目前（qián），狭义人工智能（néng）正在被用于各种医疗数据，这使我们能够对之前（qián）生活中（zhōng）不可见的、似乎无法测量（liàng）的方面进行（háng）评估。曼奈尼（ní）医生在治疗时对我说：“人类对许多疾病还不了解（jiě）。根据（jù）我的（de）从医经历，当（dāng）我们不知道该怎么（me）做时，常常使用三种药。第一种是类固醇（chún），它可以抑（yì）制人体内（nèi）各（gè）种引起发炎症状（zhuàng）的物质；第二（èr）种是可以治（zhì）疗从耳朵到（dào）脚趾的（de）各种感染的（de）抗（kàng）生素（sù）；最后一（yī）种就是阿司匹林等（děng）抗凝血剂。”他在跟我说这（zhè）些（xiē）时无奈地摇了摇头。即（jí）便是在（zài）这家全球最先进的医院，我（wǒ）们（men）仍（réng）使用这些非针对性的原始药物（wù），驱赶（gǎn）我们体内的疾病。

机器则不需要这么做——它们的精确（què）度远（yuǎn）远（yuǎn）在人类（lèi）之上（shàng），如（rú）果我们想要继续在医疗和医（yī）药（yào）领域取得进步，那就（jiù）需要（yào）精确度。

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疾病（bìng）的肆虐

社区中心有（yǒu）一间不起（qǐ）眼的（de）房间。我去过那里，房间（jiān）里摆着（zhe）一圈坚（jiān）固的棕色座椅。大家（jiā）依次进入房间，然后把外（wài）套和包放（fàng）在椅（yǐ）子旁边。等（děng）到（dào）这（zhè）圈座椅坐满后，参与者（zhě）就开始发（fā）言。一（yī）个年轻人（rén）说：“我（wǒ）突（tū）然从睡（shuì）梦中醒（xǐng）来，疼得蜷缩成一团。我（wǒ）盯（dīng）着天花（huā）板并尝试呼吸和数数，直到疼（téng）痛过去。”

在他讲完自己的故（gù）事后，一位年（nián）纪较大的女士也开始发（fā）言：“我有一天晚（wǎn）上突然感到一阵剧烈（liè）的疼（téng）痛，我都没法（fǎ）走（zǒu）到床上。我躺在厨房（fáng）地（dì）板上，在那里（lǐ）睡了一夜。我不（bú）敢移动，害（hài）怕疼痛加剧。”

晚（wǎn）上之前，房间里的24个人（rén）都描述（shù）了各（gè）自的（de）经历。一个年（nián）轻女性说：“我已经不再制订计划。我（wǒ）开（kāi）始不去思（sī）考未来。我每次觉得（dé）可以出去找我朋友，最后都会打消（xiāo）这个（gè）念头。我（wǒ）害怕自（zì）己会因为疼痛难忍倒在餐厅的地（dì）板上，或更糟糕的是，倒在肮脏的公共厕所里（lǐ），还是待在（zài）家里比较好。”

这（zhè）是克罗恩病和结肠炎患者互助小（xiǎo）组（zǔ）的一次（cì）聚会，每（měi）周（zhōu），类（lèi）似这样的聚会（huì）数以千计。这个房间内的每一个人（rén）以及世（shì）界各地千千万万在相似房间中（zhōng）聚（jù）会的（de）患（huàn）者，都患有一种炎症性肠（cháng）病（IBD）。

什（shí）么是炎症性（xìng）肠病？这个正式的名称具有误导（dǎo）性，因为它（tā）根本不是一种疾病。它是一个模（mó）糊的（de）术语，指的是所有（yǒu）涉（shè）及肠道内（nèi）部感染（rǎn）的（de）疾病。与我的丛集性头痛一样， 让这个房间（jiān）里的（de）人感到如此绝望的是炎症性肠（cháng）病没有（yǒu）治愈的方法。

如今，治疗（liáo）此（cǐ）类（lèi）炎症的最大希望（wàng）是使用类固（gù）醇。当类（lèi）固醇不起作用时，医生常常不（bú）得不通（tōng）过造口（kǒu）术切除肠道。炎（yán）症性肠病（bìng）患者只能靠一个造口（kǒu）和（hé）一个挂在体外的造口袋生活。

我（wǒ）们不甚了解的疾病不（bú）胜枚举，对于这些疾病（bìng），现代医学界只能（néng）使用此类粗糙的治疗方法。一些疾病因具有独有的特征而容易诊断，但也有复杂（zá）的统合疾病，其中（zhōng）包（bāo）括（kuò）数十甚至数（shù）百种不同的疾病（bìng），其症状也紧密相关。人工智（zhì）能是少数几种能够为此类患者提供（gòng）更精确诊断的工（gōng）具。

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人工智能：未来的发展趋（qū）势

越来越多的科学家开始研究肠道以及它与大（dà）脑（nǎo）之间的关系，以治疗（liáo）像（xiàng）炎（yán）症性肠病这样的统合疾（jí）病，这一关系被称（chēng）为（wéi）脑肠（cháng）轴。此类（lèi）研究可能（néng）会推（tuī）动医学技术取得（dé）突破性进展，但（dàn）它过于复杂（zá）以（yǐ）致必须使用基因序列，同时它也（yě）越（yuè）来越依靠算法建模（mó）。

目前，最（zuì）先进的计算模型研究实验室使用DNA序列确认标记，即“短DNA序（xù）列”。这一捷径无须确认整个基因组，它使研究（jiū）人员（yuán）能够更快地了解单个肠道微生物组的整体情况。通过开展（zhǎn）这种细节性的肠道研究（jiū），研究人员（yuán）越来越接近这样一个未来，即（jí）为（wéi）病（bìng）人提供（gòng）真正个性化的干预治（zhì）疗（liáo）。

所有（yǒu）这一切都将为粪（fèn）菌移植术提供无（wú）法估（gū）量（liàng）的巨大帮助， 而这种技术是脑肠轴领（lǐng）域目（mù）前最激动人心、最万众瞩目的医疗突破。这（zhè）种手术曾被视为（wéi）激进的非（fēi）主流治疗方法，而现（xiàn）在有更多的医生（shēng）愿（yuàn）意尝试这种方法。他们会从（cóng）健康人群中取一个粪便的样本（běn），然后（hòu）将样本放入病人的（de）微生物组，使（shǐ）样本能够刺激该系（xì）统朝（cháo）更健（jiàn）康的肠道组成发展。粪菌移（yí）植（zhí）术（shù）已被证明能够非常成功地治（zhì）疗一种名为艰难（nán）梭状芽孢杆菌的细菌所引起的致命（mìng）感（gǎn）染。4 研究人员（yuán）希（xī）望能够使（shǐ）用这项技术发现更有效的炎症（zhèng）性（xìng）肠病治疗（liáo）方法。

然（rán）而，在没有（yǒu）对脑肠轴有（yǒu）更深入了解的情况（kuàng）下（xià），此类尝试最多（duō）只能获（huò）得（dé）不稳定的（de）结果。研究（jiū）人员仍然（rán）不清楚粪菌移植（zhí）术成（chéng）功（gōng）的原因，可能的（de）原因是（shì）健康人粪便中的细菌（jun1）进入患者（zhě）肠道内后，开始（shǐ）充当对抗致病病（bìng）毒的守卫，而可（kě）能（néng）性更大的原因是，上述情况与其他尚不（bú）为我们所知的（de）因素（sù）共同作（zuò）用。

《科学转化医学 》（Science Translational Medicine）于2017年3月1日刊登的一篇研（yán）究文（wén）章指出，提取患有（yǒu）炎（yán）症性肠病的大（dà）鼠肠道中的粪便，并将其移植到健康大鼠的微（wēi）生物（wù）组中，结（jié）果健康（kāng）大鼠（shǔ）不但出现了轻微的炎（yán）症，而且变得（dé）焦虑。5炎症（zhèng）性肠病患者中也普遍（biàn）存（cún）在类似的焦虑症状，该症状包含（hán）着（zhe）一个关键的奥秘，解（jiě）开它，我（wǒ）们就（jiù）能认识肠道健康对整个人体（tǐ）精神功能起到什么作用（yòng）。这项由贾达·德帕尔玛（Giada De Palma）主导的（de）研究（jiū）表明了（le）粪菌移（yí）植术可用于（yú）治疗炎症性肠病，但该领域的研究人员认为（wéi）需要更深入地了解（jiě）肠道以及肠道和大脑的关系（xì）。

只（zhī）有通（tōng）过（guò）计算和（hé）动（dòng）态建（jiàn）模工（gōng）具，我们（men）才能更加详细（xì）地了（le）解这些复杂的、互相关联的（de）系统以及它们与个人医（yī）疗（liáo）之间（jiān）的关系。如果研究人（rén）员想要超越目前粪菌移（yí）植术的试错阶段， 就（jiù）需要使用近期人工智能发展所带来的（de）更精确、更机（jī）械化的微生物（wù）群模型。

正当研究人员（yuán）准备使用算法模（mó）型（xíng）研（yán）究炎症（zhèng）性肠病（bìng）之时， 位于加（jiā）州（zhōu）圣拉蒙的一批（pī）创（chuàng）新创业（yè）公司，如 HealthTell，正计划在未来使用人工智能系统（tǒng）开发（fā）一种诊断工具，用（yòng）于治疗（liáo）另一种自身（shēn）免疫（yì）系（xì）统的统（tǒng）合疾病：狼疮（chuāng）。这种慢性炎症性疾（jí）病的成因是人体（tǐ）免（miǎn）疫系（xì）统攻击自身的组织和器官。对病人而（ér）言，可悲的是这种疾（jí）病一开（kāi）始常常被误诊，因此只有在身体器官遭到严（yán）重破坏后（hòu）才会被发现并得到治疗。我（wǒ）最近与HealthTell 的创始人比尔·科尔斯顿（Bill Colston）交流了医学诊断技术的现状，探讨了如何在未来通过（guò）人工智能增强诊断（duàn）。6 HealthTell 的技（jì）术已从简单的（de）基因组测试发（fā）展到使我们能够了解免（miǎn）疫系统整体情况的诊（zhěn）断测试。

科（kē）尔斯（sī）顿告诉我：“研究人员近（jìn）期了解（jiě）到，在（zài）数百万年间，免疫（yì）系统已经进（jìn）化（huà）出一个非（fēi）常特定的、复杂（zá）的（de）疾病响应机制。其响应取决于疾（jí）病的类型。”在 HealthTell 的（de）技术研究工作中，他没有将重点放在（zài）疾病的直接检测上（shàng），而是（shì）尝试测量（liàng）身体对疾病的反应。

免疫系（xì）统（tǒng）会在（zài）遇到病原（yuán）体时立即做出反（fǎn）应。相对（duì）而言， 病人体（tǐ）内会出现（xiàn）大量抗（kàng）体，因（yīn）此（cǐ）可以轻松（sōng）地（dì）检测疾病并了解身体的整体情况（kuàng）。

科尔（ěr）斯（sī）顿（dùn）解释道（dào）：“目前的诊断只（zhī）有两种状态，你（nǐ）不是‘生病’，就是‘健康’。如（rú）果你（nǐ）生病了（le），就要看（kàn）医（yī）生，但（dàn）我们（men）发现这并不是疾病（bìng）发展的（de）方式。疾（jí）病的发展时间很长，而你的（de）身体（tǐ）要到疾病最终就要获胜（shèng）并且你（nǐ）感到不舒（shū）服时才会开始抵抗。我（wǒ）认为人工智能系统真正有（yǒu）意思的（de）地方（fāng）在于（yú），它能够预（yù）判人体从健（jiàn）康走（zǒu）向（xiàng）疾病的过程（chéng）。”

科尔（ěr）斯顿和他在 HealthTell 的团队打赌说（shuō），测量免疫系统（tǒng）反应以及新陈代谢、蛋（dàn）白（bái）质和基因（yīn）组等（děng）其他担负人体管理（lǐ）职责（zé）的生物指（zhǐ）标，是了解人体整体情况的最（zuì）佳方式。

科尔斯顿告诉我：“目（mù）前我们（men）要等到真的（de）生病了才会去控制疾病，最终不是摆脱了疾病，就是让疾病进一步恶（è）化。我们（men）希望提前（qián）开发出更好的疗法或者对生活方式做出积极的改变（biàn）。如（rú）果（guǒ）你（nǐ）可（kě）以开发出只需要 10 美元或 15 美元的（de）廉价的、可扩展（zhǎn）的诊断方法，而且病人（rén）可以自（zì）己定期进行诊断，那么（me）你可（kě）以将（jiāng）这（zhè）些诊（zhěn）断方法输入人（rén）工智能系（xì）统中（zhōng），使其可以预（yù）测身体状态的（de）变化。”

他（tā）认（rèn）为这（zhè）一知识将使病人在患病前做出改变（biàn）。与许多现（xiàn）代疾病一样，提前介入能（néng）够（gòu）更有效地治疗自身（shēn）免疫系统疾病（bìng）。科尔斯顿（dùn）所（suǒ）说的系统可能（néng）还需要10多年才会出现，但我们已经在IBM的“沃森”中看到了（le）该系统的初（chū）始形（xíng）态：使用人工智能增强诊断。一个系（xì）统若想充分利用科尔斯（sī）顿的技术，必须（xū）清除一大障碍，那就是（shì）缺（quē）少数据。人工智能在（zài）无人驾驶汽车等领域正常运行（háng），是因为汽车（chē）上下及其周边环境（jìng）中（zhōng）遍（biàn）布各种（zhǒng）嵌入式传感器，它们同时进行数千次实时测量，但（dàn）我（wǒ）们无法在人体中部署足够的（de）数据点以预测未来（lái）将要发生（shēng）的事情， 也没有得到足够明确的结果来训练（liàn）人工智能系（xì）统。

HealthTell是科尔斯顿的技术准备应用的（de）地方，它所面临的挑（tiāo）战（zhàn）首（shǒu）先就是开发测量系统。正如我（wǒ）们在深度学习算法中所看到的，当我们拥有足够的（de）数据时，即从规模（mó）足够庞大的人群中获得了充（chōng）足的长期测量结果时（shí），我们就能获得足够（gòu）的（de）数据深度（dù）与（yǔ）广度（dù），使机器学（xué）习实（shí）现（xiàn）精确诊断。

在科尔（ěr）斯顿看（kàn）来，未（wèi）来的人工智能（néng）并不（bú）意（yì）味（wèi）着完全使用计算机代替（tì）医生，它（tā）只是一种用更（gèng）多知（zhī）识增强人类智能的方式。

科尔斯顿表示：“配备（bèi）了这种（zhǒng）更智能的（de）传感器和治疗技术的人工智能（néng）可以提供长期的纵向数据，便于内科医生做出更准确的诊（zhěn）断。医生可以更好地确定病人何（hé）时应该接受治疗。我们现在对各种疾（jí）病（bìng）的诊（zhěn）断（duàn）方式仍十分笼统，医生（shēng）希望能够获（huò）得更多此类（lèi）信息。”

科尔斯顿认为，将先进的人工智能系统应用于诊断是改变这（zhè）一趋势的一种可行的（de）方法。它（tā）可以从根本上（shàng）提升效率， 使（shǐ）初级护理医生能够将更多时间用在与（yǔ）病人的交流上，因为人工智能系统可以帮助他们解释更加复杂的数据，并将这些数据（jù）与有类似症状的其他（tā）病人（rén）进行比较。

当（dāng）然，与许多其他领域一样，利用人工智（zhì）能提（tí）升专业医生的能力也引发了社会的焦虑。有人（rén）担心医（yī）疗行业的人性的（de）一面，即人与人之间的关心、护理和治愈，将被毫无（wú）感情的技术解决方（fāng）案所取代。科（kē）尔斯顿在（zài）劳伦斯利弗莫（mò）尔国家实验室（shì）（也就是洛斯阿拉莫斯国（guó）家实验室（shì）的（de）竞争（zhēng）对手）做了 20 年的（de）研究员，致力于开发对抗（kàng）生（shēng）化恐怖主义的（de）技术。根（gēn）据他（tā）在新型反恐技（jì）术方面的经验，他认为这些担忧中存在误区。

科尔斯（sī）顿告诉我：“技术（shù）从来都不是邪恶的。”他提到近期（qī）一（yī）项唐（táng）氏（shì）综（zōng）合征产前检测方面的技（jì）术突破，这种技术可以取代原（yuán）先的（de）羊膜穿刺术（shù）检查法。“这一技术出现后，人们通过一滴血就能测出（chū）唐氏综合征（zhēng），而（ér）不再需要将针头刺入（rù）羊膜腔。许多人表示这不是什么好事，因（yīn）为它迫（pò）使父母在孩子出生前就做出道（dào）德决定，但（dàn）我们（men）在此之前就一直在进行这方（fāng）面检测， 而且是（shì）用一种可（kě）能伤害到胎儿和（hé）孕妇的（de）侵入式方法。有了新的检测方法，我（wǒ）们就可（kě）以通过一种更安全的方法获得这些信息。”

科（kē）尔斯（sī）顿总结道：“获得更多信息不可能是一件坏（huài）事，真正决定好坏的是我们选择（zé）如何使（shǐ）用这些重要（yào）的知识。”

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人（rén）工智（zhì）能作为人类生活（huó）的解码器

HealthTell所做（zuò）的这种基因测序和诊断创新将人工智能转换（huàn）成了一种人类的生物学解码器，其（qí）中最典型的例子（zǐ）就是近期基因编（biān）辑技术的发展，比（bǐ）如（rú）CRISPR–Cas9的使用等（děng）。这项技术使科学家能够将经过修改的蛋白质注射到人体内，从而像一把（bǎ）剪刀一样剪切基因并将其重组。2016年10月28日， 四川大学（xué）的研究人（rén）员提取了人（rén）类免疫细胞，并（bìng）且使用（yòng）CRISPR技术（shù）对（duì）它们进行编辑。7他们成功地去除了让（ràng）身体攻击健康细（xì）胞的基因（yīn）。通过（guò）在肺癌病（bìng）人体内剪切这（zhè）种基因并将其（qí）重新导入细胞（bāo），研究（jiū）人员希望经过修改的细胞能减少癌细胞（bāo）和攻击行为。

CRISPR的每一个字母（mǔ）分（fèn）别代表（biǎo）着“成簇的、规律间（jiān）隔的、短回（huí）文、重复序列”，它以（yǐ）细菌细胞可以识别入侵病毒（dú）并将其（qí）剪切（qiē）到DNA中这一发现为基础。后（hòu）来，科学家（jiā）使用（yòng）这项10年（nián）前发现（xiàn）的（de）技术来编辑远（yuǎn）比细菌复杂的DNA序列。现在（zài）， 中（zhōng）国科学家的研究成（chéng）果让（ràng）我们开（kāi）始（shǐ）能（néng）编辑我们自己的DNA。

这（zhè）只是人类机能增强的（de）开始。当我们（men）把人工智能与（yǔ）神（shén）经网络（luò）相结合时，就可以（yǐ）使用机器学习来解释信号，用无线（xiàn）设备代替大脑与我（wǒ）们四肢（zhī）和肌（jī）肉（ròu）之间（jiān）的连接。在 2016年11月（yuè）的神经系（xì）统（tǒng）科学学会年会上，科学家宣布患有（yǒu）闭锁（suǒ）综合征的女（nǚ）性可以（yǐ）仅依靠（kào）自己的意念，移（yí）动计算机（jī）界面上（shàng）的光标。8闭（bì）锁综（zōng）合征是一种患者身体完（wán）全（quán）瘫痪但精神敏度未受影响的（de）病症。1997年的《潜水钟与（yǔ）蝴蝶》（The Diving Bell and the Butterfly）一书中描述了（le）这一（yī）病症，该书于 2007年（nián）被朱利安·施纳（Julian Schnabel）拍成电影并且获（huò）得多个奖项（xiàng）。这个由记（jì）者兼时装总监让-多米尼克·鲍比（Jean–Dominique Bauby）撰写的（de）故事详细讲述了他与闭锁（suǒ）综合征的斗争，还描述了他如何（hé）在只有左眼能动的情况（kuàng）下（xià）写（xiě）出一本书。

这（zhè）一（yī）计算机和光标方面的最新发明（míng）在眨（zhǎ）眼（yǎn）活动和人类动作信息转换之外开辟了一条新路。上（shàng）文（wén）提到的那位女性，我们（men）只（zhī）知道她叫HB，她（tā）在颅骨下植入了电（diàn）极。虽（suī）然电极没（méi）有穿过脑组（zǔ）织，但（dàn）能够与 HB 的大（dà）脑（nǎo）进行足够的接触（chù），从而精确地反（fǎn）映她的脑波活动。外科医生（shēng）将她颅骨下的电极与一（yī）个她胸（xiōng）腔内的装置连接，而该装置（zhì）与一台平板电脑无线（xiàn）连（lián）接。

机（jī）器学习算法负责最（zuì）终区分HB的β脑波和γ脑波，并且学（xué）会了（le）哪种脑活（huó）动与捏手指等微（wēi）小动（dòng）作有关。在这些算（suàn）法（fǎ）的（de）帮助下，HB不久就能仅靠（kào）意念移（yí）动（dòng）平（píng）板电（diàn）脑上的光标（biāo）了。当（dāng）研究人员将一个大（dà）型字母表放在（zài）HB的（de）平板电脑屏幕（mù）上时，她就可以想象着点（diǎn）击鼠标和选（xuǎn）择字母的感觉来输入了。机器学习能够识（shí）别她的意图并且（qiě）在（zài）屏幕上记录她的选择。HB能（néng）够以每分钟一到两（liǎng）个字母的速度慢慢地（dì）与世界沟通了，她不再是一个“被锁住的人”。

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无论我们是将机器学（xué）习（xí）用于抵御（yù）未知疾病的（de）暴虐，还是用于修改我们（men）DNA的基因编辑技术，或是（shì）通过神经信（xìn）号和机器学习将病人从闭锁综合征中解放，都必须（xū）在未来10年使用人工（gōng）智能（néng）进一步增强医疗和医药行业。目前关于这方面（miàn）的争议很（hěn）多，包括对设计婴儿的恐惧、超人（rén）类物种的风险或神经装（zhuāng）置（zhì）被入侵所产（chǎn）生的意外后果（guǒ）等（děng），而道（dào）德讨（tǎo）论也是我们必需（xū）的。尽管如此，当（dāng）我们在讨论是否需要发（fā）展（zhǎn）人工智能时，就（jiù）已（yǐ）经将我们（men）的社会带入了一个错误（wù）的选（xuǎn）择（zé）。科学技术的发展（zhǎn）无法避免， 思想的（de）进（jìn）步无法被（bèi）控制，一（yī）个突破必将引发另一个突破。

正（zhèng）如（rú）比尔·科（kē）尔斯顿所说：“你不能因（yīn）为担心某项技术的（de）具（jù）体用途而（ér）减缓其发展的速（sù）度。无论怎（zěn）样，它（tā）最终总会出现，因（yīn）为总有人会在其他（tā）地方把（bǎ）它发明出来（lái）。所以更好的办法是（shì）控制它、驾驭它并且尽早加以应（yīng）用。科学（xué）技术本身无善（shàn）恶（è）之分（fèn）。”

正如我们将在下一章所看到的那样（yàng），科尔斯顿对医疗行（háng）业创新的观点也（yě）适用于网络安全（quán）行业。20 世纪（jì）的工（gōng）具根本（běn）不可能解决21世纪的挑战。我们根（gēn）本没（méi）有选择，我们必须使用人工智（zhì）能，才能以（yǐ）此对抗（kàng）人工（gōng）智能（néng）。