當前位置:
首頁 > 最新 > 5G移動網路,區域運算中心模式對醫療領域設計的影響初探

5G移動網路,區域運算中心模式對醫療領域設計的影響初探

2018年春季中國國際醫療器械博覽會上,「人工智慧」應該是熱度最高的詞條了,恰如一夜春筍,各大醫療器械廠商,莫不宣稱在智能相關領域進行投入並取得的成果,從PET到MR, 再至超聲、監護、生化分析等,凡需由「演算法、數據處理」支撐的設備,均趨向於與智相關聯。

既然「人工智慧」是為趨勢,那日趨複雜的演算法,幾何級增長的數據處理,如何在當前醫療設備計算力技術條件下得以實現?

設備越來越趨於小型化靈巧化,讓度更多的空間與醫務人員和患者。在此發展趨勢下,除去提升單位面積運算力的技術升級,可否有其他模式上的創新能夠相對快速地響應「計算力需求增長」與「小體量」機型間的調和?

當前,提升單位運算能力的、更窄7納米製程的晶元及多層製程的晶元技術研發均在美國,韓國,國內絕大多數醫療器械不具備「計算力」技術升級的技術儲備;具體到一些公司實際項目研發,各產線當前運算量狀態下,整機所需內部空間體量大小和功耗大小已不同程度的成為了硬體平台較為明顯的掣肘,並附帶產生了諸如:散熱、抗干擾性、易安裝維護性等多方面的一系列技術問題。

如果能像科幻電影星際戰艦里一樣有一個獨立的運算中心,徹底去除掉設備主機機箱會是什麼樣的狀態?

很自然,映照入現實的就是當前網路遊戲伺服器:大量運算在伺服器機組運行,終端一部小體量手機就能妥善處理高精度的及時遊戲數據,至於運營維護,除去定期更新軟體Bug,基本不影響終端客戶體驗。那醫療器械領域可否借鑒此模式進入真正的人工智慧模式診療時代?

或許超級計算機組技術和5G甚至是未來的6G移動通訊技術會給我們借勢飛躍的機會。恰巧,此兩領域亦是我國重點扶持發展,擁有大部分自主核心技術並領先於國際的前端領域。

超級計算機

人工智慧成名之戰應屬AlphaGo對戰李世石了,不過我們一般人看到的與李世石對戰的是在電視台直播里那台小電腦,沒看到的是後面龐然大物般的超級計算機組。

目前我國的超級計算機主要有銀河、天河、曙光、神威四個系列,除了軍用的「銀河V」和「神威Ⅱ」(在研)之外,主要應用方式都是租用。租用對象主要是高校、科研院所、商業企業等。

與中國超級計算機速度排名第一相對照的是—-硬體很牛逼,軟體很頹廢—-我國在超算應用方面嚴重落後。這對於民用應用類開發亦是機遇,可以行成強勢的技術與市場需求互補。譬如生物醫療領域的應用,通過在基因上的檢測應用,對人體血流計算與疾病判定等,還有就是在新的人工智慧上越來越強大的廣泛作用。

「天河一號」支持華大基因開展大規模生物基因處理及數據存儲:開發了基於GPU的高效基因測序處理軟體,並利用該軟體進行了3000株水稻的基因組重測序分析,短序列比對程序相對於之前應用的CPU版本速度提高15倍,且輸出格式不需要在進行轉換,降低了I/O消耗;開發完成了基於天河系統的群體基因型高解析度分析軟體,使用「天河一號」的Gaea軟體15個小時便能完成人類64X的WGS數據所有分析過程,等等。

2016年推出的寒武紀1A處理器(Cambricon-1A)是世界首款商用深度學習專用處理器,面向智能手機、安防監控、可穿戴設備、無人機和智能駕駛等各類終端設備,在運行主流智能演算法時性能功耗比全面超越CPU和GPU,在2017年德國柏林國際電子消費品展覽會(IFA)上華為公司發布的全球首款移動AI晶元採用的就是寒武紀的方案。

5G網路

5G網路主要有三大特點,極高的速率 enhanced mobile broadband (eMBB),極大的容量 Massive Machine Type Communication(mMTC),極低的時延Ultra Reliable Low Latency Communications(URLLC)

高速率

5G要做到的目標是最大幾十Gbps(defined by METIS)。

高速率的數據傳輸大大超過了WiFi網路,甚至是數據存讀硬碟速度,使雲端計算,存儲對比本地運算更具優勢(類似於終端下載類遊戲逐漸被網頁遊戲取代),使低資費率下大數據量的實時傳輸成為可能(成本可接受)。

大容量多節點終端支持

功耗問題是困擾著物聯網技術發展的最大障礙,因為物聯網的節點太多,而且由於受很多條件的限制,終端沒有辦法充電,只有通過初次裝入電池,寄希望於終端自身能夠節省電能,使用越久越好。映照入醫療器械領域,5G通過降低信令開銷使終端更加省電,使用非正交多址技術以支持更多的終端接入。這就使得醫療設備終端部分同樣可以更低功耗的聯入更多節點,使得將一片區域內(譬如整個華南區)所有終端組網聯入同一個運算中心,整體運營,形成實時大數據平台成為可能。

低時延高可靠

LTE網路的出現使移動網路的時延邁進了100ms的關口,使對實時性要求比較高的應用如遊戲,視頻,數據電話成為可能。而5G網路的出現,將會使時延降到更低,達到幾ms級別,這就使得對時延要求極致的醫療應用:基本完全同步的穩定的實時圖像、參數數據演示提供了技術實現保障,組網終端設備遠程同步醫療得以真正具備推廣基礎,或許一把無線探頭進入社區進行全科普查項不久就會成為現實。

獨立運算中心+終端設備組網運營醫療模式

以醫院為主體,總院設立運算中心,連同各附院所有科室終端設備組網,形成智慧型醫院。阿里、騰訊系共享醫院概念及藉助自身雲計算平台資源優勢進行互聯網思維運營模式,值得關注。

以企業為主體,設立以地域劃分的區域伺服器,聯接自售設備終端形成區域網路平台,以伺服器組形式維護運營,甚至改變售賣終端為平台服務項的持續盈利模式。從單一模塊業務(如超聲影像)逐步組合併聯成某診斷篩查(如婦科產前檢查)全領域、流程項的診療平台。

此模式的可期優勢在於:

藉助超算機組,極大解放整體的平台運算力,數據聯網分析積累,為人工智慧演化提供基礎,提高診療能效。

消除終端設備主機,集中、獨立空間放置的伺服器硬體平台可以整體創造合適的空間解決屏蔽、散熱、維護、運輸等系列問題,並基本不影響用戶端使用,同時模塊集約化利於平台不斷擴充完善。

極大提升客戶終端人機功效上的操作體驗,讓度更多診療空間,超便捷的攜帶、移動性,運算模塊基本零噪音,顯示界面等等。

助推遠程診療,教學的實現,普及,社區服務等。

改變盈利模式,將終端設備售賣轉換為服務平台,一旦領先布局完成,將築起極高的領域護城河,極大降低後續版本,功能升級統一維護更新處理。

執行風險:前無可借鑒同行業業務建設經驗,相關基礎技術(5G)成熟度及資源整合導入未知障礙;前期巨額相關資源投入、支持。以超聲影像為例,或許以一款可便攜攜帶的PAD超聲儀(類比GE,Vivid? iq機型,基座空間節省一般以上,運算能力超越台式主機)為研發切入點,嘗試5G移動網路下小型組網營運的可實現性具備預研的可操作性。

GIF

隨著越來越多的互聯巨頭進入醫療領域(如近期阿里系藉助萬東醫療收購百勝影像),手握優勢雲計算平台資源與物聯網運營市場的模式思維,在人工智慧熱潮的催生下,跨領域競爭已然顯現。

大潤發創始人黃明端感嘆:「我戰勝了所有對手,卻輸給了時代」,當變革的浪潮襲來唯有不斷自我革新才能暫不被甩於沙灘,2018中國國際醫療器械博覽會上,面對於滿目的」智能」概念,得有小思,也望激起行業內專家思辯指正。

--------

作者:余佳靈先生,開立大學課程設計師。

喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!

本站內容充實豐富,博大精深,小編精選每日熱門資訊,隨時更新,點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧!


請您繼續閱讀更多來自 加拿大峻茂管理評論 的精彩文章:

及時反饋彙報,利人利己

TAG:加拿大峻茂管理評論 |