和药物研究)与临床治疗、医疗机构、医疗设备之间的互动,逐步达到信息化防治疾病和健身强体的目标。

例如,通过无线网络,使用掌上电脑便捷地联通各种诊疗仪器,医务人员能随时掌握每个病人的病案信息和最新诊疗报告,随时随地快速制定诊疗方案;在医院任何一个地方,医护人员都可以登录距自己最近的系统查询医学影像资料和医嘱;患者的转诊信息及病历可以在任意一家医院通过医疗联网方式调阅;任何科学研究,包括医学和与医学相关的物理、化学等领域的研究最新成果能在互联网上及时公布等,让诊断、治病和用药以及公众的保健得到最有效、最迅速、最适宜、最廉价和最科学的处理。

智能医疗的具体表现

以“阿尔法围棋”为例,可以知道什么是智能医疗。

研发出“阿尔法围棋”的深度思想公司并非只是专注于让“阿尔法围棋”与人类棋手过招,而是注重把人工智能通过学习解决实际问题的能力贯穿应用到医学领域。2016年2月深度思想公司就已经了在医护领域使用的深度学习程序――深度思想健康(Deep Mind Health)。这是一款手机应用程序(APP),包括“识别风险病人”(Stream)和“早期临床护理管理”(Hark)两个模块。

这种手机应用程序当然也是一种人工智能,它们需要学习和帮助医护人员监护一些表面上不严重但实际很危险的病人,或者一些急性发病者。例如,深度思想健康的“识别风险病人程序”可以及时发现急性肾衰竭高风险病人,以便让医生及时治疗并改善对病人的护理。这个程序是通过检读血液检查报告,以辨别哪些病人存在风险。结果表明,有25%的急性肾衰竭死亡可以通过这个程序避免。“早期临床护理管理程序”则能帮助医生制定治疗方案和采取行动。使用该项程序能避免38%的患者病情恶化。

当然,这些只是人工智能开发和应用的冰山一角。实际上,在医药领域利用计算机技术和人工智能最早和进展较大的是药物的研发与监控。计算机和人工智能对于药物的研发在很多方面都起到了作用,如研发新药、老药新用、药物筛选、预测药物副作用、药物跟踪研究等。这实际上已经产生了一门新学科,即药物临床研究的计算机仿真(CTS)。

一种新药的开发一般估计需要15年时间,耗资10亿美元,但最近的估计是可能耗资40亿~120亿美元,还不能保证成功。因为,除了要求新药要有疗效外,还需要安全性的保障。如何监控和预测药物的副作用或不良反应就成为研发一种新药或老药新用的重要保证。

对于传统的药物研发来说,一种药物必须经过动物试验和人体的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期临床试验。而且,即便Ⅲ期试验后批准上市,还有Ⅳ期临床研究,即新药上市后进行的临床研究,而且一类新药要求进行2000个病例的IV期试验。这也是造成药物研发周期长、费用高的重要原因。

但是,在今天有了计算机程序,特别是以“阿尔法围棋”为代表的能自我学习的计算机程序(软件),就为人们提供了一个检测药物的人工智能安全专家。首先是在新药筛选时可以获得安全性较高的几种备选物质。当很多个甚至成千上万个化合物都对治疗肝癌显示出某种疗效,但又对它们的安全性难以判断时,便可以利用“阿尔法围棋”的策略网络和评价网络,以及蒙特卡洛树搜索算法来挑选最具有安全性的化合物,成为新药的最佳备选者。

同样,对于尚未进入动物和人体试验阶段的药物,也可以利用类似“阿尔法围棋”这样的人工智能来检测新药的安全性。因为,每一种药物作用的靶向蛋白和受体都并不专一,如果作用于非靶向受体和蛋白就会引起副作用。类似“阿尔法围棋”的程序可以通过对既有的数千种已知药物的副作用进行筛选搜索,以判定一种药物是否会有副作用,或副作用的大与小以及最小,由此选择那些副作用概率最小和实际产生副作用最小的药物进入动物和人体试验,就会大大增加成功的概率,节约时间和成本。当然,利用“阿尔法围棋”等程序还可模拟和检测药物进入人体内的吸收、分布、代谢和排泄、给药剂量-浓度-效应之间的关系等情况,让药物研发进入快车道。

大数据和信息共享

大数据和信息共享同样是智能医疗的核心。信息共享成为智能医疗的重要性在于,全球的科研人员只有科研共享,才能对各种危害人们健康的疾病和顽症,如艾滋病、癌症等进行有效的治疗,挽救人们的生命。这一点在突发公共卫生事件,尤其是暴发危害人们生命的疾病时,具有重大的作用,例如最近在南美爆发的寨卡病。

由于医护人员对寨卡病的发病机理、传播途径和危害胎儿和孕妇的机理并不清楚,对待这种疾病既无有效的药物,也没有疫苗,因此需要更多更新的研究结果来指导防治疾病,而对于最新研究信息的共享,则有助于指导全球医务人员和公共卫生专业人员,并通过医护人员向公众提供科学的防治方法。

正是在寨卡病的防治上,信息共享得以突破。现在,美国威斯康星大学麦迪逊分校病毒学家康纳研究团队用寨卡病毒感染猴子进行试验,并在网上公开了首批数据。这一行为改变了过去研究人员只是在学术期刊发表研究结果和数据的传统做法。美国研究人员在网上的是2016年2月15日他们将寨卡病毒注射进3只印度恒河猴体内获得的血液、唾液和尿中所检测到的病毒数量的原始数据。这些数据能让每个人都看到,并且每天都会更新研究结果。

此次康纳等人首先在网上公布动物试验的数据意味着,生物医学已经正式踏入智能医疗门槛。与此同时,中国研究人员也借寨卡的防治和研究而跨入智能医疗和大科技的门槛。中国疾控中心与江西省疾控中心、浙江省疾控中心、军事医学科学院等单位合作,分别对寨卡病毒感染病例血液和尿液标本中的寨卡病毒基因组进行了全面解析,获得病毒全基因组序列,并到网上。

这种科研的资源共享显然为人们认识寨卡病的病理、研制药物和疫苗奠定了基础。而且,基于对不同来源的寨卡病毒特点的认识,将进行针对性的药物和疫苗研发。例如,中国疾控中心和江西省疾控中心合作测序的寨卡病毒基因组有10676个碱基,与目前在美洲的流行病毒株具有高度同源性。但是,浙江省疾控中心测序的寨卡病毒核酸序列与太平洋岛国法属波利尼西亚地区报道的病毒基因组序列高度同源,而与中国其他省份报告的输入病例的病毒核酸序列存在差异。

不过,美国研究人员在网上公布恒河猴试验的数据还具有更多的意义。寨卡病是一起非常紧急的公共卫生突发事件,所有人都在与寨卡病毒赛跑,也与时间赛跑。除了不应让科学家的竞争成为保密理由而延缓对寨卡病的认知和防治外,还要意识到,对人的研究有很多伦理限制而无法获得相应的数据和知识。

由于寨卡病毒感染的形式和机制在人和恒河猴体内相似和相同,研究人员能通过向猴子体内注射不同剂量的寨卡病毒而获得该病有价值的第一手相关信息。科学家能对怀孕恒河猴体内的羊水反复取样,以判断寨卡病毒能否以及多染胎儿。这些数据一方面不可能从人身上快速且合乎伦理地获取到,另一方面也可能因此而延误人们对寨卡病毒是否导致小头儿等的认知。

有了对恒河猴的研究结果,并且能在网上,就能较快地获得诸如寨卡病毒是否与小头儿关联的确切信息和机理,例如,正在发育的胎儿可能何时会被寨卡病毒侵袭而导致出生缺陷,也就能为人们提供防治的线索和方式。

此外,由于世界一些国家反对动物试验,尤其是反对用灵长类动物进行医学试验的呼声越来越大,浪潮越来越高。欧洲一些国家,如德国已经在减少灵长类动物的医学试验,美国国立卫生研究院(NIH)也已决定结束其下属一家实验室存有争议的猴子试验,并终止了对黑猩猩侵入性试验的经费支持。

在这样的情况下,美国研究人员在网上公布寨卡病毒感染猴子的数据就更具有意义,因为这是在实现一个共同的目标,资源共享能让那些并没有进行动物试验的研究人员了解动物试验的情况和数据,也就会减少使用灵长类动物进行试验。

当然,大科技时代的资源共享也会让科研人员产生疑虑,其中最核心的是,研究成果的界定和归属,以及其他研究人员是否采信网上的动物和其他研究数据及结果。

对于第一个问题,也许可以用网上公布的时间来判断一项研究结果的最早时间和进行研究的科研人员,至于对网上公布的研究结果的采信与否,可能会随着大科技时代的进展由实践做出回答。无论其他研究人员是否采信网上公布的结果和数据,都会进行验证,因此,可能会有效地检验网上公布的研究结果。

患者也要利用智能医疗

一般而言,智能医疗通常指的是计算机、大数据和互联网+如何让医生和专业机构对病人的疾病诊治更准确和更科学,让人们既能看病有效,又能少花钱。

例如,现在飞利浦公司设计了一个智能软件飞利浦健康套件数字平台,希望将消费者、患者和医疗服务人员三方进行串连,在互联的护理领域进行尝试。这个平台是一个基于云技术的开放安全平台,能够收集和分析从健康手表、血压计、耳式体温计和身体分析仪等多个设备源头的健康数据。医生也可以在第一时间了解到患者的情况并做出医疗判断和治疗方案,从而大大降低医疗成本和漏诊误诊的发生率。

智能医疗的另一个维度是患者和家属,以及需要保健的正常群体,他们也需要大数据和智能分析来选择自己所需的诊治疾病的方式和程序,以及正常人需要选择的保健措施。

在这方面,利用大数据设计成智能软件,为患者和公众提供就医和保健的信息也格外重要。现在,美国已经出现了主流医院评价平台的智能软件,供广大公众选择。这个平台对美国近5000家医院、约14万医生以及16个医疗领域的137家专业医院排名。这个排名对医院声誉、患者存活率、患者安全性以及其他医疗相关指标在内的数十项评价指标进行综合排序,由第三方公司或组织进行多方位、多元化评价,更加关注医疗产出以及患者满意度。如此,这种智能平台可以向公众提供他们可以选择和信赖的医院进行就诊和治病。

现在,中国对医院和医生的评价还是采用最普遍的医院等级划分标准(3级10等)。医院评审分级标准包括医院的规模、技术水平、医疗设备、管理水平、医院质量等5个标准,但由于其他评审内容设置缺乏直观指标,容易量化的硬件标准(床位、科室设置、医疗设备、人员配备等)成为划分医院等级的决定因素,暂时未能考虑医院的综合医疗效果、患者存活率、患者安全性等。

篇2

利用人工智能诊治疾病是人类一个雄心勃勃的计划,而且,这一计划早就有一些初步结果,例如2007年,美国国际商业机器公司(IBM)就推出了人工智能软件――沃森医生(Watson)。现在,人们特别希望利用人工智能去征服某些严重危害人们生命和健康的疾病,如癌症,而且也已经进入实践,并且有不小的收获。

要让人工智能诊治癌症,第一步需要人工智能有像人一样的感知,即知道周围的环境,尤其是生物体和人的机体环境,什么是正常的机体,什么是异常的机体,甚至是癌变的机体,尤其是只具有微小变化的机体,例如,只有几个发生癌变细胞的乳腺或肺。

第二步是,人工智能不仅要感知正常和异常机体的不同,还要理解为何有这样的不同,是癌变引起的不同,还是其他疾病引起的不同。最后第三步才是判断和决策,即得出结论,在感知和正确理解的基础上,向医生提供对某个个体检测的结果,是患癌还是没有患癌,抑或是患了其他疾病。

要让人工智能感知和理解人体环境和器官,就要让其学习,包括利用大数据的机器学习(算法)和深度学习,这两者有时是相互结合的,同时也是相互渗透的。大数据学习和处理是人工智能的强项,可以达到比人类能力强几百倍几千倍的快速数据运算、分析和理解。而在癌症诊治的深度学习上,更需要人工智能像人一样进行学习,例如对通过物理和化学方式拍摄的人体各种部位,以及深浅度不同组织的图像要有正确的感知和理解,如对X线图像、磁共振成像和CT扫描图像的感知、解读,并得出结论,即诊断。

但是,人工智能的癌症诊治深度学习并不仅限于对癌症和正常组织图像的解读,而是包括更多的深度学习的内容,例如,对癌症标记物和特异分子的识别。

癌症诊治的人工智能学习内容

2016年1月,美国总统奥巴马宣布了“癌症登月计划”,由副总统拜登全面负责。“癌症登月计划”的其中一个项目就是让人工智能进行机器学习(算法)和深度学习,以识别癌症。为此,美国能源部与美国国家卫生研究院下属的国家癌症研究所合作,提出了“高级癌症计算解决方案的联合设计任务”,这个项目就是致力于解决三个基于计算机学习的人工智能抗癌难题。

首先是从认识癌症的分子层面学习,要让人工智能了解RAS/Raf通路的蛋白质相互作用。RAS基因在20世纪60年代被发现是致癌基因,存在于30%的癌症患者中。1982年,美国科学家温伯格等人从膀胱癌细胞中克隆得到第一个人类癌基因,由于它和之前发现的鼠肉瘤病毒基因C-RAS高度同源,因此被命名为RAS基因。RAS基因编码产生的蛋白定位于细胞膜内侧,为GTP/GDP结合蛋白(GDP为鸟嘌呤二核苷酸磷酸,GTP是鸟嘌呤三核苷酸磷酸),通过GTP与GDP的相互转化来调节信号通路的传递。由于RAS蛋白的相对分子量是21千道尔顿(kDa),故又被称为p21蛋白。

之后,人们又发现了RAS蛋白的直接效应因子Raf-1蛋白激酶。Raf-1激酶对细胞增殖、细胞分化、细胞凋亡和细胞周期停滞有重要作用,利用这些作用可以知道癌症的发生、发展,以及找到治疗癌症的药物和方法。

“癌症登月计划”让人工智能进行的第二个学习任务是,进行临床前的药物筛查。这是一种研发癌症药物的预测模型,在临床试验前进行最大化的药物筛选,为癌症病人提供精准医疗方案。具体而言是对临床前和临床试验时的癌症数据进行筛选,结合小鼠模型中的新数据,通过反馈循环让实验模型指导计算模型的设计,建立肿瘤药物反应的预测模型。其实,这也是基于特殊数据和大数据的学习和分析。

“癌症登月计划”让人工智能进行的第三个学习任务是,学习和建立人口模型。这就要求人工智能根据不同人群的生活方式、生活环境、所患癌症的种类、不同的医疗体系等,从数百万癌症病人的病历数据中自动分析,从而获取最佳治疗策略。当然,海量病人的数据来自美国国家卫生研究院、美国食品和药物管理局、制公司和第三方付款机构。

可以看到,美国的“癌症登月计划”中的人工智能学习并不包含肿瘤图像的识别,所以人工智能诊治癌症的学习在不同的国家有不同的内容。

人工智能帮助诊治癌症

人工智能对癌症的识别和诊断首先体现于对癌症数据的解读上,其中最重要的是对癌症基因和基因组的识别和解读。

机器学习(算法)是人工智能的一个基本内容,其中,数据的输入、输出、赋值等运算可以让人工智能对某一问题进行计算分析,从而得出初步结果。对癌症的诊断和治疗也可以利用这一点。加拿大西方大学的罗根等人研发了一套算法,通过对基因数据的分析得出最可能的有效治疗癌症的方案,并且让该治疗方案变得更加个性化。

研究人员使用了一套含有40个基因的数据,这些基因可以在90%的乳腺癌中找到。在接受试验的近350名癌症病人当中,至少都会接受紫杉醇或吉西他滨一种化疗药物治疗。之后,研究人员让人工智能对数据展开处理并找出药物与病人基因之间存在的关系。结果显示,同时接受两种药物的治疗有效率为84%,只接受紫杉醇的治疗有效率为82%,只接受吉西他滨的治疗有效率则在62%~71%之间。

这就为医生提供了选择更好或最佳治疗方案的决策基础,例如,在上述方案中,医生选择对病人同时使用紫杉醇和吉西他滨,可以达到最高的84%的治疗有效率。

2016年,日本研究人员称,他们开发的人工智能软件能够准确诊断出女性患者所患的罕见类型的白血病,而且,这种软件对肿瘤大数据的提取和分析是其优势之一,它仅需要花费10分钟时间就能够对临床肿瘤研究所提供的来自2000万名女性的遗传信息进行对比分析,从而做出诊断。

但是,最早开发应用于医疗领域的人工智能的美国国际商业机器公司更是走在了前面。

沃森癌症医生

美国国际商业机器公司之前推出的人工智能软件――沃森医生诊治疾病是建立在对大数据的检索、使用和算法之上。沃森医生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。沃森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。

沃森在面临一位就诊者的时候,会进行一系列的算法,包括语法语义分析、对各个知识库进行搜索、提取备选答案、对备选答案证据搜寻、对证据强度的计算和综合等。此外,沃森医生还可以通过询问病人的症状、病史,迅速给出诊断提示和治疗意见。通过这些程序进行诊断,沃森的诊断准确率达到73%。

现在经过多年的改进,研究人员把沃森医生的突破之一选择为对癌症的识别和诊断。最近,美国国际商业机器公司和美国著名的基因公司Illumina进行合作,在沃森医生的基础上,专门进行癌症基因组的标准化测序和解读,以诊断癌症。根据这个目标,美国国际商业机器公司研发了一个新的专门对基因组进行测序和分析的软件,即沃森基因组(相当于专门诊治肿瘤的专科医生),并将这个软件整合到Illumina公司的Base Space和肿瘤测序计划中,这就可以让沃森基因组使用Illumina公司的实体肿瘤分析面板TruSight Tumor 170。TruSight Tumor 170汇集了一套整合DNA与RNA的靶向癌症相关的基因突变,包括突变与微缺失、基因扩增、基因融合以及剪接变异,使得肿瘤谱分析从一系列单基因检测向多基因检测转变,为肿瘤基因组提供了更加全面的视图。教会机器识别这些肿瘤基因数据,可以快速辨识和诊断肿瘤。

新的智能软件融合后,沃森基因组可以在短短的几分钟之内读取TruSight Tumor 170生成的遗传信息文件,梳理专业指南、医学文献、临床试验汇编和其他知识来源。然后,系统将生成包含每个基因组改变的注释报告。使用沃森基因组可以大幅减少解释结果所花费的时间。比较起来,研究人员也可以使用TruSight Tumor 170进行癌症基因的检测,但是,速度很慢。沃森基因组在几分钟内做的事情,研究人员一般需要一个多星期才能做完。

不仅在速度上沃森基因组可以比人类快得多,而且在检测的准确性以及提供治疗癌症的方式上,沃森基因组与临床大夫和肿瘤专家提供的方案基本一致。美国北卡罗来纳大学教堂山分校的夏普尼斯博士研究了1000余名癌症患者的数据,发现在99%的病例中,沃森基因组提出的治疗建议与分子肿瘤专家团队提出的治疗建议相同。此外,美国国际商业机器公司旗下的沃森健康的副总裁哈韦还指出,在30%的肿瘤病例中,沃森基因组还发现癌症专家遗漏的一些细节。

基于这些结果,研究人员认为,教会人工智能诊治肿瘤大有可为。现在,美国20个专注于基因组学和肿瘤学领域的癌症研究所,包括纪念斯隆・凯特林癌症中心和北卡罗来纳大学教堂山分校的肿瘤研究机构正在进一步培训沃森基因组,以便让沃森基因组能更快和更好地诊治癌症。

对癌症图像的智能解读

诊断癌症不仅要靠解读癌症特有的基因、分子标记物等,还要认识和判断采用各种物理和化学方式拍摄的人体肿瘤的图像,这既是人工智能深度学习的内容,又是人工智能帮助人类诊治癌症的一个重要途径,在这个方面,人工智能也取得了一些进展。

2016年8月,美国休斯顿卫理公会医院的研究人员在《癌症》杂志上发表文章称,他们研发的一款人工智能软件在解析乳腺X线图片时比普通医生快30倍,诊断乳腺癌的准确率更是高达99%。这个癌症诊断软件可以直观地将X光图片的信息转译成诊断信息,方便医生快速对病人病情做出判断,避免耽误病情。

即便是肿瘤科的专科医生,对诸如X线片、CT和核磁共振成像图片的解读都不会是百分之百的准确,而且有很多误读。美国疾病预防控制中心(CDC)和癌症协会的数据显示,每年美国大约有1210万人接受乳腺X线图片检测,其中差不多有一半人在X图片上会出现阳性结果,但实际上是假阳性。为此,又迫使大量女性为了求得安心而进一步接受乳腺活组织检查,进行这一检查的人每年有160万人左右,其中20%的女性根本就没病。这给许多女性和其家庭造成极大经济和精神负担。

篇3

2016年12月29日到2017年1月4日,一个名叫 “Master”的神秘网络围棋手横扫中、韩、日围棋界。它凭借惊人的稳定性一路高唱凯歌,获胜60场,没有败绩。最终神秘的“Master”揭开了庐山真面目,宣布自己就是“阿尔法围棋”。

2017年1月,谷歌Deep Mind公司宣布推出真正2.0版本的“阿尔法围棋”,成为第一个不借助让子,在全尺寸19×19的棋盘上击败职业围棋棋手的电脑围棋程序,其特点是摈弃了人类棋谱,只靠“深度学习”的方式成长起来挑战围棋的极限。

围棋是人类最具智慧的竞技之一,而人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)研发是人类最具挑战性的科技探索。人机大战的经典对决将被同时载入围棋史册和科技史册。它的意义已经远远超出围棋本身,人们热衷谈论“阿尔法围棋”更多是出于对AI技术的关切。从诞生到日益成熟,AI理论和技术的应用领域在不断扩大,不知不觉间渗透到人类当代生活的各个方面。AI时代,互联网、金融、医疗、教育、物流、娱乐、传媒等行业都在加速自己智能化的进程。可以想见,未来人工智能带来的科技产品,将会是人类智慧的“容器”。 而与此同时,人类命运和机器智慧的冲突与共存,已经由人机大战开始不断升温。

“人工智能百年研究”项目

2014年秋季,美国斯坦福大学开启了“人工智能百年研究”(AI100)项目。这是一个超大型长期项目,该项目发起人――美国人工智能发展协会会长、前微软研究员埃里克・霍维茨博士表示,“我们的职责是研究人工智能在2030年前对人类社会生活方方面面所产生的影响,尤其是在北美地区”,而“研究的核心是,人类不能丧失对人工智能的控制能力”。 “人机大战”

2016年9月1日,“人工智能百年研究”项目的第一项成果《人工智能与2030年的生活》。这是一份试图定义北美城市在未来10多年间将要面临的可以模拟人类行为的计算机和机器人系统 (即人工智能)问题的报告,涉及交通、家庭/服务、健康医疗、教育、低资源社区、公共安全与防护、就业、娱乐等关注领域,目的是推动相关政策的制定。业内人士认为,工业界和学术界目前正在联手倒逼政府出台人工智能的相关政策,希望可以获得更大力度的资金和法律扶持。

《人工智能与2030年的生活》所列举的关注领域,均面临着人工智能的影响和挑战。例如开发安全可信赖的硬件的困难(交通工具和服务机器人),获得工作信赖的困难(低资源社区和公共安防),对劳动力可能被边缘化的担忧(就业和职业),以及人际交往减少带来的社会副作用(娱乐)等等。

1.交通:自动驾驶的汽车、卡车、无人机投递将改变城市里的工作、购物和休闲娱乐模式,但需要增加可靠性、安全性和用户接受度,并根据新的交通模式改进当前的相关法规和基础设施。

2.家庭/服务机器人:现在进入家庭的扫地机器人或特种机器人能够为家庭和工作场所提供清洁和安保服务,当务之急是技术方面的挑战和机器人成本过高的问题。

3.健康医疗:个人健康监测装备与手术机器具有极大的发展潜力,人工智能软件将最终对某些疾病自动进行诊断和治疗。目前的关键是获取医疗从业者的信任。

4.教育:互动辅导系统在帮助学生进行语言、数学以及其他技能的学习方面已经发挥出作用,自然语言处理的发展将为这一领域的应用带来全新的方式。当务之急是教育资源分配不均的问题,以及教、学双方直接互动的减少会带来哪些消极影响。

5.低资源社区:投资最新技术领域有助于更充分地发挥人工智能的优势,比如避免铅污染和改进食品分配等,重要的是让公众参与进来以增强相互信任。

6.公共安全与防护:利用相机、无人机和软件进行犯罪模式分析,应用人工智能技术来降低人类判断的主观偏见,与此同时在不侵犯个人自由和尊严的情况下增强安全性。目前需注意的是如何保护隐私和避免固有偏见。

7.就业和职业:随着全球经济的快速发展,传统岗位开始被新岗位取而代之,有关人类如何适应这种新变化的相关工作需要立即展开,比如如何妥善处理劳动力下岗以及人工智能对新工作岗位不适应的问题。

8.娱乐:内容创建工具、社交网络和人工智能的结合,将开创全新的媒体内容收集、组织和分发模式。但问题是新的娱乐方式如何在个人价值和社会价值之间取得平衡。

《人工智能与2030年的生活》在回顾发展历程和展望发展趋势时指出,人类正加速在人工智能领域的研究,试图建立一个能与人高效协作的智能系统。其中最重要的是机器学习的成熟,它受到了数字经济崛起的部分影响――数字经济为机器学习提供了大量数据。此外其他影响因素包括云计算资源的崛起,以及消费者对语音识别和导航支持等技术服务的需求。研究人员认为,不管是从基本方法上还是应用领域,包括大规模的机器学习、深度学习、增强学习、机器人、计算机视觉、自然语言处理、协作系统、众包和人类计算、算法游戏理论和计算的社会选择、物联网、神经形态芯片在内的研究趋势,共同促进了人工智能研究的热潮。

这份报告试图严肃地讨论这样一个问题:如何更好地引导人工智能来丰富和服务于人类生活,同时推动和激励这一领域的创新。因为人类目前并不能清晰而完美地预测未来的人工智能技术及其影响,所以一定要对相关政策进行评估。未来几年公众在交通和医疗等领域内应用人工智能的机会日渐增多,因此必须以一种能构建信任和理解的方式将其引入,确保在尊重人权和公民权利,保护隐私和安全,维护广泛而公正的利益分配等方面措施周备。 世界经济论坛说,机器人和人工智能到2020年可以取代510万个工作岗位。

研究人员指出,传统的人工智能范式已被数据驱动型范式成功取代,对于定理证明、基于逻辑的知识表征与推理这些程序的关注度在降低。作为20世纪七八十年代人工智能研究的一根支柱,规划( Planning )强烈依赖于建模假设,难以在实际应用中得到满足;视觉方面基于物理的方法和机器人技术中的传统控制与制图,正让位于通过检测手边任务的动作结果来实现闭环的数据驱动型方法;还有曾颇受欢迎的贝叶斯推理和图形模式,在数据和深度学习的显著成果前也显得相形见绌。在未来15年中,针对人类意识系统开发,按照能够互动的人类特点进行建模和设计人工智能系统成为人们的兴趣点。在考虑社会和经济维度的人工智能时,物联网型的系统变得越来越受欢迎。数据驱动型产品的数量及其市场规模将会扩大。

“为机器人安装‘死亡开关’”

2017年1月,欧洲议会法律事务委员会召开会议,呼吁制定“人类与人工智能/机器人互动的全面规则”。议公布的报告对机器人可能引发的安全风险、道德问题、对人类造成的伤害等情况进行了讨论,探讨是否需要为机器人安装“死亡开关”、研究机器人抢走人类工作的应对措施等等,要求欧盟为民用机器人制订法律框架。专家认为,这或将是首个涉及管制机器人的立法草案,将有利于人类应对机器人革命带来的社会震荡。

会议认为,人工智能和机器人发动的新工业革命可能影响到所有的社会阶层。机器人可能创造无限的繁荣,与此同时将影响人类未来的就业情况。机器人取代人类在许多行业是大势所趋。在德国,每1万个雇员中就有301个是工业机器人。报告要求欧盟委员会对各国民众的就业情况进行调查,重点关注极易被机器人取而代之的职位。如果机器人成为职位“杀手”,欧盟各成员国应考虑为国民提供基本的生活保障。埃里克・希尔根多夫是一名德国法律教授,他非常认同欧洲议会讨论的这项议题。“这不仅在政治上是可取的,从法律角度也是必要的,这样我们才能及时应对机器人革命带来的社会震荡。”他指出,“即使是银行顾问、教师和记者等要求严格的职业,未来也无法在这场科技洪流中幸免。”

会议强调,因为人工智能在几十年内可能超越人类的智力,将对人类控制机器人构成挑战。随着机器人自我意识的崛起,甚至可能威胁人类的生存。近年来,机器人“杀人”的事件时有发生:2015年6月,在德国大众汽车公司,一名工人安装机器人时反被它抓起推向金属板压死;2016年6月,美国一家汽车零件生产商的一名女员工正在修理出现故障的机器人时,它突然启动,将修理女工活活压死。

报告参照美国科幻小说作家艾萨克・阿西莫夫提出的“机器人学三大法则”,将其作为立法框架,对机器人自我意识觉醒后的行为规范做出规定。“机器人学三大法则”包括: 1.机器人不得伤害人,也不得见人受到伤害而袖手旁观。2.机器人应服从人的一切命令,但不得违反第一法则。3.机器人应保护自身的安全,但不得违反第一、第二法则。由于规则无法转化为代码,欧洲议会正在着手建立一个针对机器人和人工智能研发的机构,为设计、生产和操作机器人的人员提供技术、伦理和监管方面的专门知识等。

报告还提出:1.在设计新型机器人时,设计师应该尊重人类的基本人权,事先获得道德研究委员会的批准。2.必须为机器人注册,以便在调查事故时查找涉事的机器人。3.确保机器人安装有“死亡开关”,可以随时被关闭。4.机器人不能对使用者造成“身体或心理伤害”。如果酿成事故,机器人不能逃脱责任。机器人所负担的责任应该与其接收的实际指令及其自主程度相对应:它的学习能力和自主性越高,那么人的责任就较低;倘若它“受教育”的时间越长,教它的“老师”负的责任就越大。报告还指出,机器人的生产商或拥有者将来需要购买保险,来承担机器人可能造成的损失。

人类与机器人的关系将会引起一场涉及私隐、尊严和安全的大讨论,在欧洲议会投票赞成立法之前,各成员国政府将对此做进一步的辩论和修正。

“机器人应当纳税”

英国牛津大学近期一项调查结果显示,今后数十年间,自动化改变生产线的速度将超过20世纪。在经济合作与发展组织(OECD)成员国,57%的工作岗位有被自动化取代的风险。英国中央银行英格兰银行预测,在自动化浪潮中,危在旦夕的英国工作岗位多达1500万个。美国白宫2016年预测,机器人取代时薪低于20美元以下岗位、介于20~40美元岗位和时薪40美元以上岗位的概率分别为83%、31%和4%。

在美国微软公司创始人比尔・盖茨看来,为暂时性减缓自动化蔓延速度,很有必要向企业为雇用机器人员工而征税,税单将是阻止机器人取代人类工作岗位的杀伤性武器。如果机器人将大范围取代人类工作岗位,那它们至少应为此买单。“目前一个人类员工在工厂中创造了5万美元的价值,这个价值会被征税。人类员工需要缴纳各种税,如所得税、社会保障税以及其他税款。如果一个机器人在工厂做与某个工人同样的事情,我们也应按同等水平向它征税。”

盖茨同时认为,尽管一些工作岗位可能被机器人取代,但人们可以在那些所需技能是机器人无法复制的领域里继续工作。世界需要抓住机遇解放劳动力,让人们从事更好的工作,例如关爱老人和帮扶特需群体。在这些领域,人类具有独特的同情心和理解力。

法国社会党总统候选人伯努瓦・阿蒙也呼吁法国对机器人征税,部分税收用于补贴全民基本收入保障。越来越多的政界人士和硅谷富翁支持推出全民基本收入保障,以化解自动化引发的大范围失业。而反对机器人税的人士则持这样的观点:自动化即使在短期也可以借助提高生产率创造新的就业岗位。

“人类需要成为‘半机器人’”

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