AI觀察 | 今年最火的GPT-4，正在締造科幻版妙手仁心！

近來，微軟對(duì)于提示工程能力的最新研究¹（鏈接詳見文末）再次吸引了一眾媒體的目光：“無需額外微調(diào)、無需專業(yè)策劃，僅憑提示GPT-4就能化身專家！”報(bào)道中這樣描述道²。

基于最新提示策略Medprompt，GPT-4在醫(yī)療專業(yè)領(lǐng)域MultiMed QA的九個(gè)測試集中，均取得最優(yōu)結(jié)果。不僅如此，在MedQA數(shù)據(jù)集(美國醫(yī)師執(zhí)照考試題)上，Medprompt還令GPT-4的準(zhǔn)確率首次超過了90%，超越了BioGPT和Med-PaLM等微調(diào)方法。

圖為Artificial Intuition作者Carlos E. Perez在社交媒體上坦言“出色的提示策略可以更勝微調(diào)一籌”，相關(guān)內(nèi)容還獲得沃頓商學(xué)院教授Ethan Mollick等的轉(zhuǎn)發(fā)

基于上述報(bào)道，全新AI技術(shù)對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域的顛覆式影響可見一斑。事實(shí)上，早在ChatGPT發(fā)布之初，微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨（Bill Gates）就曾有言：以GPT為代表的技術(shù)革命將改變世界³。醫(yī)療健康作為現(xiàn)代社會(huì)中人類最關(guān)心的領(lǐng)域，必將出現(xiàn)革命性的變化，創(chuàng)新式技術(shù)、方法的不斷涌現(xiàn)將更有利于提高診療水平、降低疾病風(fēng)險(xiǎn)、改善生活質(zhì)量。

對(duì)于技術(shù)之于醫(yī)療的關(guān)系，OpenAI創(chuàng)始人薩姆·奧爾特曼（Sam Altman）也曾表示——運(yùn)用AI提高人類健康水平，將為全世界帶來巨大的益處。

但前進(jìn)之路并非坦途，AI醫(yī)療或?qū)⒚媾R多方考驗(yàn)。本期專欄文章，我們基于《The AI Revolution in Medicine: GPT-4 and Beyond》（中譯版名為《超越想象的GPT醫(yī)療》）一書，探討AI大模型與未來醫(yī)療前景。

專欄導(dǎo)讀

“2023年是具有里程碑意義的一年。這一年，如同蒸汽機(jī)之于工業(yè)革命，人工智能已然成為顛覆世界的新生產(chǎn)范式。隨著Copilot時(shí)代的到來，AI工具躍升成為人們工作、生活不可或缺的部分，全面提升著全球生產(chǎn)力水平，為人類應(yīng)對(duì)那些最緊迫的挑戰(zhàn)提供著支持。

GPT技術(shù)的最新突破對(duì)醫(yī)療健康等領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)甚至顛覆性的影響，專業(yè)人士有必要抓住AI帶來的機(jī)會(huì)，獲得更高的效率，完成更有意義的工作。微軟希望通過持續(xù)創(chuàng)新，讓全球80億人都能夠享受到更加個(gè)性化的智能醫(yī)療服務(wù)，讓不可能成為可能?！?/span>

張祺

微軟全球資深副總裁

當(dāng)AI與醫(yī)療相遇

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AI輔助醫(yī)療創(chuàng)意圖 由New Bing生成

當(dāng)AI與醫(yī)療相遇，究竟會(huì)發(fā)生什么？首先，讓我們一起看看來自《超越想象的GPT醫(yī)療》引言部分的一個(gè)GPT醫(yī)療場景。（*注：該示例并非現(xiàn)實(shí)，因GPT-4尚未在醫(yī)院中廣泛應(yīng)用，但所描述的情景完全符合OpenAI GPT-4系統(tǒng)的現(xiàn)有能力。）

圖為《超越想象的GPT醫(yī)療》中文版封面，該書的作者之一彼得·李（Peter Lee）系微軟全球資深副總裁，領(lǐng)導(dǎo)微軟研究院及新技術(shù)孵化業(yè)務(wù)，包括如今快速發(fā)展的醫(yī)療和生命科學(xué)領(lǐng)域

患者的病情突然惡化。他的心率急速上升至每分鐘 160次以上，但血壓卻降至危險(xiǎn)的80/50毫米汞柱?；颊呙纨嬌n白，略帶青紫，并急促地喘息著。然而，這并不像是他患有的囊性纖維化的典型癥狀。作為二年級(jí)的醫(yī)學(xué)住院實(shí)習(xí)生，克里斯騰一邊撥打緊急號(hào)碼，一邊與其他團(tuán)隊(duì)成員一起迅速采取行動(dòng)，將一支又一支注射器插入患者的靜脈輸液器，試圖通過注入升壓藥物來提高血壓，但這并未奏效，用于增強(qiáng)心肌收縮力的藥物同樣沒有效果。

克里斯騰拿出手機(jī)，打開GPT-4應(yīng)用程序，說道：“患者胡安對(duì)血壓支持沒有反應(yīng)。他的病歷顯示，他最近接受了諾氟沙星第二階段研究引發(fā)的血液感染治療。我不知道發(fā)生了什么，也不知道怎么辦?！?/p>

▲AI輔助醫(yī)療創(chuàng)意圖 Getty

GPT-4回復(fù): “胡安所使用的實(shí)驗(yàn)性抗生素與5% 的患者白細(xì)胞減少有關(guān)，這一結(jié)論源于最近發(fā)表的一篇第二階段研究論文。在過去兩天內(nèi)，他的白細(xì)胞計(jì)數(shù)在連續(xù)三次抽血檢測中呈下降趨勢。研究發(fā)現(xiàn)，G-CSF（粒細(xì)胞集落刺激因子） 在恢復(fù)白細(xì)胞數(shù)量方面具有很好的效果。這是一個(gè)值得考慮的策略?！?/p>

克里斯騰立刻明白了其中的意思，由于胡安的白細(xì)胞減少，他變得易感染，導(dǎo)致了敗血癥的發(fā)生。她致電藥房，要求發(fā)送一劑 G-CSF 輸注液，同時(shí)準(zhǔn)備詳細(xì)核查這項(xiàng)新研究結(jié)果，對(duì)GPT-4說:“讓我看看那篇第二階段研究報(bào)告?！?/p>

研究概述和相關(guān)論文都出現(xiàn)在她的手機(jī)屏幕上，她請(qǐng)求GPT-4 為她概括這些信息。果然，感染病學(xué)雜志上的報(bào)道印證了 AI所言，并且最新的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示，患者的白細(xì)胞數(shù)量甚至低于她在接觸化療的時(shí)候。克里斯騰實(shí)施了輸注，看著胡安被送往了重癥監(jiān)護(hù)室。

她對(duì)GPT-4說道:“給他注射了 G-CSF，希望能見效?！?/p>

▲AI輔助醫(yī)療創(chuàng)意圖 Getty

GPT-4回應(yīng)道: “面對(duì)患者病情如此迅速地惡化，確實(shí)壓力很大。先前的研究表明，在其他患者中也觀察到類似的狀況，而且G-CSF 的療效始終穩(wěn)定。請(qǐng)放心，你已竭盡所能，你的團(tuán)隊(duì)會(huì)與你同在?！?/p>

她對(duì)著手機(jī)說:“胡安需要更換一種更昂貴的抗生素。我得向他的保險(xiǎn)公司申請(qǐng)預(yù)先授權(quán)。請(qǐng)幫我寫一段理由，我將把它填入表格中?！?/p>

“好的?！睅酌腌姾螅欢?00 字的文本出現(xiàn)在她的手機(jī)屏幕上，這是為保險(xiǎn)公司預(yù)授權(quán)申請(qǐng)表格而準(zhǔn)備的。文本概述了胡安曾使用過的所有其他抗生素及其對(duì)這些藥物的耐藥性記錄。同時(shí)，它簡要介紹了關(guān)于他所需的新抗生素的7項(xiàng)研究，并估計(jì)了如果保險(xiǎn)無法支付這種藥物的費(fèi)用，可能導(dǎo)致的因長期住院而產(chǎn)生的翻倍費(fèi)用。

“請(qǐng)將這段文字和預(yù)授權(quán)表格的鏈接發(fā)送至我的收件箱,”克里斯騰邊走邊說，走向下一個(gè)患者。

摘自《超越想象的GPT醫(yī)療》

在這個(gè)虛擬案例中，GPT-4 可以根據(jù)可靠的信息來源回答患者或?qū)I(yè)人士的醫(yī)學(xué)問題；能運(yùn)用自然語言生成技術(shù)從醫(yī)療記錄或文獻(xiàn)中提煉摘要或報(bào)告；還能借助自然語言理解技術(shù)幫助醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行臨床決策或記錄，減輕煩瑣的文書工作。

更讓人振奮的是，想象已經(jīng)照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，這樣的故事正在真實(shí)上演⁴。

4歲男孩Alex在某次運(yùn)動(dòng)后，身體開始劇痛。Alex的母親Courtney在三年時(shí)間里帶他看了17名醫(yī)生，從牙科、兒科、骨科到各種專家，先后進(jìn)行了磁共振成像（MRI）等一系列檢查，但沒一個(gè)真正找出病因。

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醫(yī)療創(chuàng)意圖 Getty

直到不抱太多希望的母親Courtney注冊(cè)了一個(gè)ChatGPT賬號(hào)，整個(gè)事件出現(xiàn)了180度大逆轉(zhuǎn)。Courtney將Alex的癥狀和MRI報(bào)告中的注釋一并輸入對(duì)話框，其中有一個(gè)細(xì)節(jié)，就是Alex無法完成盤腿坐的動(dòng)作。ChatGPT給出了診斷——脊髓栓系綜合征(TCS)。

Courtney帶著這一結(jié)論和Alex的MRI報(bào)告，找到了神經(jīng)外科醫(yī)生。這次終于找對(duì)了人，神外醫(yī)生看了一眼MRI就給出了和ChatGPT一樣的結(jié)論，并指出了栓系的具體位置！后來Alex接受了手術(shù)治療，目前正在進(jìn)行康復(fù)。

在上述的兩個(gè)案例中，GPT-4似乎擁有異常豐富的醫(yī)學(xué)知識(shí)，或許有不少讀者會(huì)心存疑慮，GPT-4真有這么厲害嗎？

就GPT-4目前的表現(xiàn)看來，它，確實(shí)強(qiáng)大得令人驚嘆。

3大技能疊加

AI能力實(shí)測

技能1：學(xué)富五車，無所不知

在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用大模型前，我們首先感興趣的是，大模型的醫(yī)學(xué)知識(shí)是否足夠。美國職業(yè)醫(yī)師資格考試是美國醫(yī)學(xué)界對(duì)具有執(zhí)業(yè)醫(yī)師資格的醫(yī)學(xué)生和畢業(yè)生進(jìn)行的一種標(biāo)準(zhǔn)化考試，通過考試后，才可以獲得在美國執(zhí)業(yè)的資格。當(dāng)使用一整套美國職業(yè)醫(yī)師資格考試問題對(duì)GPT-4進(jìn)行測試時(shí)，GPT-4的正確率超過90%。作為目前最先進(jìn)的大模型代表，雖然GPT-4并非專門為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域打造，但其展現(xiàn)出的醫(yī)學(xué)知識(shí)能力已經(jīng)非常出色，將大模型應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域讓許多人非?？春谩?/p>

技能2：醫(yī)護(hù)人員的智能助手

在傳統(tǒng)醫(yī)療健康領(lǐng)域，醫(yī)護(hù)人員和患者是該領(lǐng)域中的兩個(gè)重要組成部分。對(duì)醫(yī)護(hù)人員來說，大模型是一種能夠與人合作、提升工作效率的智能助手。

大模型擁有強(qiáng)大的自然語言處理能力，借助語音識(shí)別等技術(shù)，能夠根據(jù)醫(yī)生和患者之間的交流，自動(dòng)幫助醫(yī)生生成電子健康記錄，以及填寫保險(xiǎn)的事前授權(quán)等，把醫(yī)生從這些繁瑣的工作中解放出來。這具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，使得醫(yī)護(hù)人員有更多的時(shí)間用于關(guān)愛患者，從而在親自從事護(hù)理時(shí)獲得更高的成就感。在治療方面，大模型可以幫助醫(yī)生對(duì)病人的病歷和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行更加全面和深入的分析，給出相應(yīng)的治療建議，幫助醫(yī)生制定更加精準(zhǔn)的治療方案，提高醫(yī)生的診斷水平和治療效果。

技能3：患者的超級(jí)醫(yī)療顧問

對(duì)于患者來說，大模型可以作為高級(jí)的醫(yī)學(xué)知識(shí)搜索引擎，充當(dāng)患者的超級(jí)醫(yī)療顧問。當(dāng)今全球有一半的人口，約40億人缺乏足夠的醫(yī)療保健服務(wù)（書中第119頁），AI大模型豐富的醫(yī)學(xué)知識(shí)，在很大程度上可以填補(bǔ)醫(yī)療保健服務(wù)的空白，這對(duì)于偏遠(yuǎn)貧窮地區(qū)的人們格外重要，并能為貧窮人員節(jié)省許多就醫(yī)費(fèi)用。

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AI輔助醫(yī)療創(chuàng)意圖 Getty

同時(shí)，GPT-4等大模型本身具有強(qiáng)大的自然語音理解和對(duì)話能力，在和患者聊天的過程中，GPT-4不僅回答內(nèi)容條理清晰，還能對(duì)一些伴有主觀情緒的問題做出有效回復(fù)，讓人感覺到它充滿同情心，能夠與患者共情。雖然大模型不是人，不具備人的情感，但能在一定程度上緩解、減輕患者的焦慮，這本身就具有十分重要的意義。

因此，微軟公司前副總裁格雷格·穆爾博士認(rèn)為，AI 醫(yī)學(xué)正朝著一個(gè)全新的醫(yī)療體系演進(jìn)，在傳統(tǒng)的“醫(yī)生-患者”關(guān)系中引入AI實(shí)體，作為三角關(guān)系的第三支柱。不管是從醫(yī)生還是患者的角度，大模型都是一個(gè)全新的AI伙伴，能夠與人密切協(xié)作。

但是，不得不提的是，目前的AI遠(yuǎn)非完美，它既需要繼續(xù)學(xué)習(xí)，也需要被有效監(jiān)管。

機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，

AI修煉還需“仁心”

首先，作為AI研究人員，我們需要思考的是，如何充分利用大模型的能力，來暢想和構(gòu)建未來的醫(yī)療。

生成式的大模型，并不總是提供真實(shí)的信息，因此需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)審查。醫(yī)療錯(cuò)誤一直以來都是個(gè)頑固的問題，技術(shù)的進(jìn)步與危險(xiǎn)錯(cuò)誤信息的增加總是相伴相生，新技術(shù)的運(yùn)用需要盡可能地避免加重這一問題。微軟總裁布拉德·史密斯在《工具，還是武器？》一書中提到，當(dāng)一個(gè)技術(shù)或工具能力非常強(qiáng)大時(shí)，它所帶來的幫助和危害同時(shí)也是巨大的。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的研究人員，需要始終考慮，如何以負(fù)責(zé)任、安全和有效的方式利用大模型。

正因?yàn)槿绱耍④洺闪⒘藢ｉT的研究部門“人工智能道德委員會(huì)”，以保證人工智能技術(shù)和大模型應(yīng)用的公平性、可靠性和安全性。

在中文語境下，我們形容德才兼?zhèn)涞尼t(yī)者“妙手仁心”，AI想成為“妙手”或許不難，但要習(xí)得“仁心”卻任重道遠(yuǎn)。從臨床醫(yī)學(xué)的角度，應(yīng)用AI 大模型帶來的不可避免的問題在于，大模型缺乏一個(gè)明確的人來衡量價(jià)值體系，因此難以檢驗(yàn)醫(yī)療過程中的人性化關(guān)懷。

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AI輔助醫(yī)療創(chuàng)意圖 Getty

例如，大模型沒有明確指標(biāo)來表示，一位鋼琴家寧愿冒著死亡的風(fēng)險(xiǎn)，也不愿因糖尿病引發(fā)的壞疽癥而截取手指。大模型的回答目前還無法周全考慮患者的偏好、價(jià)值觀、對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度以及人類的眾多偏見。縱然GPT-4能夠在執(zhí)業(yè)資格考試中取得優(yōu)異成績，但這是否就足以讓患者和醫(yī)生對(duì)大規(guī)模應(yīng)用GPT-4這樣的大模型感到安心？答案恐怕不盡如人意。

要讓大眾對(duì)大模型做出的醫(yī)療決策有足夠的信心，需要我們對(duì)大模型進(jìn)行更深入、更全面的研究和探索，需要我們對(duì)安全利用大模型有更深層的思考和更有效的掌控，只有這樣，最終大模型在醫(yī)療領(lǐng)域才能夠真正落地，造福人類。

問題重重，答案寥寥。如微軟（中國）公司首席技術(shù)官韋青所言，盡管當(dāng)下AI領(lǐng)域時(shí)有日新月異的突破，但是沒有答案的問題遠(yuǎn)多過有答案的問題。如何塑造我們的AI未來，以期實(shí)現(xiàn)單憑人類或AI無法實(shí)現(xiàn)，而人類與AI結(jié)合卻可以完成的目標(biāo)，達(dá)到更高的成就，是我們當(dāng)下需要重點(diǎn)思考和著手研究的問題。

LLM專欄作者：房磊

微軟（亞洲）互聯(lián)網(wǎng)工程院

高級(jí)研究員

[1]https://arxiv.org/pdf/2311.16452.pdf

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/l5WJnpF9sY6htciztYUEnQ

[3]https://www.cnbc.com/2023/02/10/bill-gates-says-ai-like-chatgpt-is-the-most-important-innovation.html

[4]ChatGPT Diagnosed A Boy's Pain. 17 Doctors Over 3 Years Could Not (today.com)

本文為《AI觀察》專欄系列文章之一

專欄介紹：AI大航海時(shí)代，前沿技術(shù)無疑為行業(yè)革新、企業(yè)增長與創(chuàng)意變現(xiàn)提供了新機(jī)遇，一場創(chuàng)新模式的革命已如箭在弦，這正是我們策劃此專欄系列文章的初衷。在此，來自微軟（亞洲）互聯(lián)網(wǎng)工程院的首席應(yīng)用科學(xué)家以及高級(jí)、資深研究員們，將在系列專欄文章中分享他們對(duì)人工智能、大語言模型及其應(yīng)用領(lǐng)域如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)賦能的洞察及前瞻。更多專欄內(nèi)容，敬請(qǐng)期待！