目前，狭义人工智能正（zhèng）在被用（yòng）于各种医疗数据（jù），这使我们能够对之前（qián）生活中不可见的、似乎（hū）无法测量（liàng）的方面进行评（píng）估。曼奈尼医生在治疗时对我说：“人（rén）类对许多疾（jí）病（bìng）还不了解（jiě）。根据我的从医经（jīng）历，当（dāng）我（wǒ）们不（bú）知道该（gāi）怎么做时，常常（cháng）使用三种药（yào）。第一种是类固醇（chún），它（tā）可以抑制人体内（nèi）各（gè）种引起发炎症状的物质；第二种是可（kě）以（yǐ）治疗从耳朵到脚趾的各种感染的抗生素（sù）；最（zuì）后（hòu）一种就是阿（ā）司匹林（lín）等（děng）抗凝血（xuè）剂。”他在跟我说这些时无奈地摇了（le）摇（yáo）头（tóu）。即便是在这家全球最先（xiān）进的医（yī）院，我（wǒ）们仍使用这些非针对性的原（yuán）始药（yào）物，驱（qū）赶我们体内的疾病（bìng）。

机器则不需（xū）要这么做——它们的精确度（dù）远远在人（rén）类之（zhī）上（shàng），如果我们想要继续在医疗和医药领域取得（dé）进步，那（nà）就需要精确度。

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疾（jí）病的肆虐（nuè）

社（shè）区中心有一间不起眼的房间（jiān）。我去（qù）过那里，房（fáng）间里摆着一（yī）圈（quān）坚固（gù）的棕色座椅。大家（jiā）依次进入房间（jiān），然后把（bǎ）外套（tào）和包放在椅子旁边。等到这（zhè）圈座椅（yǐ）坐满后，参与（yǔ）者就（jiù）开始发言（yán）。一个年轻人说：“我突（tū）然从睡梦中（zhōng）醒来，疼得蜷缩（suō）成一团。我盯着天花（huā）板（bǎn）并尝试呼吸和数（shù）数，直到疼痛过去。”

在他讲完自己的故事后，一位年纪（jì）较大的女（nǚ）士也开始发言：“我有一天（tiān）晚上突（tū）然感到一阵剧（jù）烈的疼痛，我都没法走到床上。我躺在厨房地板（bǎn）上，在那里睡了（le）一（yī）夜（yè）。我不敢移动，害怕疼痛加剧（jù）。”

晚上之前，房间里的24个（gè）人（rén）都描述了（le）各自的经历。一个年（nián）轻女性说：“我已（yǐ）经不再制订计划。我开始不去思考（kǎo）未（wèi）来。我每次觉（jiào）得可以出去找我（wǒ）朋（péng）友，最（zuì）后都会打（dǎ）消这个（gè）念头（tóu）。我害怕自己会因为疼痛难忍倒在餐厅的（de）地板（bǎn）上，或更糟糕（gāo）的是，倒（dǎo）在肮（āng）脏的公共厕所里（lǐ），还（hái）是待在家里比较好。”

这是克罗恩病和（hé）结肠炎患者互助小组的一（yī）次聚（jù）会，每（měi）周，类似这样的聚会数（shù）以千计（jì）。这个房间内的每一个人以及世界各地千（qiān）千万（wàn）万在（zài）相似房间（jiān）中聚（jù）会的患者，都患有一种炎症性肠病（bìng）（IBD）。

什么是炎症性肠病？这个正式的名（míng）称（chēng）具有（yǒu）误导（dǎo）性，因（yīn）为它（tā）根本不是一种疾病（bìng）。它是一个模糊的（de）术语（yǔ），指的是所有（yǒu）涉及肠道内部感染的疾病。与我的（de）丛集性头痛一样， 让这个房间（jiān）里的人感到如此绝望的是炎症性肠病没（méi）有治（zhì）愈的方法。

如今，治疗（liáo）此（cǐ）类炎症的最大希望是使用类固醇。当类（lèi）固醇不（bú）起作用（yòng）时，医（yī）生常常（cháng）不得不通过（guò）造口术（shù）切除肠（cháng）道。炎（yán）症性肠（cháng）病患者只能靠一个（gè）造口和一个挂在体外的造（zào）口袋生活（huó）。

我们不甚了解（jiě）的疾病不胜（shèng）枚举（jǔ），对于这些疾病，现代医学（xué）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（yì）诊断（duàn），但也有复杂的统合（hé）疾病，其中包括数十甚（shèn）至数百种不同的疾病，其症状也紧密相关。人（rén）工智能是少数几种能够（gòu）为此类患者（zhě）提供更精（jīng）确诊（zhěn）断（duàn）的工具（jù）。

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人工智能（néng）：未来的（de）发展趋势

越来越多的科学家（jiā）开始研究肠道以及它与大脑（nǎo）之（zhī）间（jiān）的关系，以治疗像炎症性肠病这样的统合疾病，这一关系被（bèi）称为脑肠轴。此（cǐ）类研究可能（néng）会推动医学技术取得（dé）突破性进展，但它过（guò）于复杂以致必须（xū）使用基（jī）因序列，同时它（tā）也越（yuè）来（lái）越依靠算法（fǎ）建（jiàn）模。

目前，最先进的计算模型研究实验室使用DNA序列确认标记，即“短DNA序列（liè）”。这（zhè）一捷（jié）径无须确（què）认整个（gè）基因组，它使研究人员能够更（gèng）快地了解单个肠道（dào）微生物组的整体情（qíng）况（kuàng）。通过开（kāi）展这种细节性的肠道研究（jiū），研究（jiū）人员越来越接近这样一（yī）个未来（lái），即为病人提供真正个性化的干（gàn）预治疗。

所有这一切都将为粪菌移植术提供无法（fǎ）估量的巨大帮助， 而（ér）这种技（jì）术是脑肠轴（zhóu）领（lǐng）域目前最激动（dòng）人心、最万众瞩目的医疗突破（pò）。这种手术曾被视为激进的（de）非主流治（zhì）疗方法，而现在有更多的医生愿意尝试这种（zhǒng）方法。他们会从健（jiàn）康人群中取一个（gè）粪便的样本，然后将样（yàng）本放入病人的微生物组，使样本能够刺（cì）激该系（xì）统朝更健（jiàn）康的肠道组（zǔ）成发展。粪（fèn）菌移植（zhí）术已被证（zhèng）明（míng）能（néng）够（gòu）非常成功地治疗一种名为艰难梭状芽孢杆菌的细菌所引（yǐn）起的致命感染。4 研究人员（yuán）希望能够使用（yòng）这项技术（shù）发（fā）现更（gèng）有效的炎症性肠（cháng）病治疗方（fāng）法（fǎ）。

然而（ér），在没有对脑肠轴有更（gèng）深入（rù）了（le）解的情况下，此类（lèi）尝（cháng）试最（zuì）多只能获得不稳定的结果。研究（jiū）人员仍然不清楚粪菌（jun1）移植术成功的原因，可能的原因是健康人粪便中的细菌进入患者肠道内后，开始充（chōng）当（dāng）对抗致病病毒的守卫，而可能性更大的原因是，上述情况与其他尚不为我（wǒ）们所知的因素（sù）共同作（zuò）用。

《科（kē）学转化医学 》（Science Translational Medicine）于2017年3月1日刊登的一篇研究文章指出，提取患有炎症性肠病的大鼠肠道中的粪便，并将其移植到健康大鼠的微生物（wù）组中，结果健康大鼠（shǔ）不但出现（xiàn）了轻（qīng）微的炎症，而（ér）且变得（dé）焦虑。5炎（yán）症性肠病患者中也普遍（biàn）存在类似的焦虑症状，该症状包含着一（yī）个关键的奥秘（mì），解开它，我（wǒ）们就能认识肠（cháng）道健（jiàn）康对整个（gè）人体精神功（gōng）能（néng）起到什么作用（yòng）。这项由贾达·德帕尔玛（Giada De Palma）主导的研究表（biǎo）明（míng）了粪菌（jun1）移植（zhí）术可用于治疗炎症性肠病（bìng），但该领域（yù）的（de）研究人（rén）员（yuán）认为（wéi）需要更深入地了解肠道以（yǐ）及肠道（dào）和大脑的关系。

只有（yǒu）通（tōng）过计（jì）算（suàn）和动（dòng）态建模工具，我们才能更加详细地了解这些复（fù）杂的、互相（xiàng）关联的系统以及它们与个人医疗之间的关系。如果研究人员想要超越目前粪菌移植（zhí）术的试错阶段， 就需要使（shǐ）用近（jìn）期人工（gōng）智（zhì）能发展所带来的更精确、更机械化（huà）的微生物群模（mó）型（xíng）。

正（zhèng）当研究人员准备使（shǐ）用算法模型研究炎（yán）症性肠（cháng）病（bìng）之时， 位（wèi）于加州圣拉蒙的一批创新创业公司，如 HealthTell，正（zhèng）计划在未来使用人工（gōng）智能系统开（kāi）发一种诊断工具，用于治（zhì）疗另一种自身免疫系统的统合（hé）疾（jí）病：狼疮。这种慢性炎（yán）症性疾（jí）病的（de）成因是人体免疫系统攻（gōng）击自（zì）身的组（zǔ）织和器官。对病人而言，可悲的是这种疾病一开始常常（cháng）被（bèi）误（wù）诊，因（yīn）此只（zhī）有在身体器官遭到严重破坏后才会（huì）被发现（xiàn）并得到治疗。我最近与HealthTell 的创始人比尔·科尔斯顿（Bill Colston）交（jiāo）流了医学诊断技术的现状，探讨了如何在未（wèi）来通过人工智能增强诊（zhěn）断。6 HealthTell 的技术已从简（jiǎn）单（dān）的基因组测试发展（zhǎn）到使我们能够了解（jiě）免疫系统整体情况（kuàng）的诊断测试。

科尔斯顿告诉我：“研究人（rén）员近期了解到，在（zài）数百万年间，免疫系统已（yǐ）经进化出一个非常特定的、复杂的疾病响应机制。其响应（yīng）取决于疾（jí）病的类型。”在 HealthTell 的（de）技术研究工（gōng）作中，他没有（yǒu）将重点放在疾病（bìng）的直接检测上，而是尝试测量身体对疾病的反（fǎn）应。

免疫系统会在遇到病（bìng）原体时立即做出反应。相对而（ér）言， 病人（rén）体内会出现大量抗体，因（yīn）此可以轻松地检测疾病并（bìng）了解身（shēn）体的整体情况。

科尔斯（sī）顿解释道：“目前的诊断只有（yǒu）两种状态，你不（bú）是‘生病’，就（jiù）是‘健康’。如果你生病（bìng）了，就（jiù）要看医（yī）生，但（dàn）我们发现这并不是疾病发展的方式（shì）。疾病的发展时间很长，而你的身体（tǐ）要到（dào）疾病最（zuì）终就要获胜并且你感到不舒服时才会开始抵抗。我认（rèn）为（wéi）人（rén）工智能系统真正有意思的地方在于，它能（néng）够预判人体从健康走（zǒu）向疾（jí）病（bìng）的过程。”

科（kē）尔斯顿和他在 HealthTell 的团队打赌说，测量免（miǎn）疫系统反（fǎn）应（yīng）以及新（xīn）陈（chén）代谢、蛋白（bái）质和基因组等其（qí）他担负人体管理职责（zé）的生（shēng）物（wù）指标，是了解人体整（zhěng）体情况的最（zuì）佳方（fāng）式。

科（kē）尔斯顿告诉我：“目前我（wǒ）们要（yào）等到真（zhēn）的生病了才会去控制疾病，最终不是摆脱了疾病，就是（shì）让疾（jí）病进一步恶化。我们希（xī）望（wàng）提前开发出更好的疗法或者对生活方式做出积极的改变。如果你可以开发出只需要 10 美元（yuán）或 15 美元（yuán）的（de）廉价的、可扩展的诊断方法（fǎ），而且病（bìng）人可（kě）以自（zì）己（jǐ）定期进行（háng）诊断，那（nà）么你可以将这（zhè）些诊（zhěn）断方（fāng）法输入（rù）人工智能系统中，使其可以预测身体（tǐ）状（zhuàng）态的变化。”

他认为这一知识将（jiāng）使（shǐ）病人在（zài）患病前做出改变。与许多现代（dài）疾病一（yī）样，提前介入能够更有效地治疗自身免疫（yì）系统疾病。科尔斯顿所说的系统可能还需（xū）要10多年才会出现（xiàn），但我（wǒ）们已经在IBM的“沃森”中看（kàn）到了该系统的初始（shǐ）形态：使用人工智能增强诊（zhěn）断。一个系统若想（xiǎng）充分（fèn）利用科尔斯顿的技（jì）术，必须清除一（yī）大障（zhàng）碍，那（nà）就是缺少数据。人工智能（néng）在无人驾驶汽车等领域正常运行，是（shì）因为汽车上下及其周边环境中遍（biàn）布各种嵌入式传感器，它们同时（shí）进（jìn）行数千次实时测量，但（dàn）我们无法在人体中部署足够的数（shù）据点以预测未来将要（yào）发生的事情， 也没有得到足够（gòu）明确（què）的结（jié）果来训练（liàn）人工智（zhì）能系统。

HealthTell是科尔斯顿的（de）技术准备应用（yòng）的地方（fāng），它所面临的挑战（zhàn）首（shǒu）先就是开发测量系统。正如我们在深度（dù）学习（xí）算法中所（suǒ）看到的，当我们拥有足（zú）够的（de）数（shù）据时，即从规模足够庞大（dà）的人群中（zhōng）获得（dé）了充足的长（zhǎng）期测量结果时，我们就能获得足够的数据（jù）深度与广度，使机器（qì）学习实（shí）现精确（què）诊断。

在科尔斯顿看来，未来的人工智能并（bìng）不意味着完全使用计（jì）算机（jī）代替医（yī）生（shēng），它只是一种（zhǒng）用更多知识增强人类智（zhì）能的方（fāng）式（shì）。

科尔（ěr）斯顿表示：“配备了这种（zhǒng）更智能的传感（gǎn）器和（hé）治疗技术的（de）人工智能可以提供长（zhǎng）期（qī）的纵向数据，便于内科医生做出更（gèng）准确的诊（zhěn）断。医生（shēng）可以更（gèng）好（hǎo）地确定病人何时应该接受治疗。我们现在对各种疾病的（de）诊（zhěn）断方式仍（réng）十（shí）分笼统，医生希望（wàng）能（néng）够获得（dé）更多此类信息（xī）。”

科尔斯顿（dùn）认为，将先进的人工智（zhì）能系统（tǒng）应用于（yú）诊断是改变这一趋势的一种可行（háng）的方（fāng）法（fǎ）。它（tā）可（kě）以从根本上提（tí）升效率（lǜ）， 使（shǐ）初级护理医生能够（gòu）将更多时（shí）间用（yòng）在（zài）与病人（rén）的交流上，因（yīn）为人工智能系统（tǒng）可以帮助他们解释更加复杂的数据（jù），并将这些数（shù）据（jù）与有类似症状的其（qí）他病人进行比较。

当然（rán），与许（xǔ）多其他领（lǐng）域一样，利用（yòng）人工智（zhì）能（néng）提升专业医生的能力也引发了社会的焦虑。有人（rén）担心（xīn）医疗行业的人性（xìng）的（de）一面（miàn），即（jí）人与人之间的关心、护（hù）理和（hé）治愈，将被毫无感（gǎn）情的技（jì）术解（jiě）决（jué）方案所取代。科尔斯（sī）顿在劳伦（lún）斯利弗（fú）莫尔国家实（shí）验室（也就是洛（luò）斯阿（ā）拉莫斯国家（jiā）实验（yàn）室（shì）的竞争对手）做（zuò）了 20 年的研究员，致力于开发（fā）对抗生化恐怖主义的技术。根据他（tā）在新（xīn）型（xíng）反恐技术方面的经验，他认为这（zhè）些担忧中存在误区。

科（kē）尔斯顿告诉（sù）我：“技术从来都不是邪恶的。”他（tā）提到近（jìn）期一项（xiàng）唐氏（shì）综合征（zhēng）产前检测（cè）方面的（de）技术突破，这（zhè）种（zhǒng）技术可以取代原先的羊膜穿刺术（shù）检查法。“这（zhè）一（yī）技术出现（xiàn）后（hòu），人们通过一滴血（xuè）就能测出唐氏综合征，而不再需要将针头刺（cì）入羊（yáng）膜腔（qiāng）。许多人表（biǎo）示这不是什么好事，因为它迫使父母在孩子出生前就做出道德决（jué）定（dìng），但我（wǒ）们在此之前就一直在进行这方面检测， 而且是用（yòng）一种可能伤害（hài）到（dào）胎儿和孕妇的侵入式方法。有了新的检测方法（fǎ），我们就可以通过一种更安全（quán）的方（fāng）法获得这些信息。”

科尔斯顿（dùn）总结道（dào）：“获（huò）得更多信息不可能是一件坏事，真正决定好坏的是我们（men）选（xuǎn）择如何使用这些重要的（de）知识。”

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人（rén）工智能作为人（rén）类生活的解码器

HealthTell所（suǒ）做的（de）这种基因测序和诊断创新将人工智（zhì）能转换成了一种人类的生物学解码器（qì），其中最典型的例（lì）子就是（shì）近期（qī）基（jī）因（yīn）编（biān）辑技术的发展，比如（rú）CRISPR–Cas9的使用等。这项技术使科学家能够将经过修改（gǎi）的蛋白质（zhì）注射到人（rén）体内，从而像一把（bǎ）剪（jiǎn）刀一样剪切基（jī）因并将其重（chóng）组。2016年10月28日， 四川大学（xué）的研（yán）究人员提取了人类免疫细胞，并且使用CRISPR技术对它（tā）们进（jìn）行编辑。7他们成功地去除（chú）了让身体攻击健（jiàn）康（kāng）细（xì）胞（bāo）的基因。通（tōng）过在肺癌（ái）病人体内剪（jiǎn）切（qiē）这种基因并（bìng）将其重新导（dǎo）入细胞（bāo），研（yán）究人员希（xī）望经过修改的细胞能减少癌细胞和攻（gōng）击行为。

CRISPR的每一个字（zì）母分别（bié）代表着“成（chéng）簇的（de）、规律间隔的、短回文、重复序（xù）列”，它以细菌细胞（bāo）可以识别入（rù）侵病毒（dú）并将其（qí）剪（jiǎn）切到DNA中这一发现为基础。后来（lái），科学家使用这项10年前发现的技术来编辑远比细菌复（fù）杂的DNA序列（liè）。现在， 中国科学家的研究成果让我们开（kāi）始能编辑（jí）我们自己的DNA。

这（zhè）只是人类（lèi）机（jī）能（néng）增强的开始。当我们把人工智能与神经网络相结合时（shí），就可以（yǐ）使（shǐ）用机器学习来解释信（xìn）号，用无线设备代替（tì）大脑与我们四肢和肌肉之间的连接（jiē）。在 2016年11月的神经（jīng）系统科学学会（huì）年（nián）会上，科学家宣布患有（yǒu）闭锁综合征（zhēng）的女性可以仅（jǐn）依靠自（zì）己的意念，移动计算（suàn）机界面上的光标（biāo）。8闭锁综合征是一种患者（zhě）身（shēn）体（tǐ）完全瘫痪但精神（shén）敏度未受影响的（de）病（bìng）症。1997年的《潜水钟与蝴（hú）蝶》（The Diving Bell and the Butterfly）一书中描述了（le）这一病症，该书于 2007年被（bèi）朱利安（ān）·施（shī）纳（Julian Schnabel）拍成电影并且获得多个奖项。这个（gè）由记者（zhě）兼时装总监让-多米尼克·鲍比（bǐ）（Jean–Dominique Bauby）撰写的故事详（xiáng）细（xì）讲述了（le）他与闭锁综合征（zhēng）的斗争，还（hái）描（miáo）述了他如何在只（zhī）有左眼能动的情况下写（xiě）出一（yī）本书（shū）。

这一计算机和（hé）光标方面的最新发明在眨眼活动和人类动作信息转换之（zhī）外开辟了一条新（xīn）路。上文提到的那位女性，我们只知道她叫HB，她在（zài）颅骨（gǔ）下植入了（le）电极（jí）。虽然电极没有穿过（guò）脑组（zǔ）织，但能够与 HB 的大脑（nǎo）进（jìn）行（háng）足够的接（jiē）触，从而精确地反映她的脑波（bō）活动（dòng）。外科医（yī）生将（jiāng）她颅（lú）骨下的电极与一个（gè）她胸腔内（nèi）的装（zhuāng）置连（lián）接，而（ér）该装置（zhì）与一台平板电脑无线连接。

机器学习算法负责最终区分HB的β脑波和（hé）γ脑波，并且（qiě）学会了哪（nǎ）种脑活动与（yǔ）捏手指等微小动作有关（guān）。在这些（xiē）算法的帮助下，HB不久就（jiù）能仅（jǐn）靠（kào）意念移动平（píng）板电脑（nǎo）上的光标（biāo）了。当（dāng）研究人员将一（yī）个大型字母表放在HB的平（píng）板电脑屏幕上时（shí），她（tā）就可以想象（xiàng）着点（diǎn）击鼠标和（hé）选择字（zì）母的感（gǎn）觉来输入了。机器学习能够识（shí）别她的（de）意图并且在屏（píng）幕上记录她的选择。HB能（néng）够以每分（fèn）钟一（yī）到两个字（zì）母（mǔ）的（de）速度（dù）慢慢地（dì）与世界沟通了，她不（bú）再（zài）是一（yī）个“被锁（suǒ）住的人”。

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无论（lùn）我们（men）是将（jiāng）机器学习用（yòng）于抵御未知疾病（bìng）的暴虐（nuè），还是用于（yú）修改我们DNA的（de）基因编辑技术，或（huò）是通过神（shén）经信号和机器学习将病人从闭锁综合征（zhēng）中（zhōng）解（jiě）放，都必须在未来10年使用人工智能（néng）进一步增强医（yī）疗（liáo）和医药行业。目前关（guān）于这（zhè）方面的争（zhēng）议很多，包括对设（shè）计婴儿的恐惧（jù）、超人类（lèi）物种（zhǒng）的风险或（huò）神经装置（zhì）被入侵所产（chǎn）生的意外后（hòu）果（guǒ）等（děng），而（ér）道（dào）德讨论也是我（wǒ）们必需的。尽管如此，当我（wǒ）们在讨（tǎo）论（lùn）是否需要发展人工智（zhì）能时，就已经将我们的社（shè）会（huì）带（dài）入了（le）一（yī）个错误的选择。科（kē）学技术的发展无法（fǎ）避免， 思想的进（jìn）步（bù）无法被控制，一个突破必将引发另一个突破。

正如（rú）比（bǐ）尔·科尔斯顿（dùn）所说：“你不能（néng）因为担心某项（xiàng）技（jì）术的具（jù）体用途而（ér）减缓其发展（zhǎn）的速度。无论（lùn）怎样，它最终（zhōng）总会出（chū）现，因为总有人（rén）会在其他地方把（bǎ）它发（fā）明出来。所（suǒ）以更好的办法（fǎ）是控（kòng）制它、驾（jià）驭它并且尽早加以应用。科学技术本身（shēn）无善恶之分。”

正如我们（men）将在下一章所看到的（de）那样，科尔斯顿对医疗行业创新（xīn）的观点也适用（yòng）于网络（luò）安全行业。20 世纪的工具根本不可（kě）能（néng）解决21世纪的挑战（zhàn）。我们（men）根（gēn）本没有选择，我们必（bì）须（xū）使用（yòng）人工（gōng）智能，才能以此对抗（kàng）人工（gōng）智（zhì）能。