目前，狭义人（rén）工智能正在（zài）被用于各（gè）种医（yī）疗（liáo）数据，这使我们能够（gòu）对之前生活中不可见的、似乎无法测量的方（fāng）面进行评估。曼奈尼医生在治疗时对我说：“人类对许多（duō）疾（jí）病还不了解（jiě）。根据（jù）我的从医（yī）经历，当（dāng）我们不知道该怎么（me）做时，常（cháng）常使用三（sān）种（zhǒng）药（yào）。第一种是类（lèi）固醇，它可以抑制人体内各种引起发炎症状的物质；第（dì）二种是可以治疗（liáo）从耳朵到脚趾的各种感染的（de）抗生素；最（zuì）后一种就是阿司匹林等抗凝血剂。”他（tā）在跟我说这些（xiē）时无奈（nài）地摇了（le）摇（yáo）头。即（jí）便是（shì）在（zài）这家（jiā）全（quán）球最先进的医（yī）院，我们仍使用这些非针对性的原始药物，驱赶我们体内（nèi）的疾病。

机器则不需要这么做——它们的（de）精（jīng）确度（dù）远远在人类之上，如果（guǒ）我（wǒ）们想要继续在医疗和（hé）医药（yào）领域取得（dé）进步，那（nà）就（jiù）需要精确度。

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疾病（bìng）的肆（sì）虐

社区中（zhōng）心有一间（jiān）不起眼（yǎn）的房（fáng）间。我（wǒ）去过那（nà）里（lǐ），房（fáng）间里（lǐ）摆着一圈坚固（gù）的（de）棕（zōng）色座椅（yǐ）。大家依次（cì）进入房间，然后把外套和包（bāo）放在椅子旁边。等到这圈座（zuò）椅坐（zuò）满（mǎn）后，参与者（zhě）就开（kāi）始发（fā）言。一个年轻人说：“我突然从睡梦中醒来（lái），疼得蜷缩成一（yī）团。我（wǒ）盯着天花（huā）板并尝试呼吸和数数，直到疼痛过去。”

在（zài）他讲完自己的故（gù）事后，一（yī）位（wèi）年纪较（jiào）大的女士（shì）也开始发（fā）言：“我有一（yī）天晚上（shàng）突然感（gǎn）到（dào）一阵（zhèn）剧烈的疼痛，我都没法走到床上。我躺在厨房地（dì）板上，在（zài）那里睡了一夜。我（wǒ）不敢（gǎn）移动（dòng），害怕疼痛加剧。”

晚上之（zhī）前（qián），房间（jiān）里的24个（gè）人都描述了各自的经历。一个年轻女性说：“我已经不再制订计划。我开（kāi）始不去思考未来。我（wǒ）每次觉得可以（yǐ）出去找我朋友，最（zuì）后都会打消这个念头。我害怕（pà）自己会因为疼痛难忍（rěn）倒在餐（cān）厅的（de）地板（bǎn）上（shàng），或更糟（zāo）糕的是，倒在肮（āng）脏（zāng）的公（gōng）共厕所里，还是待（dài）在家里（lǐ）比较好。”

这是克罗恩病和结肠炎（yán）患（huàn）者互助小组（zǔ）的一次聚会，每周（zhōu），类似这样的聚会数以千计。这个房间内（nèi）的每一（yī）个人（rén）以及世界各地千千（qiān）万（wàn）万在相似（sì）房间中聚会的患者，都患有（yǒu）一种炎症性肠（cháng）病（IBD）。

什么是炎症性肠病（bìng）？这个正式的（de）名称具有误（wù）导性，因为它根（gēn）本不是一种疾病。它是（shì）一个（gè）模糊的术语，指（zhǐ）的是所有涉及肠道内部感（gǎn）染的疾病。与（yǔ）我（wǒ）的丛集（jí）性（xìng）头（tóu）痛（tòng）一样， 让这个（gè）房（fáng）间里的人感到（dào）如此绝（jué）望的是炎症性肠病没有治愈的方（fāng）法。

如今，治疗此类炎症的（de）最大希望是使用类固醇。当类固醇不起作用时，医生常常不得不通过（guò）造（zào）口术切除（chú）肠道。炎症性肠病患者只能（néng）靠一（yī）个造口（kǒu）和一个挂在体外的造口袋生活（huó）。

我们不甚了解的疾病不胜枚（méi）举，对（duì）于这些疾病，现代医学界只能（néng）使用此类粗糙的治疗方法。一些疾病因具（jù）有独有的特征（zhēng）而容易（yì）诊断，但也有复（fù）杂（zá）的统合疾（jí）病，其中包（bāo）括数十甚至数百种不同的疾病，其（qí）症状也紧密相关。人工（gōng）智（zhì）能是少数几种能（néng）够为（wéi）此类患者提供更精（jīng）确诊断的工具。

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人工智能：未来的发展趋势

越来越（yuè）多的科学家开始研究（jiū）肠（cháng）道以及它与大脑之间的关系，以治疗像炎症性肠（cháng）病这样的统合疾（jí）病，这一关（guān）系（xì）被称为（wéi）脑肠轴（zhóu）。此类研究可能（néng）会（huì）推动医学技术（shù）取得突（tū）破性（xìng）进展，但它过于复杂以致必须使用基因序列，同时它也越来越依靠算法建模。

目前，最（zuì）先（xiān）进的计算模型（xíng）研究实验室使用DNA序（xù）列确（què）认标记（jì），即“短DNA序列”。这一捷径无须确认整个基因组，它使研究（jiū）人员（yuán）能够（gòu）更快地了解单个肠道微生物组的（de）整（zhěng）体情况（kuàng）。通（tōng）过（guò）开展这种细节性的肠道研（yán）究，研究人员越来越接近（jìn）这样一（yī）个未来，即为病人提供真正个性化的（de）干预治疗。

所有（yǒu）这一切都（dōu）将为粪菌移植术提供无法估量的巨大帮（bāng）助， 而这（zhè）种技术是脑（nǎo）肠轴领域目前最激（jī）动人心（xīn）、最万众瞩目的医疗突（tū）破。这种手术曾被视（shì）为激进的非主流治疗方法，而现在（zài）有更多的医生愿意尝试（shì）这（zhè）种方法。他们会从健康人群（qún）中取一（yī）个（gè）粪便的样本，然后将样本放入病（bìng）人的微生（shēng）物组（zǔ），使样（yàng）本能够刺激该系（xì）统朝更健康（kāng）的肠道（dào）组成发展。粪（fèn）菌移植术已被（bèi）证明能（néng）够（gòu）非常成功地治疗一种（zhǒng）名（míng）为艰难梭状芽（yá）孢（bāo）杆菌（jun1）的细菌所（suǒ）引起的致命感染。4 研究人员希望能够使用这项技术发（fā）现更有效的炎症（zhèng）性肠病治（zhì）疗方法。

然而，在没有对脑肠轴有更深入了解的情况（kuàng）下，此类尝（cháng）试最多只能获（huò）得不稳定（dìng）的结果。研究人（rén）员仍然（rán）不清楚粪菌移植术成功的原因，可能的原因（yīn）是健康（kāng）人粪便中的细菌进入（rù）患者肠道内（nèi）后，开始充（chōng）当对抗致（zhì）病（bìng）病毒的守卫（wèi），而可能性（xìng）更大的原因（yīn）是，上述情况与其他尚不为我们所知的因素（sù）共同（tóng）作（zuò）用。

《科学转（zhuǎn）化医学 》（Science Translational Medicine）于2017年3月（yuè）1日刊登的一篇研究文章指出，提取患有炎症性肠（cháng）病的大鼠肠道（dào）中的粪便，并将其移植到健康大鼠的微生物组中，结果健康（kāng）大鼠不但（dàn）出现（xiàn）了（le）轻（qīng）微的炎症（zhèng），而且变得焦虑。5炎症性肠病患者中也普遍存在类似的焦虑症状，该（gāi）症状（zhuàng）包含（hán）着一个关键的奥秘，解开它，我们就能认识肠道（dào）健康对整个人体精神功能（néng）起（qǐ）到什（shí）么作用。这项由贾达·德帕尔玛（Giada De Palma）主导的研（yán）究表明了（le）粪菌移植（zhí）术可用于治疗（liáo）炎症性肠病，但该领（lǐng）域的研究人员认（rèn）为需要更深入（rù）地（dì）了解（jiě）肠道（dào）以及肠道和大脑的关系。

只有通过计（jì）算和（hé）动（dòng）态建（jiàn）模工具，我（wǒ）们才能（néng）更加详细地了（le）解（jiě）这些（xiē）复杂的、互相关联（lián）的系（xì）统以（yǐ）及它们（men）与个人医疗之间的关系。如果研究人员想要超越目前粪（fèn）菌移植术的（de）试错阶段， 就（jiù）需要使用近期人工智能发展所带来的更精确、更机械化的微（wēi）生物（wù）群（qún）模型。

正当研（yán）究人员（yuán）准备使用算法模型研究炎症性（xìng）肠病之（zhī）时， 位于加州圣拉蒙（méng）的一批创新创业（yè）公（gōng）司，如 HealthTell，正计（jì）划在未来使（shǐ）用人工（gōng）智（zhì）能系统开发（fā）一种诊（zhěn）断工具，用于治疗另一种自身免疫系统（tǒng）的统合疾病：狼疮。这种慢性炎症性疾病的成因（yīn）是（shì）人体免疫系统攻击自身的组织和器官。对（duì）病人而言，可悲的是这种疾病一开始常常被误诊，因此（cǐ）只（zhī）有在（zài）身（shēn）体器官遭到严重破坏后才会被发（fā）现并得到治疗（liáo）。我最近（jìn）与HealthTell 的创始人比尔·科（kē）尔斯顿（Bill Colston）交流了（le）医学诊（zhěn）断技术的现状，探讨了如何（hé）在未来通过人（rén）工智能增强诊断。6 HealthTell 的技术（shù）已从简单的基因（yīn）组测试发展到使我（wǒ）们能够（gòu）了解免疫系统整体情况的诊断测试。

科尔斯顿告（gào）诉（sù）我（wǒ）：“研究人员（yuán）近期了解到（dào），在数百万年间，免疫（yì）系统（tǒng）已经进化（huà）出（chū）一（yī）个非常特定的、复（fù）杂的疾病响应机制。其响应（yīng）取决于疾病的类型（xíng）。”在 HealthTell 的技术研（yán）究（jiū）工作中，他没有将重点放在（zài）疾病的直接检（jiǎn）测上，而是尝试测（cè）量身（shēn）体对（duì）疾（jí）病的反应。

免疫系统（tǒng）会在（zài）遇（yù）到病原体（tǐ）时立即做（zuò）出（chū）反应。相对而言（yán）， 病人体内（nèi）会（huì）出（chū）现大量抗（kàng）体（tǐ），因此（cǐ）可（kě）以（yǐ）轻松地检测疾（jí）病并了解（jiě）身体的（de）整体（tǐ）情况。

科（kē）尔斯顿解释道（dào）：“目前的诊断只有两种（zhǒng）状态，你不是‘生病（bìng）’，就是‘健康’。如（rú）果你生病了，就要看医生，但我们发现这并不是疾病（bìng）发展的方式（shì）。疾（jí）病的发展时间很长，而（ér）你的身体（tǐ）要到（dào）疾病（bìng）最终就要（yào）获胜并且你感到（dào）不舒服时（shí）才会开始抵抗。我认为人工（gōng）智能系统真正有意思的（de）地（dì）方在于，它能够预判（pàn）人体从健康走向疾病（bìng）的过（guò）程。”

科尔（ěr）斯顿和（hé）他在 HealthTell 的团队打赌（dǔ）说，测量免疫系统反应以及新陈（chén）代（dài）谢（xiè）、蛋白质和（hé）基因组等（děng）其他担负人体管理职责的（de）生物指（zhǐ）标，是了解人（rén）体整体情况的最佳方式。

科（kē）尔斯顿告诉（sù）我：“目前我们要等到真的生（shēng）病了才会去控制疾病，最终不是摆脱了疾病，就是让疾（jí）病进一步恶化。我们希望提前开发出（chū）更好的（de）疗法或者对（duì）生活（huó）方式做（zuò）出积极的改变。如果（guǒ）你可以开发出只需要 10 美元或 15 美元的廉价的、可扩展的诊断方法，而且病人可以自己定期（qī）进行诊断，那么你可以将这些（xiē）诊断（duàn）方法输（shū）入人（rén）工智能系统中（zhōng），使（shǐ）其可以预测身（shēn）体（tǐ）状态的变化。”

他认（rèn）为这一知（zhī）识将（jiāng）使（shǐ）病人在患（huàn）病（bìng）前做出改变。与许多现（xiàn）代（dài）疾病一（yī）样，提前介入能（néng）够更有（yǒu）效地（dì）治疗自身免（miǎn）疫系统疾病。科尔斯（sī）顿所说的系统（tǒng）可能还需要10多（duō）年才会出现，但我们已（yǐ）经在IBM的“沃（wò）森（sēn）”中（zhōng）看到了该系统（tǒng）的初始形态：使用人工（gōng）智能增强诊断。一个系统若想（xiǎng）充分利用科尔斯顿的技（jì）术，必须清除一大障碍（ài），那就（jiù）是缺少数据。人工智能在无人驾驶汽车等领域正常运行，是因为汽车（chē）上下及其周边环境（jìng）中遍布各种嵌入式传感器，它们同时进行数千次实时（shí）测量，但（dàn）我们无法（fǎ）在人体中部署足够的（de）数据点以预测未（wèi）来将要发生的（de）事情， 也没有得到足够明确的（de）结果（guǒ）来训练人工（gōng）智能系统。

HealthTell是科尔斯顿的技术（shù）准备应用的地（dì）方，它（tā）所面临的挑战首先就是（shì）开发测量系统（tǒng）。正如我们在深度学习（xí）算（suàn）法中所看到的，当我们拥有足够的数据时，即从规模（mó）足（zú）够（gòu）庞大的（de）人（rén）群中获得了（le）充（chōng）足的（de）长期测量结果时（shí），我们（men）就能获（huò）得足够的数据（jù）深度与广度，使机器学习实现精确诊（zhěn）断。

在（zài）科尔（ěr）斯顿（dùn）看来，未来的人工智能并不意味（wèi）着完全使用计算（suàn）机代替医生，它只（zhī）是一种用更多（duō）知识增强人类智能的方式。

科尔斯顿表示（shì）：“配备了这种更（gèng）智能（néng）的（de）传感（gǎn）器（qì）和（hé）治疗技（jì）术的人工（gōng）智能（néng）可（kě）以（yǐ）提供长期（qī）的（de）纵（zòng）向数据（jù），便于内（nèi）科（kē）医生做出（chū）更准确的（de）诊断。医生可以更好地（dì）确定病人何时（shí）应该接受（shòu）治疗。我们（men）现在对各种疾病的（de）诊断方式仍十分笼统，医生希望能够获得更多此类信息（xī）。”

科（kē）尔（ěr）斯顿认为，将先进的人（rén）工智能系（xì）统应用于（yú）诊断是改变这一趋势的（de）一（yī）种（zhǒng）可行的方法。它（tā）可（kě）以从根本上（shàng）提升效率， 使初级护理医（yī）生能够（gòu）将更多时间用在与病人的交（jiāo）流上，因（yīn）为人（rén）工智能系统可（kě）以帮助他们解释更加复杂的数据，并将这（zhè）些数据与有类似症状（zhuàng）的（de）其他病人进行（háng）比较。

当然（rán），与许多（duō）其他领域一样，利用人工智（zhì）能提升专业医生（shēng）的能力也引发了社会（huì）的焦虑。有（yǒu）人担心医疗（liáo）行业的（de）人性的一面，即人与人之（zhī）间的关心、护理和治愈，将（jiāng）被毫无感情的技（jì）术解决方（fāng）案（àn）所取代。科尔斯顿在劳伦斯利弗莫（mò）尔（ěr）国家实验室（也就是洛斯（sī）阿拉莫斯（sī）国家实验室的竞争对手）做了 20 年的研究员，致力于（yú）开发对抗生化恐怖主义的技术（shù）。根（gēn）据他在新型反（fǎn）恐技（jì）术方（fāng）面的（de）经验，他认为这些担忧中（zhōng）存在误区。

科尔斯（sī）顿告（gào）诉我：“技（jì）术从来（lái）都（dōu）不是邪恶的。”他提到近期一项唐氏（shì）综合征（zhēng）产前检（jiǎn）测方面的（de）技术突（tū）破（pò），这种（zhǒng）技术可以取代原先的羊膜（mó）穿刺术检查法。“这（zhè）一技术出现后，人们通过一滴血就能测出唐（táng）氏综合征，而不（bú）再需要将针头刺入羊膜（mó）腔。许多（duō）人表示（shì）这（zhè）不（bú）是什么好事（shì），因为（wéi）它迫（pò）使父母在孩（hái）子出生前就做出道德决定（dìng），但我（wǒ）们在此（cǐ）之前就一直（zhí）在进（jìn）行这方面检测（cè）， 而（ér）且是用一种可能伤害到胎儿和孕妇的侵入式（shì）方法。有了新的检测方法，我们（men）就可以（yǐ）通（tōng）过一（yī）种更安全的方法获得这些信息（xī）。”

科尔斯顿总结（jié）道：“获得更多信（xìn）息（xī）不可能（néng）是一（yī）件坏（huài）事，真正决定（dìng）好坏的（de）是我们（men）选择如何使用这些重要的知识。”

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人工（gōng）智能作为人类生活的（de）解码器

HealthTell所做的这（zhè）种基因测序和诊断创新将人工智能转换成（chéng）了（le）一种人类的生物（wù）学解码器，其（qí）中最典型的例子（zǐ）就是近期基因编辑技术的发展，比如CRISPR–Cas9的使用（yòng）等。这（zhè）项（xiàng）技术使（shǐ）科学家能够将经（jīng）过修改的蛋白（bái）质注（zhù）射到人体内（nèi），从而（ér）像一把剪刀一（yī）样剪（jiǎn）切（qiē）基因并将其重组。2016年10月28日， 四川大学的研究人（rén）员提取（qǔ）了人类免疫细（xì）胞，并且使（shǐ）用CRISPR技术（shù）对它们（men）进行编辑。7他们（men）成功地（dì）去除了（le）让身体（tǐ）攻击（jī）健康细胞的基（jī）因（yīn）。通过在肺癌病人体内剪（jiǎn）切（qiē）这（zhè）种基因并将其重新（xīn）导入细胞，研究人员希望经过（guò）修（xiū）改（gǎi）的细胞能减少癌细胞和攻（gōng）击（jī）行（háng）为。

CRISPR的每（měi）一个字母分别代表着（zhe）“成簇的（de）、规律间隔的、短回文、重复（fù）序列”，它以细菌（jun1）细胞可以识别入侵病毒并将其剪切到（dào）DNA中这一发现为基础。后来，科学家使（shǐ）用这（zhè）项10年前发现的技术来编辑远比细菌复杂的DNA序列。现在（zài）， 中国（guó）科学家的研究成果让我们开始能编辑我们自己（jǐ）的DNA。

这（zhè）只是人类机能增强（qiáng）的开（kāi）始。当我们把（bǎ）人工智能与（yǔ）神经网络相结合时，就可以使用机器学习来解释信号，用无线设备（bèi）代（dài）替大脑与我们四肢和肌肉（ròu）之间的（de）连（lián）接。在（zài） 2016年11月的神经系统科学学会年会上，科学家（jiā）宣布患有闭锁综合征的女性（xìng）可以仅依靠自己的意（yì）念，移（yí）动计算机界面上的光（guāng）标（biāo）。8闭锁综合征（zhēng）是一（yī）种患者身体完全瘫（tān）痪但精神敏度未受影（yǐng）响的病症。1997年的（de）《潜水（shuǐ）钟与蝴蝶（dié）》（The Diving Bell and the Butterfly）一书（shū）中描述了这一病症，该（gāi）书于 2007年（nián）被朱利安（ān）·施（shī）纳（Julian Schnabel）拍成电影并且获（huò）得多（duō）个奖项。这个（gè）由记（jì）者兼时装（zhuāng）总监让-多米尼克·鲍比（bǐ）（Jean–Dominique Bauby）撰写的（de）故事详细讲述（shù）了他与闭锁综合征的斗争，还描（miáo）述了（le）他如（rú）何在只有左（zuǒ）眼能（néng）动的情况下（xià）写（xiě）出一本书。

这一计算机和光标方面的最新发明在眨眼活动（dòng）和人类动作信息转换之外开辟了一条新路。上文提到的那位（wèi）女性（xìng），我（wǒ）们只知道她（tā）叫HB，她（tā）在（zài）颅（lú）骨（gǔ）下植入了电极。虽然电极没有（yǒu）穿过脑组（zǔ）织，但能够与 HB 的大（dà）脑进行足够的接触，从而精确地反映她的（de）脑波活动。外科（kē）医生将她颅骨下的电极与一个她胸腔内的装置连接，而该装置与一台平（píng）板电（diàn）脑无线连接。

机器学习算法负责（zé）最终区分HB的β脑波和γ脑波，并且学会了哪种脑活动与（yǔ）捏手指等微小动作有关。在这（zhè）些算法（fǎ）的帮助下，HB不久就能（néng）仅靠意（yì）念移动平（píng）板电脑上的光标了。当研（yán）究人（rén）员将一个大（dà）型字母表放在HB的平板电脑屏（píng）幕上时（shí），她就可（kě）以想象着点击鼠标（biāo）和选择字（zì）母的（de）感觉来输入了。机器学习（xí）能够识（shí）别她（tā）的意图并且（qiě）在屏幕上记录（lù）她的选择。HB能（néng）够（gòu）以每分钟一到两个字母的速度慢慢地与（yǔ）世界沟通了，她不（bú）再（zài）是一个“被锁住的人”。

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无论我们是（shì）将机器学（xué）习（xí）用于抵御未知（zhī）疾病的暴（bào）虐，还是用于（yú）修改（gǎi）我们DNA的基因编辑技术，或是通（tōng）过神经信号（hào）和（hé）机（jī）器学习将病（bìng）人从闭锁综（zōng）合征中解放，都（dōu）必（bì）须在未来10年使用人工智能进一步增强医疗（liáo）和（hé）医药行业。目前（qián）关于这（zhè）方面的争议很多，包括（kuò）对设计婴儿的恐惧、超人类物种的风险或神经装置被入侵所产生的意外后果（guǒ）等，而道德讨论也是我们必需的。尽管如此，当我们在讨（tǎo）论（lùn）是否需要（yào）发展人工智能时，就已经将我们的社会带入了一个错误（wù）的选择。科（kē）学技（jì）术的发展无（wú）法避免， 思想（xiǎng）的进步无法被控制，一（yī）个突破必将引发另一个突破。

正如比尔·科尔斯顿所说：“你不能（néng）因为担（dān）心某项技术的具体用（yòng）途（tú）而减缓其发展（zhǎn）的速度。无论（lùn）怎样，它（tā）最终总（zǒng）会（huì）出现，因为总（zǒng）有（yǒu）人会在其他地方把（bǎ）它发明（míng）出来（lái）。所以更好的办法是控（kòng）制它、驾（jià）驭（yù）它并且尽早加以应用。科学技术（shù）本身无善（shàn）恶之分。”

正如（rú）我（wǒ）们将在下一章所看到的那样，科尔（ěr）斯顿（dùn）对医疗（liáo）行（háng）业创新的观点也适用于网络安全（quán）行业。20 世纪的工（gōng）具根本（běn）不可能（néng）解决21世（shì）纪的挑战（zhàn）。我们（men）根本没有选择（zé），我们必（bì）须（xū）使用人工智能，才（cái）能以此对抗人工智能。