读AI未来进行式笔记04数字医疗与机器人

躺柒 2024-06-05 22:21:21

1.       数字医疗1.1.         20世纪的“现代医学”得益于史无前例的科学突破,使得医疗的方方面面都得到改善,让人类预期寿命从1900年的31岁提高到2017年的72岁1.2.         现有的医疗数据库和流程将实现数字化1.2.1.           患者记录1.2.2.           药效1.2.3.           医疗器械1.2.4.           可穿戴设备1.2.5.           临床试验1.2.6.           监测医疗质量1.2.7.           监测传染病传播1.2.8.           跟踪药品和疫苗供应1.2.9.           放射学1.3.         药物使用的完整数据库将有助于医生和AI能够学习每种药物的适当使用条件,以实现更高的疗效并避免错误1.4.         除了现有的医疗数字化外,革命性的新技术从发明时就是数字化的1.4.1.           可穿戴设备可以持续监测心率、血压、血糖,以及越来越多的信号,汇集成巨大的数据库1.5.         在医学研究中,突破性的新技术与生俱来即是数字化的1.5.1.           颠覆生物学的DNA测序产生的就是关键的基因数字信息1.5.2.           数字聚合酶链反应(dPCR)技术可以准确地检测病原体(例如新冠肺炎)和基因突变(作为癌症标志物)1.5.3.           下一代测序(NGS)可以快速做出人类基因组测序,而基因测序数据非常庞大,AI能够读透,而人类无法阅读1.5.4.           CRISPR是突破性的基因编辑技术,未来有可能根除许多疾病1.6.         AI学习是经过海量数据而不是经过概念的1.6.1.           治愈癌症是一项艰巨复杂的任务,人工智能医疗应该从拥有大数据集而且适合AI的较简单的任务开始1.7.         AI更适合的领域1.7.1.           药物和疫苗研发1.7.2.           可穿戴设备的数据采集1.7.3.           DNA测序的应用1.7.4.           放射科的辅助看片1.7.5.           病理科的辅助诊断1.7.6.           用精准医疗作为医生助手1.7.6.1.            AI和人相辅相成1.7.6.2.            不要过于激进,一开始就要取代医生或科学家2.       传统药物及疫苗研发2.1.         人类用了100多年时间,才完成了脑膜炎疫苗的研制和改进2.2.         研发药物时,第一步先要理解病毒蛋白质(氨基酸序列)是如何折叠成独特的3D结构的2.3.         针对某种病原体的小分子药物发明,是通过将治疗分子附着在病原体上来抑制其功能而起作用2.3.1.           第一步,利用mRNA序列推导病原体的蛋白质序列2.3.2.           第二步,探索该蛋白质序列的三维结构(蛋白质折叠方式)2.3.3.           第三步,确定三维结构上的靶点2.3.4.           相当于摸清锁的结构2.3.5.           第四步,生成可能有效的靶向分子,然后从中选择最佳临床前候选药物2.3.5.1.            相当于打造一把适配的钥匙2.3.6.           这是一个漫长的试错之旅,而且需要科学家具备强烈的直觉、丰富的经验和好运气2.4.         AI将大幅提升药物的研发速度,降低研发成本,为患者提供更多价格在可承受范围内的特效药,帮助患者活得更健康、更长寿2.4.1.           科学家还可以充分利用AI的优势,发明新的化合物2.4.2.           AI可以锁定一些靶向分子可能附着的靶点2.4.3.           除利用计算机模拟进行研究的“干实验”外,还有一种“湿实验”,即在实验室培养皿中对人体细胞展开药物测试2.4.4.           在今天,由机器人来主导这类实验,会比由实验室技术员来操作更加高效,而且可以采集到更多的数据2.4.4.1.            实验室机器人,无须人工干预,就能进行24小时全天候的重复实验,这将大大加快药物的研发速度2.5.         2020年,DeepMind公司针对蛋白质折叠研究(药物研发的第二步),推出了蛋白质折叠预测软件AlphaFold2.5.1.           这是迄今为止AI在科学领域最伟大的成就2.5.2.           AlphaFold已经证明了它模拟未知蛋白质三维结构的能力,其准确性与传统方法不相上下2.5.3.           AlphaFold的出现,提供了一种快速扩大人类已知蛋白质数量的方法,被视为“解决了困扰生物学界50年之久的巨大挑战”,是一项划时代的突破2.5.3.1.            传统方法成本高、耗时长,而且只能解析所有蛋白质结构中不到0.1%的部分2.6.         蛋白质是生命的基石2.6.1.           对于人类来说,蛋白质的氨基酸序列如何折叠成3D结构,从而成为生命活动功能执行者的整个过程,仍是一个谜2.6.2.           解开这个谜,不仅具有重大的科学意义,对医学领域也有极高的价值2.6.3.           一旦掌握了蛋白质的三维结构,“药物再利用”就成了一种能够帮科学家快速找到有效治疗手段的方法,即尝试每一种已经证明对一些小病安全、有效的现有药物,看看其中哪些药物可能成功嵌入当前病毒的蛋白质三维结构3.       精准医疗3.1.         精准医疗,指依据患者的个人实际情况,为其定制最适宜的治疗方案,而非盲目使用某种重磅药物3.2.         随着包括患者病史、家族病史以及DNA序列等在内的数据越来越多地被AI系统采集,精准医疗的思想也会被越来越多地实现3.3.         AI对医疗行业的覆盖,需要循序渐进地推进3.3.1.           即便是高度依赖人类医生审慎判断和灵活操作的复杂手术,AI也能在其中发挥作用3.4.         可穿戴设备将为AI在医疗领域的发展提供沃土3.4.1.           住上带有温度传感器的房间,用上智能马桶、智能床铺、智能牙刷、智能枕头,还有各式各样的隐形设备3.5.         AI有助于人类长寿,它不仅会帮助我们活得更久,而且会提升我们的生活质量3.5.1.           AI将利用大数据和个性化数据,为每个人提供定制化的营养和膳食计划、睡眠和运动建议,以及药物和诊疗方案,从而达到延年益寿的效果3.5.2.           先进的生物技术将不再是超级富豪“返老还童”的特权,而是所有人都有机会享受的福利3.5.3.           随着医学、生物学和AI领域的技术迭代与升级,人类的寿命可能会延长20年4.       机器人技术4.1.         精准复刻人类的视觉、运动和操控能力是机器人技术的基础4.2.         机器人技术的落地难度要大得多4.2.1.           因为机器人领域的问题,无法通过直接把数据“投喂”给深度学习算法就能“简单粗暴”地解决,而是涉及复杂操控、精细运动及合理规划等多个环节,同时需要机械工程部件与具备AI的感知系统、精细运动控制系统之间的相互配合4.3.         机器人领域的计算机视觉技术已经趋于成熟4.3.1.           用于老年人安全监测4.3.1.1.            老年人手里的机器人助手,可以在发现老年人遇到困难时,快速拨打监控中心的电话4.3.2.           流水线作业检测4.3.3.           能源及公共运输行业的异常情况监测4.4.         机器人移动平台4.4.1.           自主移动机器人有可能到达任何地方,自主导航,成群结队地高效作业4.4.2.           机械臂将拥有柔软的皮肤,能够抓取易碎的物体,然后通过反复的试验以及对人类的观察,学习承担新任务、掌握新技巧4.5.         工业应用4.5.1.           已经有许多工厂、仓储和物流企业开始使用AI和机器人技术4.5.1.1.            机器人智能质检、移动平台和机器人分拣系统是第一批落地的技术应用4.5.1.2.            工厂及仓储的自动化可能无法在短期内实现4.5.1.2.1.             原因在于,部分工作仍然离不开人类精确的手眼协调能力,以及面对不同状况甚至全新环境时灵活机动的应变能力4.5.2.           如今,机器人可以拾取、移动、操控各种各样的物体4.5.2.1.            让机器人把测试样本运送到实验室,以减少一线医务人员接触病毒的机会4.5.2.2.            为科学家和医务人员节省宝贵的时间,还能消除由于人的主观因素所造成的误差,降低人类感染病毒的概率,为未来自动化实验的迭代升级收集有价值的数据4.5.3.           未来,多种机器人将能够协同工作,执行复杂的规划工作,从容应对错误和异常状况的发生4.5.3.1.            机器人还将在酒店承担保洁、为顾客送洗衣服、搬运行李以及提供客房服务等工作4.5.3.2.            在办公大楼,化身为迎宾人员、安保人员、清洁工;在商场,负责清洁地面、整理货架4.5.3.3.            在机场、酒店、办公大楼的信息服务台,负责回答问题、指引方向4.5.3.4.            未来的家用机器人将变得更加智能4.5.3.4.1.             全自动洗碗机器人,它将自主完成清洗、消毒、烘干以及整理工作4.5.3.4.2.             烹饪机器人,它会自动处理食材,完成煎炒烹炸,然后端出一盘美味的菜肴4.5.4.           农业领域是机器人技术触手可及的“低垂的果实”4.5.4.1.            在田地里,无论什么作物,其播种、施肥、撒药除虫的过程大都非常相似5.       AI时代的数字化工作5.1.         它的存在提升了人类工作的灵活性和生产力,改变了人们的生活习惯5.1.1.           其实很多事情都可以在线上完成,而且效率更高5.2.         更有效率的虚拟会议5.2.1.           疫情期间,Zoom等视频会议软件的用户激增,这些软件一跃成为维持世界正常运转的重要工具5.2.2.           人们通过软件协同办公、举办婚礼,还有数百万学生在线上进行学习,这些都是历史性的创举5.2.3.           商务会议将通过自动语音识别技术实现存档和转录,所有过去的会议都将有迹可循,而不会成为过眼云烟5.3.         AI虚拟化身5.3.1.           利用DeepFake技术生成一段以假乱真的换脸视频,远比在现实里复现一个人要容易得多5.3.2.           虚拟教师可能会给课堂带来更多的活力5.3.3.           虚拟客服人员可以与用户展开个性化的对话,最大限度地提升客户的满意度5.3.4.           虚拟推销员可以根据用户画像优化提案,增加公司的营业收入5.4.         根据历史经验,自动化进程的推进,往往发生在经济危机与技术成熟这两个条件同时满足的情况下5.4.1.           一旦企业开始用机器人取代人类员工,尝到了机器人员工的“好处”,企业就很难再回头去考虑雇用人类员工了5.4.2.           机器人不会生病,不会罢工,更不会因为工作有危险而提出加薪的要求
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躺柒

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