NVIDIA AI驅(qū)動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)變革 打造開放生態(tài)

在醫(yī)療服務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的背景下，大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)的應(yīng)用成為提高醫(yī)療資源供給和提升診療水平的關(guān)鍵，為疾病預(yù)防和治療提供了新的生產(chǎn)力。來自IDC的數(shù)據(jù)顯示，到2021年，通過采用認(rèn)知技術(shù)和人工智能技術(shù)，20％的醫(yī)療機(jī)構(gòu)和40％的生命科學(xué)組織將獲得15％到20％的生產(chǎn)力增長(zhǎng)。人工智能系統(tǒng)應(yīng)用后，醫(yī)護(hù)工作者的工作效率得到提高，診斷和治療的專業(yè)水平得到提升。

NVIDIA醫(yī)療業(yè)務(wù)全球副總裁Kimberly Powell

在NVIDIA醫(yī)療業(yè)務(wù)全球副總裁Kimberly Powell看來，AI正在變革整個(gè)醫(yī)療行業(yè)，而這種潛力在發(fā)展快速的中國(guó)尤為顯著。目前眾多AI醫(yī)療初創(chuàng)公司和行業(yè)巨頭借助AI為 這一行業(yè)的未來發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

成為賦能者 NVIDIA AI驅(qū)動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)變革

眾所周知，NVIDIA發(fā)明了GPU，而GPU加速計(jì)算在AI中扮演了重要的角色。在圖形處理、科學(xué)計(jì)算、自動(dòng)駕駛等方面，通過GPU驅(qū)動(dòng)的深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)正在變革各行各業(yè)。

同樣，AI的研究也在醫(yī)療領(lǐng)域有了全新的發(fā)展。Kimberly表示，AI在醫(yī)療影像、基因、新藥研發(fā)等方面有了廣闊的應(yīng)用空間。NVIDIA與通用電氣、佳能和西門子等合作伙伴在醫(yī)療影像設(shè)備應(yīng)用人工智能技術(shù)方面產(chǎn)生了眾多成果?！癆I在醫(yī)療影像領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅是一次性的對(duì)于醫(yī)療影像的分析，而是滲透到整個(gè)工作流程中，從檢查、分析到診斷，甚至是報(bào)告的全過程?！?/p>

除了醫(yī)療影像，AI在基因測(cè)序等方面有著廣泛的應(yīng)用。在新藥研發(fā)方面，GPU驅(qū)動(dòng)的高性能計(jì)算和人工智能技術(shù)也在藥品研發(fā)方面發(fā)揮了重要的作用，如何依靠精準(zhǔn)醫(yī)療開發(fā)出定制性的醫(yī)藥，這也代表了人工智能在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)使用的爆發(fā)。

“NVIDIA在計(jì)算架構(gòu)方面三個(gè)類別，分別是高性能計(jì)算、計(jì)算圖形以及仿真、人工智能。醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)都用到了以上三個(gè)中的一部分或者所有技術(shù)，以進(jìn)行新的基于人工智能的醫(yī)療解決方案的開發(fā)。醫(yī)療行業(yè)將成為人工智能最大的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)之一，NVIDIA也在從各個(gè)方面在推動(dòng)醫(yī)療行業(yè)的變革?！盞imberly說。

醫(yī)療產(chǎn)業(yè)是一個(gè)專業(yè)度很高的行業(yè)，NVIDIA通過聯(lián)合合作伙伴一起推動(dòng)整個(gè)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的變革。Kimberly介紹說，NVIDIA在醫(yī)療行業(yè)發(fā)展四大類型的合作伙伴。第一個(gè)是學(xué)術(shù)界，NVIDIA面向這類合作伙伴推出了人工智能實(shí)驗(yàn)室，推動(dòng)醫(yī)學(xué)研究；第二是初創(chuàng)企業(yè)，NVIDIA通過Inception項(xiàng)目（初創(chuàng)加速計(jì)劃）為這些初創(chuàng)企業(yè)提供技術(shù)支持，包括最新的前沿技術(shù)。如果這些企業(yè)發(fā)展很好，NVIDIA還會(huì)提供市場(chǎng)支持，幫助他們進(jìn)行商業(yè)推廣；第三是產(chǎn)業(yè)界商業(yè)化的合作伙伴，比如中國(guó)的華大基因、聯(lián)影智能（United imaging）等。與這類合作伙伴，NVIDIA主要是在代碼開發(fā)層級(jí)深入的合作，同時(shí)也會(huì)有聯(lián)合的商業(yè)銷售方面的支持；第四是和政府之間的合作，NVIDIA會(huì)關(guān)注在不同的國(guó)家和地區(qū)政府的重大科研的項(xiàng)目方向以及相關(guān)政策。

“NVIDIA更多的是一家賦能型的公司，我們幫助他們更好地在基礎(chǔ)設(shè)施層執(zhí)行人工智能醫(yī)療的應(yīng)用，幫助他們實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)目標(biāo)。同時(shí)NVIDIA有著一個(gè)非常龐大的開發(fā)人員的社區(qū)，這些都會(huì)幫助到在醫(yī)療行業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新的公司。”Kimberly說。

打造開放生態(tài) NVIDIA力推Clara平臺(tái)

十多年以來，NVIDIA GPU一直在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。為了更好地打造醫(yī)療AI的開放生態(tài)， NVIDIA推出了Clara平臺(tái)。NVIDIA Clara平臺(tái)是一個(gè)開放平臺(tái)，可供開發(fā)者和合作伙伴利用NVIDIA在人工智能、高級(jí)可視化和高性能計(jì)算方面的技術(shù)和專業(yè)知識(shí)，以開發(fā)新一代醫(yī)學(xué)影像設(shè)備和工作流程。

NVIDIA Clara AGX系統(tǒng)是Clara平臺(tái)的核心，為開發(fā)者提供豐富的開發(fā)工具，開發(fā)者可以通過調(diào)用Clara AGX系統(tǒng)提供的軟件開發(fā)工具包（SDK）重新設(shè)計(jì)、重新開發(fā)醫(yī)療工作流程。Clara SDK為醫(yī)學(xué)應(yīng)用程序開發(fā)者提供一套用于計(jì)算、高級(jí)可視化和AI的GPU加速庫(kù)。得益于現(xiàn)代化計(jì)算的結(jié)構(gòu)，比如容器技術(shù)、虛擬化技術(shù)等，開發(fā)者可以在多個(gè)計(jì)算環(huán)境（包括嵌入式、預(yù)置式或云端）中部署應(yīng)用程序。

“容器技術(shù)已經(jīng)被廣泛地適用于不同的IT基礎(chǔ)設(shè)施，它能夠讓我們有效地打包不同的應(yīng)用，運(yùn)行在不同的IT系統(tǒng)上面。尤其容器應(yīng)用運(yùn)行的方式可以進(jìn)行自動(dòng)更新，應(yīng)用總是最新的。這種容器應(yīng)用的運(yùn)行方式支持不同的運(yùn)行環(huán)境，可以在設(shè)備端，也可以在數(shù)據(jù)中心和公有云，不同企業(yè)可以根據(jù)自己的商業(yè)模式選擇合適的形式?！盞imberly說，“這很適合中國(guó)醫(yī)療的情況，比如混合的運(yùn)營(yíng)環(huán)境，還有不同地域分布的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，他們的IT環(huán)境是層次不齊的，不同的部署模式可以方便他們選擇適合自己的運(yùn)行模式?！?/p>

Kimberly表示，Clara本身是一套軟件，目前發(fā)布的還是比較早期的版本，NVIDIA會(huì)持續(xù)不斷地對(duì)它支持下去，并不斷改進(jìn)。比如與外部硬件系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，增加更多加速的引擎，幫助初創(chuàng)企業(yè)以更快的速度加速方案的部署?！巴瑫r(shí)，NVIDIA Clara正在加入學(xué)習(xí)知識(shí)的轉(zhuǎn)讓以及輔助式的功能，將學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)轉(zhuǎn)移是非常重要的。因?yàn)椴煌貐^(qū)的醫(yī)院本身?xiàng)l件不一樣，使用的設(shè)備也不一樣。在很多情況下，我們希望在某個(gè)醫(yī)院設(shè)備上所分析出來的一些知識(shí)或者總結(jié)的結(jié)論，能夠在本地進(jìn)行一個(gè)很好的總結(jié)或者叫歸納，然后普及推廣，而不只是把結(jié)果輸出出去。”

目前，NVIDIA Clara SDK可以在官網(wǎng)上免費(fèi)下載，其主要針對(duì)三大類型客戶，一是醫(yī)療設(shè)備公司，二是人工智能軟件開發(fā)公司，三是擁有眾多醫(yī)療應(yīng)用的醫(yī)院?！霸卺t(yī)療影像方面，我們并不希望計(jì)算、可視化以及人工智能三個(gè)不同的工作負(fù)載分別執(zhí)行在不同的硬件設(shè)備上，我們希望一臺(tái)計(jì)算機(jī)借由Clara就可以實(shí)現(xiàn)三種不同的計(jì)算。對(duì)于Clara而言，NVIDIA的想法是軟件＋硬件，其是NVIDIA對(duì)于未來智能設(shè)備的鋪墊?！盞imberly說。

NVIDIA與中國(guó)合作伙伴加速醫(yī)療市場(chǎng)變革

談及在中國(guó)市場(chǎng)的布局，Kimberly表示，NVIDIA與中國(guó)的醫(yī)療創(chuàng)新公司開展了眾多合作，比如聯(lián)影智能（United imaging），它在NVIDIA DGX系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建AI架構(gòu)，以便開發(fā)用于全棧式醫(yī)學(xué)影像的人工智能軟件uAI。還有推想科技（infervision）和圖瑪深維（12Sigma），這些公司在人工智能的技術(shù)應(yīng)用方面有著突飛猛進(jìn)的業(yè)務(wù)發(fā)展。

目前醫(yī)學(xué)成像成為醫(yī)療行業(yè)中最早受益于AI的領(lǐng)域。推想科技采用NVIDIA Clara平臺(tái)，旨在提升產(chǎn)品性能，驅(qū)動(dòng)新一代AI成像集群。該公司的InferRead系列解決方案將GPU部署進(jìn)AI系統(tǒng)，并已應(yīng)用于全球數(shù)百家頂級(jí)醫(yī)院輔助診斷環(huán)境。

Kimberly說，除了醫(yī)學(xué)影響方面，行業(yè)巨頭和創(chuàng)新企業(yè)也在利用NVIDIA AI加速自身的數(shù)據(jù)分析能力。為深入洞察欺詐檢測(cè)等問題或預(yù)測(cè)人群疾病，平安科技數(shù)據(jù)科學(xué)團(tuán)隊(duì)使用NVIDIA RAPIDS以及GPU加速的主成分分析（PCA）和具有噪聲應(yīng)用的基于密度的空間聚類（DBSCAN）之后，工作流程執(zhí)行速度加快了80倍，從幾天縮短到幾小時(shí)（包括數(shù)據(jù)加載和訓(xùn)練時(shí)間）。這有助于平安集團(tuán)主動(dòng)做出預(yù)測(cè)并完善預(yù)防計(jì)劃。

華大基因（BGI）團(tuán)隊(duì)在NVIDIA DGX－1 AI超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行RAPIDS平臺(tái)，將分析速度提高了17倍，并將用于癌癥患者個(gè)性化免疫治療的靶向多肽分析范圍擴(kuò)大至數(shù)百萬種。

碳云智能（iCarbonX）使用越來越常見的數(shù)字化生理、基因組、代謝組以及宏基因組數(shù)據(jù)來研究微生物組。碳云智能運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)將微生物組特征和2型糖尿病關(guān)聯(lián)起來，能提供個(gè)性化的消費(fèi)者醫(yī)療服務(wù)（如飲食建議或治療方案的制定），通過部署RAPIDS，該公司的數(shù)據(jù)分析速度立即加快了6倍。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前人工智能技術(shù)給行業(yè)帶來變革的動(dòng)力，不管是Clara還是RAPIDS，NVIDIA正在與業(yè)界合作伙伴一起用AI賦能行業(yè)革新。