來源：京東技術
作者來自網際網路醫療服務團隊，團隊一直致力於在醫療行業中探索和應用前沿科技。目前主要在醫學對話，遠端醫療、醫學影像診斷等方面進行探索和嘗試，相信可以為醫生和患者帶來更好的醫療服務。
最近OpenAI在官網上宣告了多模態大模型GPT-4的誕生，它可能是迄今為止最好的多模態模型。主要更新內容如下：
1. 邏輯分析能力更加全面、「考試」能力大幅提升 ；
2. 擁有了識圖能力，可以進行更多元的交流 ；
3. 回答更有條理，理解更加準確 ；
4. 創作力大幅提升，可以進行更全面的創作雙擊編輯塊引用內容；
近日、風靡全球的ChatGPT重新整理了很多人對人機互動的認知，具有極高的靈活性和適應性，可以很容易的應用到各種不同的產業，引起了行業的諸多變革。Chat GPT的出現正在迅速改變如今的網際網路局勢，“AIGC”“人工智慧”“搜尋引擎”等話題迅速成為當下熱點。眾多網際網路企業加速佈局AI產業，可以預見下一場技術爆炸即將到來。本文大致分為兩方面內容，第一部分是熱門前沿科技概述，主要描述有什麼應用場景。第二部分是醫療領域科技前沿，已發生的和可探索的醫療行業的應用場景。
省流一句話理解：ChatGPT是一種聊天模型程式，能夠對文字或語音輸入做出類似人類的問答和對話能力，並可處理文字生成、智慧客服、最佳化搜尋、程式碼開發等。ChatGPT是一種大型語言模型，強大的自然語言處理技術(NLP)，由OpenAI開發和訓練。它使用深度學習技術，在巨大的文字語料庫中學習自然語言處理和語義理解，從而可以回答各種問題、生成文章、翻譯語言等任務。圖1. ChatGPT能做的事
ChatGPT的訓練資料包括了網際網路上海量的文字，其中包括維基百科、新聞文章、小說、部落格、論壇帖子等多種型別的文字。它的訓練演算法使用了Transformer模型架構，是目前最先進的自然語言處理技術之一，透過對大量文字資料的學習，預測出給定輸入後面的單詞或句子。與其他傳統的基於規則或模板的對話系統不同，ChatGPT具有較高的靈活性和自適應能力，可以根據對話的具體情境和上下文產生恰當的回覆。同時，ChatGPT還可以透過增加語料庫規模來進一步提高模型的準確度和效能。此外，OpenAI已經構建了一個比ChatGPT更強大的系統即GPT-4，甚至可以生成影像和文字。圖2. ChatGPT使用介面
由於ChatGPT的強大能力，它已經被應用到了多個領域，包括智慧客服、智慧家居、機器翻譯、情感分析、自動摘要、文字生成等等。
2、AIGC （AI-Generated Content）省流一句話理解：生成式AI是利用AI技術生成內容，此處生成和內容都是更為廣泛的概念，生成的物件包括常見的影像、文字、音訊等顯性內容，還包括策略、劇情、訓練資料等內在邏輯內容。AIGC （AI-Generated Content），也叫生成式的AI（Generative AI）是指基於生成式對抗網路 GAN 、大型預訓練模型等人工智慧技術，它可以自動地生成新的資料、文字、影像、音訊和影片等內容。它是建立在深度學習、自然語言、神經網路處理等技術的基礎上，透過學習現有資料的模式和規律，生成新的資料。生成式的AI可以模擬出各種各樣的人類創造力和想象力，從而在許多領域發揮著越來越重要的作用。1.文字生成：可以生成新聞文章、小說、詩歌、故事情節等文字內容。2.影像生成：可以生成藝術畫作、風景照片、人物頭像等影像內容。比如：Stable Diffusion（文中部分圖片是生成的）、Midjourney、文心一言、ChatGPT。3.音訊生成：可以生成音樂、對話、聲音效果等音訊內容。比如：Music LM、Make-An-Audio、Riffusion。4.影片生成：可以生成電影、動畫、影片特效等影片內容。比如：Gen-2、runwa、Tune-A-Video。5.遊戲生成：可以生成遊戲場景、角色、劇情等遊戲內容。比如：Text to Skybox App、Midjourney。6.虛擬現實生成：可以生成虛擬現實場景、互動物件、環境等虛擬現實內容。生成式的AI技術在創意設計、藝術創作、文學創作、音樂製作、遊戲開發、廣告營銷等領域都有廣泛的應用。它可以幫助人們提高生產效率，創造更多的創意和價值。圖3. AIGC應用場景-引用量子位智庫產業報告
數字人（Digital Humans）是指一種基於計算機圖形技術和人工智慧技術，以人類面孔和身體為模板，模擬出一個逼真、互動性強的虛擬人物。數字人可以透過語音和視覺介面與人類進行自然對話和互動，可以應用於虛擬主持、虛擬演員、虛擬教師、虛擬客服等領域。數字人的製作需要對真實人物進行高精度的3D掃描、建模和渲染，同時需要利用機器學習等人工智慧技術來模擬真實人物的語音、面部表情、身體姿態等特徵，並實現自然的語音合成和語音識別功能。數字人還可以利用自然語言處理技術，理解人類的語言，並進行自然的對話。收集資料：首先需要收集自己的資料，包括照片、影片、聲音等，這些資料將成為數字人的基礎。人臉檢測：利用計算機視覺技術對照片進行處理，檢測出其中的人臉。可以使用已有的人臉檢測演算法，例如OpenCV、Dlib等。人臉識別：對於檢測出來的人臉，需要利用人臉識別技術對其進行識別和分析，從而獲取人臉的各種特徵和資訊。可以使用已有的人臉識別演算法，例如FaceNet、VGGFace等。最佳化細節：最佳化數字人的各種細節，包括皮膚紋理、髮型、服裝等，讓數字人更加真實、生動。3D建模技術：數字人是一種三維模型，因此需要掌握3D建模技術。這包括了掌握3D建模軟體的使用，如Blender、Maya、ZBrush等。動畫製作技術：數字人需要具有動態的動作和表情，因此需要掌握動畫製作技術。這包括了掌握動畫製作軟體的使用，如Unity、Unreal Engine等。材質和紋理製作技術：數字人需要具有逼真的材質和紋理，因此需要掌握材質和紋理製作技術。這包括了掌握材質和紋理製作軟體的使用，如Substance Painter、Photoshop等。下圖為數字人副本，目前已結合MetaHuman+Unreal Engine實現。圖4. UE5+MetaHuman自己的數字副本
圖5. 言希數字人
虛擬現實是一種綜合的計算機圖形技術，利用眾多的感測器裝置，模擬出一種接近現實的、人工創造的環境和場景，使使用者可以身臨其境地進行互動和體驗的技術。虛擬現實通常需要使用專門的頭戴式顯示器（Head-Mounted Display，簡稱HMD）等裝置，透過人眼追蹤和立體聲音效等技術，讓使用者感受到身處於一個虛擬的環境中。虛擬現實的應用場景包括遊戲娛樂、教育培訓、醫療康復、建築設計等領域。圖6 基於SD（Stable Diffusion）生成的VR眼鏡擴增實境是將數字資訊疊加到現實世界中，透過攝像頭或其他感測器捕捉到現實場景，然後透過計算機演算法，將虛擬資訊與現實場景進行融合，讓使用者在現實世界中看到數字資訊的技術。AR技術可以透過手機、平板電腦等普及裝置實現，可以應用於廣告推廣、電子商務、教育培訓、旅遊導航等領域。廣義的AR概念則指任何一種虛擬世界和現實世界的混合模式，包含MR的概念在內。擴充套件現實是介於虛擬現實和擴增實境之間的一種技術，將虛擬資訊和現實資訊進行融合，可以讓使用者看到現實世界，同時在其中加入虛擬的資訊和互動元素。擴充套件現實可以透過專門的頭戴裝置或普通的智慧手機等裝置實現，可以應用於遊戲娛樂、工業製造、醫療保健、教育培訓等領域。總體來說，虛擬現實、擴增實境和擴充套件現實都是利用數字技術和互動技術，將數字資訊與現實世界進行融合的技術，但它們的實現方式和應用場景略有不同。圖7.VR眼鏡和可穿戴裝置
6G是指第六代行動通訊技術（Sixth Generation Mobile Communication），是5G的後繼技術。6G的主要目標是在資料傳輸速率、延遲、可靠性和連線密度等方面進一步提高和最佳化，以支援更加複雜和普及的應用場景。相比於5G，6G具有更高的資料傳輸速率和更低的延遲。預計6G的理論峰值傳輸速率將達到1Tbps（1萬億位每秒），延遲將降低到微秒級別，可以支援更加複雜和實時的應用，例如擴增實境、虛擬現實、自動駕駛、遠端醫療等。此外，6G還將致力於實現更加普及的無線連線，使得大規模物聯網裝置、智慧家居、城市交通、智慧製造等場景的互聯更加穩定和高效。同時，6G還將加強網路安全和隱私保護，以滿足未來數字化社會的需求。目前，6G仍處於研究和探索階段，各國和企業都在積極投入資源和人力推進6G的研究和發展。預計6G技術將在2030年左右商用。圖8. 基於SD生成的6G概念圖
6、量子計算技術（Quantum computing）量子計算技術是一種基於量子力學原理的計算技術，透過利用量子位（Qubit）的疊加和糾纏等特性，可以在相對較短的時間內處理大規模的資料和解決一些傳統計算機無法處理的問題。傳統的計算機是基於二進位制位（bit）的，每個二進位制位只能表示0或1，而量子位（Qubit）具有超位置（superposition）和糾纏（entanglement）的特性，一個量子位可以同時處於0和1的疊加狀態，多個量子位之間也可以糾纏在一起，從而構建出更為複雜的狀態。利用這些特性，量子計算機可以在相對較短的時間內進行大規模的資料處理和運算，比傳統計算機更為高效和快速。量子計算技術在一些特定的領域中已經得到了應用，如量子模擬、量子最佳化、量子化學等領域。國內以百度團隊、圖靈量子等機構為代表，量子計算已經在金融等實際場景中展開落地探索。圖9. 量子計算
量子計算未來的發展趨勢主要在三個方面：一是規模化。當前量子計算比較可靠，操控的量子位元數大約在100個量子位元左右。今後將逐漸達到幾千、幾萬、幾十萬、幾百萬，甚至更高的水平；二是容錯化。量子計算需要很多量子位元，但更需要製備出相干時間可以任意長的所謂容錯的邏輯量子位元；三是整合化。目前是實現對大量量子位元及其操控系統的整合和小型化，是降低量子計算機的研發成本，實現量子計算機廣泛應用的前提。——引用之百度量子計算團隊。隨著2022年底，Meta進行了大規模的裁員，元宇宙顯然進入了“降溫”的階段，依賴於研究、創新、投資和政策的生態系統，解決商業模式搭建和本土化落地等問題，或許等裝置支援下的內容和場景實現完整落地之時，元宇宙還回再回來吧。元宇宙和Web3都是新興的概念，是目前網際網路技術發展的趨勢和方向。元宇宙（Metaverse）是一個虛擬世界的概念，它是由人工智慧、虛擬現實、擴增實境、區塊鏈等技術構成的數字世界，可以在其中進行虛擬的互動、體驗和商業活動。元宇宙是一個可以進行無限擴充套件的虛擬世界，類似於《矩陣》電影中的虛擬世界，但比電影中的虛擬世界更加複雜、真實和廣闊。元宇宙可以提供更加自由、多樣和有趣的虛擬體驗，也可以為人們提供新的商業模式和機會。Web3是一種新的網際網路架構，基於區塊鏈技術構建，它的目標是實現一個去中心化的網際網路，讓使用者掌握自己的資料和數字資產的所有權。Web3的設計思想是以使用者為中心，實現數字世界的去中心化和自治，保障使用者隱私和安全，同時提供更多的互動和參與機會。Web3的技術包括區塊鏈、智慧合約、去中心化儲存、加密演算法等，這些技術可以實現更加安全、透明、可信的數字世界。圖10. Web1.0到Web3.0的發展路徑
總的來說，元宇宙和Web3都是新興的網際網路概念，代表了未來數字世界的發展方向和趨勢。元宇宙可以提供更加豐富、多樣和有趣的虛擬體驗，Web3可以實現數字世界的去中心化和自治，保障使用者隱私和安全，讓使用者更好地掌握自己的數字資產的所有權。這兩個概念有很多相似的地方，也有各自獨特的特點，它們的出現和發展都將對未來數字世界的發展產生深遠的影響。
1、遠端診療（Remote Medical Consultation）
遠端診療是指醫生與患者之間透過遠端通訊技術進行醫療診斷、治療、監控等活動的一種醫療服務方式。遠端診療旨在透過數字技術打破時空限制，為患者提供更加便利、快捷的醫療服務，同時也為醫生提供了更加高效、精準的醫療服務工具。
遠端診療可以基於不同的通訊技術和平臺實現，包括電話、影片、網際網路等。通常，患者可以在家中或者遠端地點接受醫生的診療服務，醫生可以透過相應的遠端診療平臺，對患者的病情進行診斷、治療和監控。
遠端診療的優點在於：
便捷性：患者可以在家中或其他地點接受診療，無需前往醫院等醫療機構。
時間效率：遠端診療可以提高醫生的工作效率，使醫療資源更好地分配和利用。
降低成本：遠端診療可以降低醫療服務的成本，避免患者由於醫療服務的費用而拖延就醫。
醫療質量：遠端診療可以使醫生更好地掌握患者的病情和病史，提高醫療服務的質量和效果。
但是遠端診療也存在一些缺點和挑戰，比如網路穩定性、資料隱私和資訊保安等問題。因此，在進行遠端診療時，需要特別注意資料保密和隱私保護。同時，醫生也需要嚴格遵守遠端診療的規定和操作規程，保證醫療服務的質量和安全。
圖11. 遠端診療概念
2、虛擬診斷（Virtual Diagnosis）虛擬診斷是利用計算機技術和人工智慧技術，模擬醫生的診斷過程，對患者的病情進行診斷的一種新型醫療服務方式。虛擬診斷可以透過醫療資料的分析、演算法的運算和醫學知識庫的支援，進行自動化的診斷分析和輔助決策。與傳統的診斷方式相比，虛擬診斷可以提高診斷的準確性、速度和效率。
虛擬診斷通常需要獲取患者的醫學資料，如病歷、影像等，透過醫學影像分析、深度學習演算法、自然語言處理等技術，對患者的病情進行自動化的分析和判斷。同時，虛擬診斷也可以根據患者的病史、臨床表現和檢查結果等資訊，提供相應的醫學知識和參考意見，輔助醫生進行診斷和治療決策。
虛擬診斷的優點在於：
提高診斷準確性：虛擬診斷可以利用大量的醫學資料和知識庫，輔助醫生進行診斷，從而提高診斷的準確性和精度。
提高診斷速度：虛擬診斷可以自動化地進行資料分析和演算法運算，從而提高診斷的速度和效率。
降低診斷成本：虛擬診斷可以避免人工診斷的費用和時間成本，降低醫療服務的成本。
提高醫療服務質量：虛擬診斷可以提供更加精準、全面的醫學資訊和參考意見，從而提高醫療服務的質量和效果。
但是虛擬診斷也存在一些侷限性，比如在診斷過程中缺乏人類醫生的經驗和判斷力，缺乏直接的人際交流和溝通等問題。因此，在進行虛擬診斷時，仍然需要醫生的參與和輔助，保證診斷的準確性和安全性。
目前醫療行業應用：
1、AI+超聲裝置輔助診斷肝病-Oncoustics；
2、視網膜AI輔助-鷹瞳Airdoc；
3、肺炎AI影像輔助診斷-北京安德醫智科技有限公司、平安科技深圳有限公司等；
4、CT腦卒中AI輔助篩查、心血管AI輔助篩查、心臟斑塊AI輔助篩查、骨折AI輔助篩查，肝臟AI輔助篩查，乳腺AI輔助篩查-推想醫療；
此外還有很多智慧手段的方案和公司，基本是“診療一體化”，完成利用人工智慧技術形成篩查、診斷、治療的服務閉環。
可穿戴裝置是指可以佩戴在身體上並與智慧裝置通訊的電子產品，如手錶、手環、智慧眼鏡、健身追蹤器、心率監測器等。這些裝置透過感測器、無線通訊等技術，可以實時採集使用者的生理指標、位置資訊等資料，並將其傳輸到智慧手機或雲端伺服器進行分析和處理，以提供更加個性化的服務和功能。健康監測：監測使用者的心率、血壓、步數、睡眠質量等生理指標，幫助使用者實時掌握身體健康狀況。運動追蹤：透過內建的加速度計、陀螺儀等感測器，記錄使用者的運動軌跡、距離、消耗的卡路里等資料，幫助使用者進行科學健身。通訊娛樂：透過藍芽或Wi-Fi等技術與智慧手機進行無線通訊，實現來電提醒、簡訊推送、音樂播放等功能，也可以實現虛擬現實、擴增實境等娛樂體驗。商務辦公：可以透過語音識別、手勢識別等技術進行日程提醒、郵件檢視、即時通訊等商務辦公功能。總的來說，可穿戴裝置已經成為了智慧硬體的一個重要分支，隨著人們對健康和生活方式的關注越來越高，可穿戴裝置的應用場景也將越來越多。圖13. 各類可穿戴裝置-圖片來自網路
3D列印仿生研究是指將3D列印技術應用於仿生學領域，透過模仿自然界的生物結構和機理，設計和製造出具有類似生物特徵的人工材料、器件、機器等，以實現更加高效、智慧、可持續的生產和工作。3D列印技術可以利用多種材料，包括金屬、塑膠、陶瓷等，可以在複雜的幾何形狀和微觀結構上精細加工和控制。仿生學研究可以將這些特點應用於設計和製造人工骨骼、人工關節、人工器官、仿生機器人等，以實現更加符合人體特徵和機理的生物材料和裝置。例如，3D列印技術可以製造出定製化的人工假肢、義肢和其他外科手術器械，可以根據患者的具體需求進行設計和製造，大大提高了患者的生活質量和康復效果。此外，3D列印仿生研究還可以應用於機器人制造領域。仿生機器人可以透過模仿自然界的生物結構和運動機理，實現更加高效和靈活的運動和操作，例如仿生魚類可以在水中自由遊動，仿生昆蟲可以在複雜的環境中爬行和搜尋目標等。這些仿生機器人可以應用於智慧製造、物流配送、救援救災等領域，具有非常廣泛的應用前景。總的來說，3D列印仿生研究是一種創新的研究領域，將3D列印技術和仿生學領域相結合，可以帶來許多具有重大社會價值的應用場景。4、3D列印仿生舌頭 利茲大學的研究人員與愛丁堡大學合作；圖14.列印皮膚-圖片來自網路
5、人類增強（Human Augmentation）人類增強是一種將技術應用到人類身體、認知和行為方面，以增強人類能力和提高生產力、創造力的技術，暫時或者永久的克服缺陷。它可以透過各種技術手段來改變人類的身體結構和機能，包括基因編輯、植入電子晶片、機器人化輔助等，也可以透過虛擬和擴增實境技術來擴充套件人類的感知和認知能力，以及透過智慧化工具和演算法來增強人類的決策和行為能力。人類增強技術的應用場景非常廣泛，可以應用於醫療、運動、安全、軍事等領域，以及日常生活中的各種場景，如教育、娛樂、通訊等。例如，醫療方面可以利用基因編輯技術來治療一些遺傳性疾病，使用智慧化假肢和輔助裝置來恢復受損的身體機能；軍事方面可以利用擴增實境技術來增強士兵的感知和戰鬥能力，使用智慧化武器和裝備來提高作戰效率和安全性；日常生活方面可以利用虛擬和擴增實境技術來擴充套件人類的感知和認知能力，使用智慧化工具和演算法來提高生產力和創造力。人類增強技術的應用也存在一些爭議和風險，如技術的安全性、倫理和法律問題等，需要綜合考慮各種因素來評估和管理。因此，在推廣和應用人類增強技術時，需要遵循一定的倫理和法律原則，確保技術的安全和合法性。圖15. 外骨骼機器人
6、腦機介面（Brain-Computer Interface，BCI）腦機介面是一種將腦電訊號轉換為控制計算機或其他外部裝置的訊號的技術。它利用腦電訊號採集裝置獲取人腦的神經訊號，並透過演算法和模型將這些訊號解碼為控制命令，從而實現人類和計算機之間的直接互動和通訊。腦機介面技術的應用場景非常廣泛，可以應用於醫療、娛樂、交通、軍事等領域。例如，在醫療領域，腦機介面技術可以用於幫助失去肢體功能的人控制假肢或輪椅，也可以用於治療某些神經系統疾病。在娛樂領域，腦機介面技術可以用於控制虛擬現實遊戲或應用，提高使用者體驗。在交通領域，腦機介面技術可以用於駕駛員的疲勞監測和安全控制。在軍事領域，腦機介面技術可以用於增強士兵的感知和戰鬥能力。圖16. 基於SD生成腦機介面外接圖
一些疾病會導致某些神經遭到破壞徹底失能，從而阻礙了很多正常生活功能，比如神經受損導致的癱瘓，患者手臂或腿不能活動；阿茲海默症、癲癇等疾病，手部神經末梢無法控制，劇烈抖動而生活無法自理。這些情況，給患者及其家屬帶來了無盡的痛苦與折磨，腦機介面作為一種先進的神經通訊形式，可以幫助患者恢復部分功能，比如腦控輪椅、 腦控機械手臂、腦控鍵盤等。2017年，彼得·斯科特確診漸凍症，不得不進行全喉頭切除手術，再無法發出自己的聲音。所以在手術前，他特地錄製了15個小時的音訊語料，並用AI進行訓練學習，手術之後，透過腦機介面來採集腦電波，AI學習他的表述習慣，透過上下文感知來預測下一個詞會輸入什麼，然後用合成語音講出來，大大提高輸出效率，減輕了患者的體力負擔。2022年發表在《iScience》雜誌上的一項新研究顯示，幾名四肢癱瘓的患者成功操作一種腦控輪椅，透過了一個充滿障礙的房間。這是首次透過非侵入式BCI實現腦控輪椅的案例。7、計算生物學（Computational Biology）計算生物學是一門交叉學科，它將電腦科學的方法、技術和演算法應用於生物學中，可以收集、整理和分析大量的生物資料，瞭解生命系統的內部規律和機制，主要研究生命系統中的基本過程以及其計算化和模式化方法，實現對生物學過程的理解和模擬。1. 生物資訊學：基於大資料的方法，研究生物分子的序列、結構、功能和演化；2. 代謝組學：研究生物體的代謝網路、代謝產物、代謝通路等，以及其對生物系統的影響和調控；3. 蛋白質組學：研究生物分子的結構、互作、功能、表達和調控等方面；4. 基因組學：研究生物基因組的結構、功能、特性及其應用等方面；5. 系統生物學：研究生物系統的整體屬性和特徵，利用大規模的資料和數學模型，探究生物體內各個方面之間的協同機制；圖17. 計算生物學-圖片來自網路
無論是效率更高的AI製藥、範圍更廣的疾病診斷、還是基因治療、合成生物、腦機介面等調控治療技術，乃至於最終的個性化診治與保健，都離不開計算生物學提供的模擬計算與底層機制推演。----計算生物學深度產業報告 量子位智庫。
本文主要介紹了從分析式AI到生成式AI轉換下，透過資料學習，資料模型，硬體裝置升級，通訊技術加強，腦機介面和計算生物學研究等課題的發展下，衍生的新型技術概念和名次，對商業模式是顛覆還是工具進行探索。本文只是簡單的讓大家看到和理解相關概念，有些概念有互相涉及和不完善，請大家見諒，希望對大家瞭解前沿科技和應用場景有所幫助，如果有需要可以線上一起研究探討。現在我們的確進入了科技爆發的歷史性時期，眾多的前沿科技不斷的交叉，在不同的方面改變著我們的衣食住行，保持觀察和學習能力，讓我們一起提高眼界，開啟認知，從預見未來到遇見未來大家一起加油吧。
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