根据维基百科,截至 2014 年,全球共有超过 4.2 亿人患有糖尿病,这个数字在近年来有所减少,但形势仍不容乐观。而作为糖尿病的并发症之一,糖尿病性视网膜病变 (Diabetic Retinopathy) 正在侵蚀着长期糖尿病患者。医学人士发现,对于一般患者,患病 10 以上会开始出现病变,导致失明。听起来 10 年后很远,但情况其实比想象的更紧急,因为对于那些血糖控制差,或者是胰岛素依赖型糖尿病的患者来说,他们完全有可能更早出现眼底病变,失明的风险比其他人甚至是糖尿病患者都更高。
问题在南亚国家尤为严重。截至 2015 年,印度有超过 7000 万名糖尿病患者,而由于生活习惯、遗传因素、缺少医生和足够的医疗资源等社会原因,接下来 20 年的情况很令人担忧,到 2040 年南亚国家糖尿病患数字将会增长到 1.4 亿。但摆在印度公共卫生部门面前的直接问题更加棘手:根据官方统计,由于全国存在一个大约 12 万名眼科医师的缺口,糖尿病和糖尿病性视网膜病变患者无医可投,大约 45% 的患者在被确诊之前已经失去了部分或全部的视力……
莉莉·彭 (Lily Peng) 是 Google 旗下科研机构 Google Research 的一名研究员。在 Google 年度开发者大会 I/O17 即将召开前夜,她向我们介绍了一个激动人心的科研项目:用机器学习技术来提早发现糖尿病性视网膜病变,进行及时甚至是预防性治疗,从而让那些可能将在 3 年、5 年甚至 10 年后失去视力的人们,获得一个宝贵的提前治疗机会。
“我们的任务:使用深度学习技术训练一个算法,能够从病人的视网膜眼底照片中自动诊断出潜在的病变情况。”她介绍道。任务逻辑听起来很简单,但实际上并非如此,因为训练这个算法的过程才是关键。为了提供高质量的训练素材,科研人员找来了 54 名美国食药监局 (FDA) 资质认证的眼科医师和专业人士,从 2015 年 5 月到 12 月期间对总共 128,175 张视网膜眼底照片素材进行标记和评级,最终标记出超过 88 万个确诊症状。
接下来,神经网络技术就该派上用场了。莉莉·彭的团队搭建了一个 26 层的深度卷积神经网络 (Convolutional Neural Network),然后用标记好的素材进行训练。
这种神经网络结构较为特殊,它的特性是对于二维结构的数据——也就是图片——有着较好的性能,因此经常被用于对大量图片进行学习。
2016 年 1 月 和 2 月,Google Research 分别找来两个不同的眼科专业的视网膜眼底照片库,让算法和眼科医师一较高下。这次尝试的结果是显著的:算法在发现症状的敏感度 (98.8) 和判断症状的准确性 (99.3) 上,都比人的得分要高(在统计学上这个得分叫做 F-score,眼科医生的分数是 0.91,而算法拿到了 0.95)。
同年,这份研究报告发布在了美国医学会的专业期刊 JAMA 上,获得了医学界的大量好评。哈佛医学院的安德鲁·比姆和艾萨克·柯汉表示,“这一研究展示了医学新世界的样子。”
将计算机科学和医学进行结合,竟然达成了意想不到的效果。
当然,这已经不是计算机科学第一次跟医学产生有价值的交集,甚至医学界已经对“机器学习”这一术语感到并不陌生。事实上在过去的几十年间,医学科研人员一直在采用机器学习这种更为先进的技术来尝试攻克只有大计算量才可以解决的医学难题。但随着近几年来计算性能的飞跃式突破,机器学习的子集“深度学习”技术开始流行——毫无疑问,后者将成为医学科研工作者手中的最新利器。
身兼生物医学、医学双料博士的莉莉·彭,还对深度学习颇有了解,这种跨学科的才能让她格外瞩目,但她又怎样看待医学和计算机之间的关系?“其实不是所有的医学难题都要机器学习来解决,比如洗手这件事……我更重要的任务是帮助我的团队找到那些机器学习可解的难题,帮助他们理解我们的训练数据。”
她认为,机器学习是医学的一个很好的辅助工具——用来辅助医生做出诊断,而不是决定诊断。也正因此,Google Research 团队对该技术的推进仍然比较谨慎,莉莉·彭一再明确,这项研究只是为了证明通过机器学习的路径来解决问题,成效是显著且可预期的。然而这个计算机诊断的过程,还没有达到绝对科学可靠的程度。说到底,她们只是知道计算机能做出准确的诊断,并不完全明白它为什么能做出准确的诊断。
其实问题又回到了深度学习技术的一个核心辩题:无论识别图像、听懂语音,神经网络技术总能输出一些很不错的结果,但还是没人解释的清,它到底是怎样做到的。一些深度学习专家曾对我说,神经网络的节点和层级,模拟的是人脑神经元 (neuron) 之间互相连接以及层级式 (hierarchy) 的思考模式,但另一些脑科学家却向我指出,就连他们都没完全搞清楚人脑到底怎样思考。因此你可以说,现在的计算机神经网络结构与其说在模拟人脑,其实更像是依葫芦画瓢。
似乎这个问题可以争论下去无休无止,但争论可能更多发生在学界内部。好在,Google 已经可以确认用这种技术来诊断糖尿病性视网膜病变是有效的。接下来,Google Research 要和尼康等的眼科仪器/医疗服务机构进行合作推广这项技术。更进一步,她们希望能为这项技术取得 FDA 以及印度方面权威机构的认证,让全世界视力被糖尿病所威胁的人们能够尽早诊断、尽早治疗。
她们发现,其实诊断晚的这个情况,不仅在印度,在美国甚至全世界都是个问题,尽管原因不尽相同。
“在美国,很多情况是人们提交了自己的资料(注:眼底扫描)给医疗机构等待检查。但时间长了,人们搬家了、换电话了,当医疗机构诊断出病症时,病人却失联了,”莉莉·彭说,而机器学习检查的最大优势在于可以当场出结果。研究团队也在进行尝试,设立了网站让用户提交自己的眼底扫描照片进行分析——尽管这不是专业诊断,但仍足以提前 5 年甚至 10 年,拯救现在的普通人,未来的失明者。
前面提到,莉莉·彭的分享会发生在 I/O17 的前一天。在一整天的圆桌讨论议程中,我不止一次听到 Google 科研人员做出“我们的重心不是那些未来 50 甚至 100 年的新技术,但 10 年是一个很值得抓住的节点”或类似的表述。
的确,我们暂时无法解释神经网络到底是为什么这么厉害,但我们还是可以、应该用它来做一些很好的、在 10 年内可以帮到我们的事情。前沿科技其实都是如此,核心原理搞没搞清楚,并不妨碍我们去利用它改善生活。就好比我们的祖先不知道哪天突然发现了钻木或撞击石头可以取火,当时他们没能研究明白火到底是什么,但人类还是从茹毛饮血的时代向农耕文明迈出了那重要一步。
来源:品玩 作者:光谱
为你推荐
资讯 阿法纳生物完成A轮融资首关
近日,合肥阿法纳生物宣布完成A轮融资首关,总规模5000万美元。首关由国中资本领投,合肥产投集团旗下生命健康公司、产投国正、安徽策源联合领投,合肥产投创投引导基金追加,南...
2026-11-06 15:13
资讯 礼来携手多方合作伙伴聚力进博,共筑体重管理健康服务新生态
礼来将进一步发挥各方在科学创新、零售服务与数字技术等方面的优势,推动疾病教育与专业支持走进药房、社区及线上健康服务场景,共同构建更贴近患者日常生活、更持续的健康支持...
2026-11-06 14:36
资讯 百济神州年内第三次上调业绩
业绩报显示,今年前三季度,百济神州实现营收349 93亿元,同比增长26 8%;归母净利润为60 55亿元,同比增长431 8%;扣非归母净利润为55 68亿元,同比增长474 4%。
2026-11-06 13:31
资讯 诺华公司亮相第九届进博会,展示前沿创新成果与在华研发布局
作为连续九届参展的进博“全勤生”,诺华今年将再度携多项医药创新成果赴约,并呈现其全球创新深厚积淀与在华研发布局。
2026-11-06 12:43
资讯 吉利德科学亮相第九届进博会,以人为本,将药物革新转化为健康价值
集中呈现其在HIV、肝脏疾病、肿瘤及抗真菌等领域的创新成果,以及在中国加速创新疗法引入、深化本土研发合作、推动药物可及等方面的持续实践
2026-11-05 18:30
资讯 国家卫健委修订罕见病目录制订工作程序,有哪些变化?
近日,国家卫生健康委办公厅、国家中医药局综合司联合印发《罕见病目录制订工作程序(2026 年版)》(国卫办医政发〔2026〕16 号),对 2018 版工作程序进行全面修订,进一...
2026-11-05 17:30
资讯 拜耳赫新诺(塞伐艾替尼片)在中国获批一线治疗HER2突变非小细胞肺癌
用于治疗存在HER2(ERBB2)激活突变的不可切除的局部晚期或转移性非小细胞肺癌(NSCLC)成人患者
2026-11-05 11:09
资讯 希格生科完成数亿元A+轮融资首关
11月4日,希格生科宣布完成由国寿股权领投的数亿元A+轮融资首关。融资收益将主要支持公司核心肿瘤创新药管线向关键临床推进,新增针对心脏疾病以及肾脏疾病的新管线的开发,并持...
2026-11-05 10:45
资讯 又一家脑机接口企业完成融资,连续两轮融资约8亿
近日,上海主动科技有限公司宣布完成4 64亿元人民币天使+轮融资。本轮由高榕创投、国投先导、上海科创投联合领投,康君资本、中网投、国泰海通、浦东创投、上海科创基金、广药...
2026-11-04 17:04
资讯 恒瑞医药双靶点 mRNA 体内 CAR-T 产品获临床试验默示许可
据国家药监局药品审评中心公示信息,11 月 3 日,上海瑞宏迪医药有限公司自主研发的双靶点体内 CAR-T 产品 RGL-208 注射液,获临床试验默示许可,适应症拟定为复发 ...
2026-11-04 15:57
资讯 脑机接口企业阶梯医疗启动上市辅导
11月3日,据证监会官网披露,上海阶梯医疗科技股份有限公司正式向上海证监局办理辅导备案登记,辅导机构为华泰联合证券,辅导协议签署时间为10月30日。
2026-11-04 15:41
资讯 国际SOS发布跨境人员健康与安全六项建议
随着2026年最后两个月国际经贸活动陆续启幕,全球双向商务往来日益密集。与此同时,秋冬季呼吸道疾病、海外部分地区安全局势变化以及极端天气等因素,也为跨境商务人员的健康、...
2026-11-04 15:17












