清华大学精准医学研究院智慧健康中心杨斌：人工智能促进医工结合创新探索与实践

医工结合是医学与工程学交叉融合的产物，它通过将工程学的技术应用于医疗领域，推动了医疗技术的发展和创新。这种结合不仅提高了医疗服务的质量和效率，还有助于应对人口老龄化、优化医疗资源配置、增强国际竞争力，并促进了产业链的升级。医工结合还支持社会的可持续发展，通过提高医疗服务的可及性和可负担性，帮助实现国家健康目标。

同时，医工结合在产业发展中的重要性还体现在它能够创造新的就业机会，促进经济增长，并培养跨学科人才。它使得医疗健康产业在全球化背景下更具竞争力，同时，通过快速响应的医疗技术和设备，有效应对突发公共卫生事件和慢性疾病的挑战。

近日，在动脉网举办的VBEF未来医疗生态展会的百强峰会上，清华大学精准医学研究院智慧健康中心主任杨斌教授以《人工智能促进医工结合创新探索与实践》为主题进行了演讲，以下为演讲整理内容。

发展新一代人工智能是国家赢得全球科技主动权的重要战略抓手，是推动我国科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的重要战略资源。杨斌教授在本次演讲中展示了AI在医疗领域的应用前景，指出了当前的挑战和未来的发展方向。他认为，从临床需求出发，建立全面的健康医疗服务体系至关重要。

杨教授提到，AI在未来医疗领域，将是推动科技进步和产业升级的重要战略资源。AI的发展可以弥补高水平专家资源的短缺问题，扩大医生的服务能力，从而服务于更广泛的患者群体。

虽然人工智能领域发展火热，但仍然有很多难题需要解决。首先是深度学习的局限性，由于鲁棒性差与不可信，AI会出现错误识别问题；其次，深度学习存在不可解释性，深度学习模型通常需要大量的图片进行训练，但这些模型如何从图片中学习并识别特征，对于人类来说往往是一个黑箱，无法直观地理解模型是如何做出特定决策的。

这些难题为医学图像识别带来了挑战，在病理图像识别中，模型需要能够准确地识别出病变区域。然而，如果模型仅依赖于大量训练数据，而没有足够的医学知识支撑，它可能无法解释为何特定区域被识别为病变，这种不确定性可能导致诊断错误。

面对这些挑战，由中国人工智能奠基人张钹院士提出的第三代AI理论将是解决这些问题的重要基础。第三代 AI 发展的思路是把第一代的知识驱动和第二代的数据驱动结合起来，通过利用知识、数据、算法和算力等 4 个要素，构造更强大的 AI。杨教授提到，在这当中，知识是第一位的，这将为解决可解释性和安全性提供理论支撑。“我们有了知识，健康医疗知识+健康医疗大模型，就会形成我们新一代人工智能，从而辅助智慧健康医疗，助力健康中国战略。” 

为了实现这一目标，杨教授强调了从临床需求出发的重要性。他提出，我们需要建立一个人人、时时、处处都能享有的健康医疗服务体系，涵盖预防、筛查、诊断、治疗、康复等全过程管理，实现全地域覆盖、全人群服务、全生涯管理。医工结合产业应该朝着这一方向努力，才能更好地满足人民的健康需求。

为了满足研发需求，杨教授与团队进行了众多医工结合的尝试。目前，清华大学精准医学研究院智慧健康中心正在努力通过技术创新，实现医疗知识的院外延伸，推动医疗领域的数字化、网络化和智能化，以提供更安全、高效的医疗服务。

为了满足研发需求并扩展医疗服务，首先面对的主要挑战之一是解决不同地区数据的连接和存储问题。杨教授团队利用密码学和区块链等自主可控技术，以及隐私计算和多方安全计算，实现了在多个地方的数据安全存储和共享。这一措施能够帮助为居民建立个人健康档案，实现了院前、院中、院后的全面覆盖，构建了院内院外一体化的医疗体系。

通过这种一体化体系，可对疾病进行从检测到评估再到干预的全过程管理。同时，杨教授团队收集了大量多模态监测数据，这些数据不仅包括了患者在不同时间接受手术或干预后的变化，还涵盖了时间和空间维度上的健康信息。这样的健康数据空间提供了精准诊疗和疾病干预所需的数据基础。

过去，医院的运作相对封闭，主要关注院内的医疗安全问题。若将数字化和网络化作为智能化的前提，将不仅涉及到院内，还需要扩展到院外。通过与中国智慧院联盟的合作，杨教授团队构建了一个可信的安全基础，并得到了国家相关部委的支持。在这个安全基础上开发智慧健康应用，极大程度上确保了应用的安全性。

杨教授提到：“数字化、网络化、智能化合力将形成医疗远程能力的投放，远程能力投放即可形成远程会诊、远程检查、远程手术。”这将有望将大专家的能力服务于更多患者。

通过一系列创新的医疗技术和服务，智能化手段可扩展医疗服务的覆盖范围。比如，智能化工具为基础的智能辅助系统，将帮助基层医生处理大部分居民的问题，并在必要时提供中心医院的远程支持；区块链技术被用于记录整个医疗产业的信用，包括服务提供商、产品提供商和被服务者；智能应急救治体系，可以为海外维和部队和边远地区人群提供移动医院服务。此外，医工结合在电子药物、助眠设备、盆底修复、智能足部测量系统、建立慢病管理平台等方面的应用也将发挥巨大作用，提供个性化的治疗方案。

杨教授表示：“在医工结合领域，我们还要做很多事情，从基础设施到标准体系，再到健康科技、药械、人才培养等，我们希望通过清华的力量，能聚合全世界优秀的人才，把产学研组合起来，将各家研究机构、医院、企业联合起来，共同创造一个更美好的未来。”