想像力比知识更重要,因为知识是有限的,而想像力概括着世界上的一切,推动着进步,并且是知识进步的源泉。——爱因斯坦
眼底特征的定量分析技术,到今天为止,前后我做了有十一年的时间,工作从2012年开始。应该说,对于眼科临床医学而言,这是一项全新的技术,是一个新事物。一开始,很多医学专家并不清楚这项技术能产生什么医学价值,但现在慢慢认知在发生变化。我前后受邀在眼科学术界的全国性会议上公开做过三次报告,主题都是眼底定量技术及其临床上的应用,每一次反响都不一样。第一次是在2021年5月的中华预防医学会公共眼科分会的年会上,讲完之后当时大会主席王宁利教授还单独做了点评和对话:人工智能技术不应是替代医生,而是帮助医生,柯鑫做的工作思路新颖,耳目一新。第二次讲是2021年底的江西省眼科年会上,当时很多眼科大咖都在现场,报告引起了很多讨论,但也并不明确其价值。最近的一次讲,是在几个月前的2022年全国眼底病年会上,我把做了10年的工作融汇到了8分钟的报告之中,原本以为不一定能讲清楚,但没想到最后会议主持专家给了很高的评价,全场十几位讲者,唯一对我们的工作做了点评,认为眼底从定性分析到定量分析,是一次技术上的飞跃,对眼科临床会产生诸多的创新价值。当时听完我们都很激动,新技术的价值终于慢慢得到医学界的理解和认可。
2021年在中华预防医学会公共卫生眼科分会年会上的报告
眼底是一个非常基础而且很特殊的医学检查。除了眼科之外,医院很多科室都会用到眼底的检查来做会诊,其中包括内分泌科、心内科、神经内科,肾内科、妇产科、体检科、老年科,我们最新的技术甚至还用到了某些三甲医院的放射科、超声科、血液科、风湿免疫科等等,其应用之广,超乎之前的想象,所以在眼科界,素有“眼底一张照,全身慢病都知道”的说法。但仅靠一张照片,实际做到这点是很难的,目前还并没有足够明确的循证医学的数据支撑,更多还是临床上医生肉眼的经验。很多研究工作实际是亟待开展的。眼底几乎是人工智能最早介入的医学领域之一,也是人工智能在医学上应用最为成熟的领域之一,其广泛的应用场景和广大的应用人群,带动了技术的快速发展。目前全世界已经有数以万计的医疗机构在开始逐步用人工智能来开展眼底疾病筛查,以节省成本,提高效率。但不得不说的一点是,做疾病的筛查还只是初期人工智能的状态,但并不代表它的全部,它的核心能力实际并不在此,随着技术的进一步迭代和进化,它更多的应用面会慢慢展现出来。不过这么多年下来,虽然技术实际已经在大踏步往前走,但大家对眼底人工智能技术的理解还只停留在初期做眼底疾病的定性筛查上。
应该说,眼底人工智能一开始确实是应用于疾病的筛查,在一些没有眼科医生或者没有医生的场景,比如说体检中心,社区医院,视光中心,公立医院内分泌科等场景发挥作用,但这是这项技术在特定阶段的特定状态,并不代表它永恒的状态,因为技术不比其他,它是一个可以不断动态发展,不断进化的事物。比如,早期的自然语言理解(NLP)和今天我们所看到的ChatGPT,其技术实质已经有了巨大的提升,那么它的应用能力也就随之水涨船高了。实际这些年很多技术的进步及应用都是一个不断颠覆我们认知的过程,很多知识的更新迭代速度也是越来越快!但我们跟很多专家沟通,跟很多做眼底设备的企业沟通,跟很多投资人沟通,发现他们对技术的认知还停留在五六年前的状态,甚至有些固化,这是让我们觉得很有趣的现象。即便我告诉他们,我们的技术已经在国内数百家三甲医院的临床开始使用了,他们也更愿意相信自己早年的认知,并不觉得这是什么了不起的事情。实际在我看来,眼底人工智能技术早期做疾病筛查是没错的,但那真的只是人工智能技术的一个应用能力而已,眼底人工智能技术的威力远不止这些,它的潜力会随着技术的进步而不断被挖掘出来,甚至未来发生的事情可能会超出我们的想象。
最新人工智能应用ChatGPT可以像人类一样跟我们对话并智能交互,甚至承认自己的错误
我个人学的是计算机视觉及图像分析专业,算法工程师出身。计算机视觉及图像分析就是让机器具备人类一样的视觉和分析能力,这是人工智能的核心领域。创建依未科技之前,我在中国第一家做图像的上市公司大恒科技工作过5年,做的工作就是眼底图像的自动化智能化分析。早年做这块工作的企业非常少,好像一开始全国也就我们大恒在做。当时专家们还不知道人工智能所谓何物,只有临床和科研的实际问题需要我们来解决。医院全称叫医学科学院,它是一个非常重视研究和学术的机构,尤其是重点三甲医院。我们先后跟北京同仁医院、北京协和医院、上海市眼病防治中心、浙江大学附属二院开展了很多研究和项目合作,共同做人工智能这方面的研究和探索。在大恒之前,我还在中科院遥感所做了三年地球遥感影像的分析,研究题目是“基于人类视觉注意机制的高分辨率遥感图像分析”,结合实验室在视觉认知上的基础,希望借助于人类视觉的机理开发算法,去分析地物信息复杂的高分辨率遥感图像。值得一提的是,现代医学的很多技术,包括光学成像、物体探测、图像分析、成分检测等等,很多都是航空航天卫星遥感领域的技术衍射过来的,眼底成像就是一种典型的遥感技术。相对于常规的物体识别,遥感影像和医学影像并列为影像分析最难处理的两类,精准分析技术要求非常高,难度很大。从地球分析到眼球分析,从研究人员转变到工程师,再到一名创业者,前后十几年的时间,始终也是围绕在一件事做,孜孜以求,乐在其中,深信医学的进步需要靠技术的进步来推动,需要靠技术人员去深入医学,才能有所斩获。这十来年的时间,见证了人工智能从一开始的不知所谓何物,到现在的普遍认知;见证了眼底人工智能技术一步步的发展和进化历程,见证了医学界对新技术不断更新的认知,也见证了一个行业从开始的摸索到逐步成熟的过程,变化之快,可谓日新月异。
中科院拍摄地物信息复杂的地震灾后高分辨率遥感影像
30年前,眼底病诊疗的开创者之一张蕙蓉教授跟中科院生物物理所合作写了一篇文章叫《眼底图像的定量分析》,其中明确表达了眼底定量对临床的意义。但是受限于当时的技术能力,并不能真正做到她希望做到的眼底定量。我们十几年来围绕一点,个人的坚持以及团队持续的努力,其目的也很简单,就是希望突破技术的瓶颈,把眼底人工智能技术从定性筛查做到应用于临床,更加充分发挥人工智能的能力,帮助推动医学进步。我们认为的着眼点就是,眼底能从定性分析走向定量。对于眼底而言,定量是医生肉眼不可做到的事情,即便再顶级的专家,也不可能对于眼底相关特征做精确度量,也就无法分析它的细微变化,只能凭着肉眼的经验做大致的判断,这对临床诊疗和循证医学而言,是很受限的一件事情。眼底区别于其他器官,它是人体的三大中枢神经系统之一,是全身唯一可以直接看到血管和神经等内部结构的器官。对于心糖冠脑等很多疾病,眼底是一个非常有效且便捷的监测窗口,相关病症都在眼底里有反映,所以对于眼底的精准度量,是打开通过眼底看全身的关键钥匙。
1991年中国眼底病诊疗的开创者张蕙蓉教授发表的眼底图像定量分析的文章
既然人眼无法做到定量度量,唯一的办法就只有借助于技术,借助于人工智能。所幸30年过去了,技术已经发生了巨大的变革,很多以前不敢想象的事情现在都变成了现实,这为我们突破眼底定量技术提供了很好的基础。但即便这样,突破眼底的定量分析仍然是非常难的事情,尤其是对一些微小特征如微小血管、微小病灶、关键结构边界的精确定量,对技术要求很高。眼底影像是极复杂的一种影像,血管和神经分支交叉,不同人的差异,不同设备的差异,同一个人不同时间的差异都会影响到其测量的精度和稳定性,这些都是十几年来困扰我们的问题。这些年来,我们针对眼底这一影像,不断融合了计算机视觉、图像识别技术,同时发挥深度学习技术的快速处理能力,进一步又借助人类视觉的生物学机理,并跟大量的专家做请教和学习医学的逻辑,通过仿生模拟,不断改进不断优化算法,最终打造完成我们独有的“视计算”技术。
“视计算”并不是某一种全新的人工智能泛化应用技术,而是我们针对眼底影像的独有特点,让机器在计算和处理数据的过程中,同时能够具备人类一样的视觉和分析机制,增强机器对图像特征的处理能力。我们认为这是我们十年来工作浓缩的结果,是原创技术。目前我们借助于“视计算”技术,已经可以从眼底影像中稳定提取出300多个维度的参数,而这些参数都跟各类疾病的研究相关。为了验证算法精度,我们在很多大型医院做过实验,我们的定量技术,现在可以做到不限人群,不限设备,不限场景,保证算法的兼容和稳定,目前这在全世界来说,都是非常非常领先的!去年,我们跟上海市第一人民医院的邹海东教授和中科院空天研究院一起合作发表过一篇文章,我们找了四家进口和一家国产的眼底设备,做了4万张眼底图像的验证实验,最后证明我们的定量测量是稳定且准确的,而且我们找到了一种眼底图像量化特征物理尺寸的全新标定方法。
2022年跟上海市第一人民医院和中科院空天研究院联合最新发表的关于定量分析精度验证的文章
医学的进步是缓慢向前发展的,总是随着技术的进步而进步。张蕙蓉教授30年前所提出的眼底定量分析的设想,到今天已然变成现实。令我们欣慰的是,今天中国已经有三四百家三甲医院和上千位眼科专家及其他相关科室的专家在使用我们的眼底定量技术应用于临床及研究之中,而且在不断增加之中。2021年国家卫健委发起的5年一次的《全国15省眼健康及低视力流调》项目也使用了我们定量出的60个维度的参数做人群队列研究。另外,北京同仁医院的金子兵教授发起的“中国高度近视研究联盟”,也采用我们的技术来解决国内近视防控的同质化问题,这项工作目前全国有100多家三甲医院参与其中,其中也包括德国、日本、新加坡及澳洲等国际知名眼科专家。很多一开始不熟悉的医院和专家也在逐步转变观念,慢慢接受我们的新技术和新方法,去开展他们的医学和临床研究。眼底人工智能技术,从定性到定量,从筛查走向临床,走了相当长的一段时间,逐步的迭代,逐步的进化,逐步在推动医学的进步和发展,这是人工智能的使命,是我们这些技术工作者愿意看到的。ChatGPT向人们展示了,人工智能技术的迭代和进化能力已超出我们的想象,随后的时间相信它会在各个领域带来新的变化,推动新的变革。人工智能技术也正在慢慢推进着医学的发展和进步,一些先知先觉,率先掌握最新技术的人,未来就会在医学的前沿上执牛耳,做别人做不了的重大创新。当然新技术的变革一定不会像有些人宣传和炒作的那样急速和猛烈,但我想它一定在不断往前,甚至润物细无声,但回头看,可能会让我们感觉恍如隔世。十年前和今天相比,很多方面已是两个天地。当然,作为一名技术人员,能有幸参与这场变革,做一点力所能及的工作,也深感兴奋和莫大的荣幸,也充满着期待!