疼痛是每個人一生中體驗最早、最多的主觀內(nèi)在感覺。由于人們往往認(rèn)為疼痛是疾病的癥狀，只要治好疾病疼痛自然就會消失，因此，疼痛常被人們忽略。
據(jù)權(quán)威統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，歐美國家有35%的人患有慢性疼痛，而我國的情況對比這一數(shù)字只高不低。世界上每天約550萬人忍受癌痛的折磨，中國城市居民中大約57%的人經(jīng)歷過不同程度的頭痛。
早在2000年，世界衛(wèi)生組織就提出“慢性疼痛是一類疾病”。為喚起全球?qū)μ弁吹年P(guān)注，造福千萬疼痛患者，2004年，國際疼痛學(xué)會（IASP）決定將每年的10月11日設(shè)立為“世界鎮(zhèn)痛日”。
也許疼痛來臨時，即便痛得難以忍受，你可能還要故作堅強(qiáng)，在醫(yī)生面前自述病情�？扇缃瘢@樣做也無濟(jì)于事，一款新的計算系統(tǒng)能“火眼金睛”地看穿你到底有多疼。
衡量疼痛
這個新的系統(tǒng)能通過觀察患者的面部表情來判斷其疼痛的程度。“在進(jìn)行真假痛苦的區(qū)分時，這些指標(biāo)可能會很有用。”美國匹茲堡大學(xué)的 Jeffrey Cohn表示。該系統(tǒng)還可以分辨出患者是否真的需要處方藥，還是只是一個騙子。
客觀地衡量疼痛程度是一項棘手的任務(wù)，Dianbo Liu坦言，正是他與其麻省理工學(xué)院的同事們創(chuàng)造了這個系統(tǒng)。之所以會想到研究這個系統(tǒng)，是因為該研究小組認(rèn)為，情感是人類體驗的基礎(chǔ)，其影響認(rèn)知能力、洞察力以及日常工作，例如學(xué)習(xí)、交流甚至理性決策。
而技術(shù)人員在很大程度上會忽視情感因素，并常為人們帶來一種令人沮喪的體驗，形成這種情況的部分原因是情感已經(jīng)被誤解，難以衡量。這正如人們對疼痛的體驗和表達(dá)方式各不相同，而醫(yī)生對患者疼痛程度的評判往往依賴于患者的自述，很難做到客觀。
為恢復(fù)情感與認(rèn)知之間的適度平衡，保證客觀性，Liu 和他的團(tuán)隊設(shè)計出了一種算法，該算法能根據(jù)視頻中人們流露出的痛苦表情和畏縮程度來判斷疼痛程度。每個視頻中的被測對象都是患有肩周炎的病人，他們被要求進(jìn)行不同的運(yùn)動，然后由算法基于視頻去評估他們的疼痛程度。最終結(jié)果表明，該算法能利用面部表情的細(xì)微差別準(zhǔn)確評判出受測者的疼痛程度。
面部的某些部位極易暴露自身，Liu指出，尤其是鼻子和嘴巴周圍的大量運(yùn)動，比患者自述的程度更深，這將有助于提高算法分析的準(zhǔn)確性。
這種算法將有助于醫(yī)生決定采取何種方式對癥下藥。通過檢查每個人微小的面部表情并進(jìn)行系統(tǒng)精確校準(zhǔn)，它可在這個通常被認(rèn)為是比較困難的領(lǐng)域中做出更為客觀的判斷。
機(jī)器VS人工
當(dāng)然，這并不是科研人員進(jìn)行算法識別系統(tǒng)的首次嘗試。此前已有多個不同的科研小組進(jìn)行過相關(guān)實驗，并證實了系統(tǒng)算法確實比人工識別更準(zhǔn)確。
2014年，美國加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校神經(jīng)計算所研究人員研發(fā)了一套系統(tǒng)，按照程序，電腦認(rèn)定面部肌肉某種運(yùn)動組合方式為真實表情，另一種則為假。
在測試中，25名志愿者每人拍攝兩組錄像。拍攝第一組錄像時，志愿者把胳膊放入溫水中一分鐘，然后假裝痛苦表情，盡量騙過一名專家；第二組錄像中，溫水換成冰水，志愿者們自由做出真實表情。
研究人員讓另外170名研究對象觀看錄像，分辨真實或偽裝的痛苦表情。結(jié)果顯示，正確率為50％。研究人員教授他們分辨方法，再次測試，正確率稍高，達(dá)到55％。而與人類相比，電腦系統(tǒng)的分辨準(zhǔn)確率竟高達(dá)85%。
研究人員認(rèn)為電腦戰(zhàn)勝人腦的原因在于前者抓住面部表情的一些特點(diǎn)，特別是嘴部運(yùn)動，而這些特點(diǎn)通常被人類忽視。
而在此次的新研究中，為了讓算法更準(zhǔn)確，研究人員煞費(fèi)苦心。他們對系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整，把被測者的年齡、性別和膚色也納入考慮范圍。一個人的年齡對他們疼痛程度的表達(dá)影響最大，并且Liu 也發(fā)現(xiàn)針對個人的方法比一個適合所有人的系統(tǒng)效率更高。
Cohn十分認(rèn)同該設(shè)計及結(jié)果，并表示這是他第一次看到一個能識別痛苦的算法——它甚至還能基于年齡、性別、膚色和皮膚進(jìn)行調(diào)整。雖然現(xiàn)在還處于初期階段，但Liu認(rèn)為，沒有什么可以阻止他將此系統(tǒng)投入應(yīng)用變成一個實用的軟件，這樣醫(yī)生就可以在他們的智能手機(jī)安裝并使用了。
人工智能熱潮
其實，類似這樣的人工智能早已悄無聲息的出現(xiàn)，并開始在某些疾病診斷領(lǐng)域的運(yùn)用中顯現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。
早在1972年，世界上第一個計算機(jī)臨床決策支持系統(tǒng)AAPhelp就由提姆·德—多姆巴爾和蘇珊·克萊普于英國研制成功。這套系統(tǒng)使用一種樸素的貝葉斯算法來根據(jù)病人的癥狀計算出劇烈腹痛可能的原因。隨著科學(xué)家向該系統(tǒng)內(nèi)輸入的癥狀和診斷數(shù)據(jù)越來越多，它變得日益精確。到1974年，該系統(tǒng)的診斷精度已經(jīng)超過資深醫(yī)生。
在美國紐約，紀(jì)念斯隆—凱特琳癌癥中心的腫瘤學(xué)家已利用IBM“沃森”進(jìn)行輔助性診斷，人們親切地稱呼它為“沃森”醫(yī)生。它的知識涉獵范圍很廣，包括300多份醫(yī)學(xué)期刊、200余種教科書，以及美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)（NCCN）定期更新發(fā)布的臨床指南等。
今年初，斯坦福大學(xué)研究團(tuán)隊利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)訓(xùn)練谷歌公司開發(fā)的一項人工智能程序，在經(jīng)過研究人員收集的近13萬張與皮膚病變相關(guān)的圖像的集中“訓(xùn)練”后，然后再使用經(jīng)活體組織檢查確認(rèn)的高質(zhì)量病變圖像進(jìn)行測試，之后研究人員讓這款程序去分類并識別皮膚病變處屬于良性還是惡性。然后，將“接受醫(yī)學(xué)培訓(xùn)”的人工智能程序的皮膚癌識別結(jié)果與21名皮膚科醫(yī)生進(jìn)行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者的表現(xiàn)基本處于同一水平。
無獨(dú)有偶。就在不久前，谷歌的科學(xué)家開發(fā)出一款用來診斷乳腺癌的人工智能�？茖W(xué)家把乳腺癌的切片圖像分割成數(shù)十萬個像素小區(qū)域，每個區(qū)域可能含有數(shù)個腫瘤細(xì)胞。隨后，他們提供了許多腫瘤組織與正常組織的病理切片，供人工智能學(xué)習(xí)并掌握區(qū)分腫瘤組織與健康組織的像素級技巧。隨后，科學(xué)家請來病理學(xué)家與人工智能比賽“讀片”：病理學(xué)家的診斷準(zhǔn)確率為73.3%，人工智能為88.5%。
用“橫掃”來形容如今人工智能對醫(yī)學(xué)界的進(jìn)軍一點(diǎn)也不夸張。不管醫(yī)生是否愿意接受，人工智能已經(jīng)強(qiáng)勢來襲。
從“人工智能”這個詞出現(xiàn)，到如今“AI+”開始顛覆包括醫(yī)療在內(nèi)的各個領(lǐng)域，對于“人工智能將在未來的醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮重要作用”這一觀點(diǎn)，人們也開始逐漸認(rèn)同。
不過，不少專家也指出，目前人工智能在醫(yī)療界仍處于從屬地位，畢竟“現(xiàn)在的人工智能只能說是‘替代已知’，學(xué)習(xí)了海量醫(yī)生們的經(jīng)驗，還沒有自我進(jìn)化到‘替代未知’” 。
對此，Liu 也表示贊同。他認(rèn)為，此次研發(fā)的新系統(tǒng)同樣無法取代真正的醫(yī)生。因為算法測試所使用的視頻是在理想的燈光和攝影條件下拍攝的，所以一旦它用在真實的患者身上時，系統(tǒng)很可能沒有那么準(zhǔn)確。
盡管如此，這并不能限制該系統(tǒng)給醫(yī)學(xué)界帶來更大的改變。目前，他仍然計劃進(jìn)一步提升算法性能，并讓更多的人參與測試，看看能否進(jìn)一步提高其對疼痛的分辨能力�！�