人工智能（artificial intelligence，AI）是计算机科学的一个分支，是一门自然科学和社会科学相互交叉的边缘学科，也是一门研究如何模拟、延伸和扩展人类智能的本质、理论、方法、技术以及应用的不断更新的科学。藉此来开发具有与人类思维方式相似的可学习、思考、推理的智能机器，是为了使机器具有类似于人类的智能和行为，以替代人类去完成特定的工作，比如现有的识别语音、识别图像、机器学习、计算机视觉、语言处理等。人工智能是当今最炙手可热的技术和话题，随着计算机软件技术的不断渗透和硬件技术的提升完善，人工智能一路踯躅前行，在各个领域（包括医学领域）都得到了飞速的发展以及广泛的研究和应用。用莎士比亚（William Shakespeare）的“所谓过往皆为开场”（what’s past is prologue）来形容人工智能是非常贴切的——高潮不断迭起，一浪高过一浪。
1 人工智能的历史
人工智能的概念最早可以追溯到中国古代哲学家墨子和古希腊哲学家亚里士多德（Aristotle），他们探讨了关于人造机器和智能的可能性，亦就是自古以来人们就向往能够创造出与人类智慧相媲美的机器。这种向往和创造可以从远古流传至今的很多自动机构的神话和传说得到体现。比如我国三国时期的木牛流马、西周的舞者倡优和唐朝的倒酒人，国外沃康松的鸭子、达芬奇的发条骑士和土耳其的傀儡人等等。再如计时器，从古代滴水计时的漏刻，到可以同时计时、计节气和季节的日晷，再到近代的只能计时的机械钟表，最后到现在的可以综合计年季月日时的电子钟表，无一不是归因于科技的进步，尤其是电子技术和无线电技术的诞生和成熟，促使信息处理技术也得到了充分的发展和应用。科技的进步遵循着一个规律，先是为战争服务——杀戮人，然后用于日常生活——娱乐人，最后才用于医学——救治人。人工智能也不例外，因为真正意义上的人工智能起源于二战时期。1936年英国数学家阿兰·图灵（Alan Turing）提出了图灵机（Turing Machine），这是第一个由虚拟的机器替代人类进行数学运算以用来破译德国的恩尼格玛（Enigema）密码机；1943年神经学家沃伦·麦卡洛克（Warren McCulloch）和数学家沃尔特·皮茨（Walter Pitts）提出了第一个神经元模型，这是神经网络的基础。计算机科学的发展为人工智能的研究奠定了基础，随着计算机技术的进步，人们开始尝试使用机器来模拟人类思维和解决问题。在20世纪30—70年代，科学家们开始探索如何使计算机具有类似人类智能的能力，提出一些重要的概念和方法，如逻辑推理、专家系统和机器学习。这一时期标志着人工智能的诞生和初期研究。1950年图灵又提出了图灵测试（The Turing Test）；1954年美国人乔治·戴沃尔（George Devol）设计了世界上第一台可编程机器人；1956年人工智能的先驱们开始提出一些重要的概念和方法，如逻辑推理、专家系统和机器学习。在当年的达特茅斯会议（Dartmouth Conference）上，约翰·麦卡锡（John McCarthy）正式提出了“人工智能”这一术语，标志着人工智能作为一个独立的学科领域的确立，达特茅斯会议也成为了首个人工智能会议，等等。20世纪70—80年代，人工智能经历了蓬勃发展的阶段，专家系统、模式识别、自然语言处理等技术得到了广泛的研究和应用。然而，随着人工智能研究的深入，一些早期的理论和方法也暴露出其局限性，导致了“人工智能的冬天”（AI Winter）的来临。20世纪90年代至今，随着计算机技术的飞速发展和大数据时代的到来，人工智能迎来了新的发展机遇。机器学习、深度学习、神经网络等技术取得了突破性进展，使得人工智能在图像识别、语音识别、自然语言处理等领域取得了巨大成功。大数据和云计算等技术的发展也为人工智能的应用提供了强大支持。总之，人工智能的发展历史经历了起伏和突破，从最初的概念提出到如今的广泛应用，人工智能已经成为了当今科技领域最具前景和潜力的研究方向之一。
2 人工智能在医学领域的应用
计算机的信息采集和处理速度的不断提高，促进了AI技术不断地发展，政府部门、各个行业、教育机构等以人工智能作为发展热点，使人工智能的应用领域不断地扩大，尤其在医学领域的应用业已日益广泛，涵盖但不限于门诊、诊断、治疗、药物研发、病例管理和健康管理等众多方面，为医疗工作者提供了更多的工具和资源，帮助他们更准确地诊断疾病，制定治疗方案，提高医疗质量和效率。比如达芬奇手术机器人等熟知的具有人工智能的医疗设备等；而在医学图像的识别方面，通过对CT、磁共振成像（MRI）、数字X线摄影（DR）等DICOM图像以及病理、染色体玻片等的自动读片、识别和分类等，再结合采用大数据挖掘等信息处理技术，已经能实现人工智能的鉴定并出具检测检验报告。随着人工智能的发展，智慧医院也逐步走进我们的视野，比如梅奥诊所就首开先河，邀请影像学家帕特尔（Dr.Patel）博士担任首席人工智能官（Chief AI Officer，CAO），以管理梅奥诊所投资50亿美元构建的以人工智能医疗中心为主导的智慧院区。
2.1 智能门诊诊疗
人工智能在门诊的应用，可以预防“无效门诊”的发生。通过大数据和挖掘技术，可以分析挖掘患者的医疗数据，自动识别患者的临床变量和指标，防止因不同条件、不同标准下获得的不同质量的“三不同”医学报告的“互认”所造成的差错，帮助医生更好地进行疾病的诊断和治疗，可提升患者的就诊体验、显著改进医疗服务效果和诊断结果的准确性。避免了因沟通不畅、诊断不明确、治疗无效或不当、资源不足或利用不妥以及服务态度等问题而可能导致患者的病情进一步恶化。温州医科大学文成医院唐宁管理团队开展了无效门诊的分析研究，总结出造成无效门诊的原因包括患者认知不够、就诊需求不明确、诊疗流程不畅、挂号错误和诊断准确性不高等多重因素，而采用聊天机器人辅助医生进行接待患者、对首诊患者提供初步的诊断建议、帮助门诊挂号、收费、取药等流程，可提升服务效率和患者的就医体验、缩短患者等待时间，不仅解决了由患者自身、医院管理以及医疗服务等带来的问题，而且还达到节约就医成本的目的。
2.2 智能临床治疗
和智能门诊诊疗一样，AI技术在应用于疾病的临床治疗过程中，可通过大数据统计和挖掘技术，分析挖掘患者的医疗数据，识别患者的临床变量和指标，防止因“三不同”互认所造成的差错。此外，还可以通过机器学习挖掘更新的相关专业知识，模拟医生的思维和诊断推理，从而给出可靠的诊断和治疗方案。
2.3 医学影像识别
人工智能可以通过深度学习算法分析医学影像，通过深度学习、计算机视觉和数字解剖等技术，帮助医生更准确地分析X线平片、CT和MRI以及病理等影像图片资料，自动识别和分析并诊断各种疾病、发现异常甚至判定组织性质，以方便对病灶区域定位，既提高了诊断的准确性和效率，又减轻了医生阅片的劳动强度；既有助于早期发现疾病，又减少了漏诊和误诊。虽然人工智能影像识别系统的效率、准确率和漏检率会因系统和任务的不同而有所不同，但随着技术和研究的进展，智能阅片系统有望在医学影像学诊断中发挥越来越重要的作用。佐健（上海）生物医疗科技有限公司和上海交通大学合作开发了高通量数字病理扫描仪系统，通过对病理切片进行显微扫描，对数字化的图像进行读片和智能分析。采用该系统后人工阅片量由原来的100~200张/人日提高到1000张/人日，医生的阅片速度由2~3min/片缩短到20~30s/片（AI系统初筛后），排阴率达到84%（医生只需要复核），医生重点关注的只有剩余的16%。在提高效率的同时，不但降低了医生的劳动强度，还避免了阳性漏诊；在实现远程诊断的同时，还完成了病理图像和结果的传输及云存储，极大地方便了病案图像管理、临床诊断、基础教学和科学研究等。
2.4 医用机器人
随着达芬奇机器人手术系统及我国研发的手术机器人在普通外科、胸外科、泌尿外科、妇产科、头颈外科的应用，无论是医生还是患者，对采用微创的方法实施复杂外科手术的理念已成为共识。医用机器人通过人工智能技术实现自主导航、手术辅助和患者监测等功能，从而提高了手术的精准度和安全性。除进行精准的手术操作外，在护理、康复训练和辅助医疗等领域也大展身手，由此促进了各种医用机器人相关研究的蓬勃开展，各种手术机器人、椎弓根置钉机器人、康复机器人和辅助医疗机器人不断推陈出新。由苏州协同创新医用机器人研究院和哈尔滨工业大学杜志江教授合作开发孵化的康多机器人，是我国最早研发的首台真正意义上的手术机器人。康多机器人以其独创的技术引领微创、精准、灵巧的外科手术理念，延伸了医生的手眼所及：直觉式主从操作+七自由度主操作手，真实映射了人体手部位置和姿态，术者手部的颤抖可被智能识别并滤除，以确保手术操作更精准、更稳定；从端器械末端可旋转540°，超越了人手极限，可实现高灵巧度、高精密度的手术操作；开放式3D屏幕，方便术者保持舒适的身体姿态，避免因长时间固定姿态造成眼部、颈椎、腰椎损伤；扩展辅助屏可根据需要自定义播放患者术前影像或术中信息，从而为术者提供全程、全信息导航。康多机器人还可多点协同5G远程手术，亦可实现双控制台控制一个患者手术平台的多点协同远程手术系统，控制权转移机制确保多点协同远程手术的精准实现。
2.5 个性化医疗
个性化医疗也称作精准医疗，是一种定制化的医疗模式，应用非常广泛。狭义的个性化医疗与分子生物学紧密相关，是基于个人的基因组信息结合蛋白质组、代谢组等相关内环境信息，为患者量身设计出最佳的治疗方案；广义的个性化医疗还包括定制的手术方案、手术器械以及用药、治疗方案等。传统的医疗模式主要基于患者的临床症状和体征，结合性别、年龄、身高、体重、家族疾病史、实验室和影像学评估等数据来确定药物和治疗剂量；而个性化医疗则试图通过分析个体特有的生理结构和临床信息，为患者提供更加精准和个性化的治疗。相较于传统的医疗模式个性化医疗，更强调个体化的治疗方案，以获得最大的治疗效果和最小副反应。
在肿瘤化疗中，可以通过对患者的基因组进行分析以确定哪些药物和治疗方案对患者最有效；而在肿瘤的放疗中，可对肿瘤的位置进行精准的定位、对肿瘤的形态进行精确地描述，从而提高治疗效果并减少不必要的副反应。合作的上海普悦新医疗科技有限公司推出的后翼®个性化定制式妇科肿瘤插植放疗引导装置，就是基于3D打印技术辅助图像引导三维后装近距离放射治疗的个性化定制系统。依据子宫颈肿瘤的大小、侵犯的部位、侵犯的深度以及周围组织的敏感性，建立插植路径的通路并打印出与该通路一致的模板，再将插植针通过该模板，引导置入肿瘤内部并使其在计划的位置分布，这样既可避免剂量热点和剂量不足区域，又可减少对周围正常组织的损伤，使得实际的分布与计划的剂量分布最大程度的一致，实施更加精准的近距离放射治疗。此外，人工智能在疾病和健康管理、疾病预测和流行病学研究、药物研发等方面也已有广泛的应用，结合云存储和物联网等智能设备，实现了远程实时医疗监测并提供远程诊疗服务等等，因限于篇幅，不一一赘述。
3 结语
“科学技术的进步，给现代医学研究提供了全新的方法和手段，也给现代临床医学提供了有力的支撑和保障”。人工智能在医学领域的应用正日益深入和广泛，其快速发展的势头为医疗行业带来了巨大的变革和进步。通过利用机器的深度学习和大数据分析等技术，人工智能可以加速诊断过程、提高治疗效果、优化医疗资源分配，并促进个性化医疗的发展。人工智能在医学领域的应用为医生提供了更多的工具和方法，从辅助诊断、影像分析到精准药物治疗和疾病预防，帮助他们更准确地诊断疾病、制定个性化的治疗方案，提高了医疗服务的效率和质量，为医学带来了前所未有的机遇和挑战。然而，同时也需要应对数据隐私、道德等许多技术、伦理和法律等问题，确保人工智能技术的安全和可靠，还要防止对人工智能的过度炒作和神化。通过科学家、医生和工程师们的不懈努力，人工智能将继续成为医学领域的重要推动力量，为实现更加智慧、精准和可持续的医学治疗体系贡献力量。愿人工智能与医学的融合，为人类的健康福祉开创更加美好的未来！
