本篇文章介绍了深度学习技术对于健康领域的发展影响,并分别讨论了计算机视觉、自然语言处理、强化学习和广义方法几个方面。我们描述了这些计算技术如何对医疗领域中的关键问题产生影响,并且展示了如何构建端到端的系统。例如:计算机视觉技术应用于医疗影像处理;自然语言处理应用于电子健康信息;强化学习应用于机器人辅助的外科手术过程;广义深度学习技术用于基因领域。
深度学习是机器学习的一个子领域,在过去的6年中,随着可用计算资源和数据量的飙升,实现了高速的发展。这个领域的技术可以高效的感知各类数据的抽象信息,例如:图像、语音、文字。医疗卫生正逐步的将深度学习技术引入到自己的领域中,因为这一领域有着大量的可用数据,并且每年的数据增长量大的惊人(仅在美国,每年数据量便要增加48%),同时增加的还有医疗设备和数字记录系统。
机器学习与其他计算机程序的区别在于,它会使用算法去处理数据,将输入按照统计学、数据驱动的方法来处理,并得到有意义的输出信息,这些算法是自动的从大规模数据样本中学习得到,而不是由用户自己指定的。传统上,机器学习系统需要领域专家的知识,以便设计出合理的特征抽取算子。而现在已经不必这样,只需要对深度学习模型输入大量的样本数据,它便可以根据学习得到的多层表示特征,逐步整合为所需要的表示模式。得益于这种特点,人们可以设计出更加复杂的深度模型,以学习更加复杂的方法。
深度学习模型能够在特定的计算硬件上使用高效的算法,分析大规模数据集,并且可以随着数据量的增加逐步提升性能。深度学习系统接受多种数据类型作为输入,最普遍的方法是采用监督学习模型来训练它们,以便根据数据点信息来预测数据标签。强化学习方法通过与环境的交互来获取反馈,并逐步得到完善,这项技术可以被应用于有机器人辅助的外科手术场景中。