從AI到智慧醫療

當人工智慧遇上健康醫療，會碰撞出什麼火花？
WHO科技防疫大賽獲獎團隊科學家
9大面向 X 30個議題，帶你認識「智慧醫療」

本書作者AI資訊專家蔣榮先教授所領軍的團隊，在WHO主辦的「國際COVID19科技防疫黑客松大賽」中，以AI人工智慧判讀肺部Ｘ光片，迅速辨識武漢肺炎特徵，從1560個團隊中脫穎而出，贏得優勝，成為台灣唯一獲獎的隊伍，讓台灣在醫療科技領域揚名國際。

由於現代社會結構的改變，高齡化、少子化、人力不足將帶給現有醫療照護體系相當大的衝擊。開發醫療科技，提升醫療品質，打造更聰明的醫療生態鏈，是刻不容緩的議題。

台灣擁有世界一流的醫療體系、世界一流的通訊科技，加上世界獨一無二的健保制度和醫療大數據，從政府、學界到產業，從官方到民間，為了人類、社會、環境的共存共榮，結合醫療及資通訊科技兩大優勢，將帶領台灣朝向更幸福的社會發展。

從0與1到生與死，AI正在翻轉醫療 ――
「行動醫療」：藉由整合穿戴式裝置資訊，理解自己身體狀況，落實自主健康管理
「電子病歷」：歸納、統整，AI病歷自動分析工具協助醫師即時獲得所需資訊
「線上問診」：線上掛號問診系統可提高醫院營運效率，在流行病疫情漫延時也是解決感染風險及醫療資源不足的救命方案
「負面情緒偵測」：隨著現代人文明病的增加，心理狀態分析將有助於人們遠離憂鬱情緒及心理疾病
「精準醫療」：透過基因檢測預防疾病發生，提供早期診斷，並精準治療疾病界的最大浩劫――癌症，大幅提升有效治療的機率
「智慧病房」：除了更好的輔助醫護人員之外，對於病人的照護、用藥安全更是一大保障
「電腦輔助診斷」：以AI進行X光醫療影像分析，輔助醫師優化治療精準度，成為醫療人員的第三隻眼睛
「全民健保資料庫」：國際上少見的完整醫療資料庫，對台灣醫療貢獻良多，促進國民健康意識的同時，也能改善醫病關係

書中以大量的實際案例，一一解說AI與醫療間碰撞出的火花，除了一般人，更是醫療體系工作者、高科技業者都該閱讀的一本人工智慧與醫療結合的科普書。

蔣榮先
美國密蘇里大學電機暨電腦工程所博士，一九九五年工研院以延攬海外稀少科技人才專案延聘回國擔任研究員，投入「NII國家資訊與通訊科技基礎建設」，是返國服務參加國家資訊基礎建設的第一批資訊人才。
現任成功大學資訊工程系特聘教授及成大醫院資訊長。二○一九年獲得「資訊傑出人才獎」，二○二○年三月榮獲蔡英文總統接見。
當年頂著AI博士頭銜回國，卻發現眾人已經替人工智慧寫好訃聞，於是投入與醫學院合作，分析醫療小數據；近年來AI鹹魚翻身，成為顯學，將人工智慧傳承給下一代發揚光大的時刻來臨了。
平常喜愛閱讀、說故事，書寫資訊、醫療、歷史相關的科普散文；是大學教授也是典型網路宅男，願窮盡一生探索人性、心理與歷史上的好奇事物。
過去任職於成大圖書館副館長時，每週常利用閒暇開車上山，講故事給台南高雄偏鄉地區的孩子聽，行李箱並裝滿圖書館過期的「大家説英語」雜誌，分送給資源匱乏的學子們，樂此不疲。
回想當年負笈美國留學，就是希望找尋一個可以點燃熱情的人生目標，很幸運地找到了值得投入的工作與人生――在大學教書。二十年來，指導的學生包括十三位博士、一百多位碩士，以及畢業後投入資訊產業界工作超過一千位的大學生。如今回首來時路，覺得了無遺憾――他（她）們讓人生更有意義。

第一章 AI與醫療碰撞的火花

在生存競爭中，活下來的並不是最強壯的，也不是最有智慧的，而是最有適應與改變能力的。
英國生物學家 達爾文（1809-1882）

It is not the strongest of the species that survives, nor the most intelligent, but the one most responsive to change.
Charles Darwin

1. AI起手式
一九五○年代，人稱「人工智慧之父」麥卡錫教授與一群年輕電腦科學家發起並組織了為期一個月的「達特茅斯會議」，腦力激盪出未來電腦科技並創立「人工智慧」一詞，從此便開始了AI的新紀元。

套句過去熟悉的廣告詞 「AI――它智慧，你聰明。」

「未來初夏的一個早晨，大衛被輕音樂溫柔喚醒，還沒離開床，數位秘書就以語音簡述今日的行程安排。進廁所盥洗時，智慧馬桶已完成尿液檢驗，並進行健康分析且立即記錄。照鏡子整理儀容時，鏡子也將大衛早晨的情緒連同昨晚睡眠狀態，傳送至家庭醫師的電腦上了，順便瀏覽鏡子上自動顯示的今日工作行程，可以一邊刷牙，一邊透過手勢操作將日程修正一番。接著今日行程中的會議議程及稍晚拜訪客戶的簡報資料在早餐時也投影在牆上了，並配合大衛的心情播放著輕音樂。跟孩子們聊天的同時，大衛讓電腦連上遠在亞洲的製造商夥伴，同步和歐洲的行銷代表進行簡單的工作進度討論，並指示電腦修正一些簡報的相關數據，出門前行車路線圖與推薦交通方式也已準備好了……。」

這樣的概念是不是和Apple公司發展的Siri或Google公司的Home和亞馬遜公司的虛擬助手軟體Alexa等產品 非常相似呢？它們讓使用者可以輕鬆駕馭電腦，使用的所有資料不在手上也不在桌上，而是存放在雲端。
事實上，上述情境的預測發生在第二次世界大戰剛結束的一九五○年代，做出預測的不是別人，正是由有「人工智慧之父」之稱的達特茅斯學院數學系年輕的麥卡錫助理教授（John McCarthy）發起，並與一群年輕電腦科學家參加的腦力激盪討論會，史稱「達特茅斯會議(Dartmouth Workshop)」；這些先驅者在當時即預測未來電腦科技將徹底改變人類的生活，並且所有的資料可能放在眼睛看不到的遠端，隨時取用。

人工智慧的緣起
早期關於人工智慧的老掉牙科幻故事很多，正式的緣起可溯自二十世紀初，西班牙發明家建造了一部可以自動與人下西洋棋的機器，而較有系統的研究則開始於電子計算機發明之後；例如在第二次世界大戰期間，英軍秘密以約半間房子大小的計算器 意外破解德軍密碼機器的故事，電影《模仿遊戲》的劇情便從此而來，令人屏息的電影情節中，我們可以感受到英國數學家圖靈（Alan Turing） 傳奇的一生以及對現代科學卓越的貢獻。
最早有關人工智慧的科學文獻，是圖靈在一九四八年發表的作品，至於在電腦科學界的「人工智慧」這個名詞，則是在一九五六年的達特茅斯會議上才正式拍板定案，從此開始了透過電腦來模仿人類智慧的新紀元。
一九五六年仲夏，年輕的數學系助理教授麥卡錫，帶領一群年輕科學家，在美國新罕布夏州的達特茅斯學院，進行超過一個月的腦力激盪，他們有一個共同的夢想：相信「終究有一天，計算機或是電腦可以完全模仿人類的思維。」而這樣大膽假設的基礎，在於他們認為人類思考的機制，應該可以運用計算機精確的描述，或是將數學模式化來完成模擬。
如此大膽的假設，在六十幾年前由一群電腦科學家提出，帶來的震撼絕對不亞於現今任何在好萊塢科幻電影中，令人嘆為觀止的情節。可想而知，這樣的假設在當時並沒有足夠的說服力，但這一場會議卻千真萬確地奠定了「人工智慧」這個嶄新主題的研究基礎，時至今日，該會議仍在電腦科學史上佔有一席之地。
不幸地，腦力激盪會議召開後的數年之內，仍看不出任何關於人工智慧研究成果的明顯進展，麥卡錫教授也深刻了解到：想完成這個遠大的夢想，必然還有一段漫長的路要走。當時在美國的卡內基美隆大學與麻省理工學院，以及在產業裡赫赫有名的IBM公司，雖然率先成立了人工智慧研究中心，並著手進行數項先進研究計劃，研究成果卻相當有限，只有在邏輯學上的自動推論，以及應用於小學程度的基本加減法方面之緩慢進展。
當然歸根究底，人類的智慧最不同於萬物之處，就是人與人之間的互動。大多數人類互動的資訊傳遞是透過「表情」與「聲音」傳達，所以影像（視覺）的理解與語言（語意）的理解，一直是無法擁有這些理解能力的「電腦」最難解決的議題。由於人工智慧發展的歷史尚淺，還有許多方向和研究領域可以擴展，仍潛藏著許許多多的可能性。有人說：「在A I的世界裡，沒有做不到的事，只有想像不到的事。」只要發揮想像力和創造力，相信大部分的夢想必能逐一實現，將 AI 的技術應用於實際生活中，大幅地改善人類的生活。

「人工智慧之父」――約翰．麥卡錫教授
數年前電腦界痛失這位先驅者，麥卡錫教授病逝於美國加州帕洛阿托家中，享年八十四歲，筆者在媒體撰文紀念他的辭世。巧的是，離他家不遠之處正是Apple公司與Google公司的總部，也是設計Siri與Google Home的大本營。
麥卡錫教授可以說是人工智慧領域教父級的創始人物，一生獲獎無數，為人和善，人稱「約翰大叔」。早年創立「人工智慧」一詞時，主張電腦可以透過學習增加其智慧，甚至可能達到類似於人類思考的能力。當年他提出的人工智慧與分時技術觀念，奠定下了今日電腦雲端技術之基礎。他早年曾經在麻省理工學院和史丹佛大學分別創立人工智慧實驗室，培育無數電腦科學家，也使得人工智慧研究於一九八○年代達到高峰。後來AI領域發展碰到瓶頸，轉而朝向更人性化與生活化之運用，我們也很幸運此時共同見證這項歷史性時刻的成功到來。
他當年發明的LISP語言 ，曾經被電腦界廣為採用，甚至於有為此語言而設計的專用電腦Symbolics 3640，目前仍有一些知識庫系統使用中，也是現今大學資訊工程系學生學習程式語言課程時的夢魘。當年在美國家喻戶曉之經典益智節目「危險邊緣」（Jeopardy！）中，電腦對決人腦的搶答過程，IBM電腦「華生」（Watson）首次勝過人類專家，該電腦之程式設計採用大量改良式LISP規則知識庫，這也充分顯示出人工智慧的進化，也許有朝一日聰明的電腦，可以真正實現像人腦一樣的願景。
筆者有幸曾於二十五年前在一場AI國際會議上，一睹麥卡錫教授年屆退休時的風采，聽他發表專題演講，印象十分深刻。會後他還不吝勉勵當時還是年輕博士候選人的我說：「人終其一生，只要做好一件有意義的事就足夠了。」大師風範令人欽佩不已。麥卡錫教授在晚年依然孜孜不倦的撰文探討電腦是否該擁有智慧與感情，以及電腦在參與社群網路上所該扮演的角色。

醫療科技在未來充滿無限商機
歷史的輪迴令人嘖嘖稱奇，一九八○年代美蘇數十年的冷戰戲劇性地結束時，美國國會中的民主黨與共和黨議員們經過數百次的公聽會，爭吵不休仍無法決定要將數以千億軍事預算中，原來用於對付蘇聯核武的「星戰計劃」（SDI）經費分給誰。最後決議將多餘的巨額國防經費，投入醫療與健康照護科技，因而使美國今日成為全世界最大的醫療產業國家。想不到將近四十年後的今天，科技大廠也不約而同地將巨量的研發經費投入醫療科技，期待在後基因體個人化醫療時代，佔有一席之地，進而主導醫療科技產業。
目前美國政府每一年的總預算支出，大約有百分之二十與醫療健康照護有關，金額大約接近一兆美元，這個金額足以撐起全世界的醫療產業。也就是像美國這樣的先進國家每年的財政支出，大約有五分之一會直接或間接流向醫療健康照護體系。
就連目前仍在沸沸揚揚中的新冠病毒（COVID-19）經濟振興方案金額都高達兩兆美元，相當於台幣六十兆的規模，用於支出公共衛生和醫藥補給，創下金融海嘯以來的最大規模之紓困紀錄，光是這筆錢，就足夠台灣政府用三十年。
這也是一個福利國家的典範，當政府有錢時優先照顧國民的健康，如同人民有錢時會優先照顧自己的健康。轉換成商業概念的說法，醫療科技是一個市值上看兆（美）元的產業，充滿了無限的商機。

也難怪曾經有人戲稱：人類一生注定被三個「蘋果」牽著鼻子走。第一個是夏娃的蘋果，讓人有了道德觀；第二個是牛頓的蘋果，讓人類有了科學；第三個則是你我耳熟能詳的蘋果公司，讓人工智慧進入你我生活的推手。