对话港城大闫峻:未来的科学家,要习惯和AI一起做研究
闫峻曾因病做过一次手术,并在医院住了十几天。那段时间,他看到医生每天忙碌的工作,也目睹了患者承受的疼痛。这段经历让他开始思考,自己所掌握的技术,能否在医疗场景中发挥作用,比如回答患者反复提出的问题,或者为医生的诊断和用药决策提供支持。
这段经历成为他后来长期投入医疗健康研究的原因之一。数学出身的闫峻,曾在哈佛医学院跟踪分析癌细胞影像,观察药物作用后细胞的变化,也曾在微软亚洲研究院做过自然语言处理和数据挖掘。随着研究经历的积累,他逐渐认识到,医疗健康不仅是一个值得长期投入的领域,也有许多问题可以借助计算技术解决。目前,闫峻担任香港城市大学香港人工智能与科学研究院副院长、数码医学研究院首席科学家。
10 月末,我们在香港和闫峻进行了一场对话。我们从医学研究中的实际需求聊到 AI 技术正在带来的变化,闫峻分享了自己从临床医学走向人工智能研究的经历,以及对未来医学科研方式的思考。
闫峻告诉我们,在他和课题组的日常工作中,科研智能体已经参与到文献调研、实验设计,编写程序和校验结果等多个环节。过去,医生即使在诊疗过程中产生研究想法,也往往受限于时间和技术条件,才有机会把它变成课题。闫峻认为,未来即使是懂医学但不会编程的研究者,也能借助这些工具,把临床上的一个观察想法变成数学优化等问题,再尝试验证。
当然,在这样的合作中,研究者也要学会提出更清楚的问题,并判断 AI 给出的结果是否可靠。一个方案有没有道理、哪些地方还需要检查、下一步该怎样验证,都需要扎实的专业知识。他希望,研究最终能够让临床多一种治疗方法,让已有的方案得到改善。至于对科研价值的判断,闫峻的标准很直接:有这项研究和没有这项研究,世界究竟发生了什么不同。
以下是 DeepTech 与闫峻的对话 。
先找到值得解决的问题
DeepTech : 你有数学背景,也做过自然语言处理和数据挖掘研究。是什么让你决定长期投入医疗健康领域?
闫峻: 有几段经历对我影响很大。在北大读博士、学习机器学习的时候,我就一直在想,这些数学方法和计算机技术,用在什么地方能够创造更大的价值。
后来到哈佛医学院访问,我们做过癌细胞的影像跟踪与分析,观察药物作用于细胞之后会产生什么效果。那时我发现,之前学到的很多技术,原来可以在医疗健康领域发挥这么大的作用。
还有一次是我自己生病,做了手术,在医院住了十几天。住院和康复期间,我看到了医生每天的忙碌,也看到了患者承受的痛苦。那时就觉得,哪怕先做一些应用,我们掌握的技术也可能帮上忙。比如回答患者经常提出的问题、辅助临床诊断、优化用药方案,都有机会借助计算方法来改善。
后来在微软研究院做语义分析、自然语言问答和语言模型,也不断遇到可以用数学和计算方法解决的医疗问题。 后来从微软离开加入一家叫做医渡科技的创业公司,也是让我对这个领域真正理解帮助最大的一段经历。 这些经历让我慢慢确定,首先要找到一个有价值的问题,再看技术能不能在其中发挥重要作用。这也是我后来长期投入医疗健康领域的原因。
DeepTech : 你参与过用 AI 判断科研想法有没有新意的研究。在你看来,一个想法有新意,和它值得做,是怎样的关系?
闫峻: 判断一项工作值不值得做,我更愿意看它的价值。
做计算机科学研究、投稿论文时,我们可能会特别关注方法有没有创新。但临床医生和新药研发人员往往更在意结果:这项研究究竟改变了什么?是不是多了一种治疗方法,原来的治疗方案得到了改善,或者某种过去难以治疗的疾病有了新的治疗可能?
为了实现这些目标,往往需要在方法上创新。但如果只是为了制造一个创新点,就容易忽略我们最初为什么做这项研究。今天训练大模型,仍然大量依赖误差反向传播、梯度下降等经典算法。这些方法提出很多年了,本身未必新颖,却依然在创造很大的价值。 创新是我们通向这些价值的过程。
AI 开始参与方法设计
DeepTech : 你提到,团队最近让科研智能体参与了医疗合成数据的研究。这个问题难在哪里, AI 具体帮了什么忙?
闫峻: 训练医疗大模型,尤其是诊断类模型,真实的临床电子病历非常重要,但这些数据涉及患者隐私。即使去掉姓名、身份信息和联系方式,也不能保证安全。检查指标和病史描述等信息,仍然可能被用来识别某个患者。
我们想尝试把原始病历转换成合成数据,再用它训练模型。难点在于,转换后的数据还要有研究价值。它需要保留有用的医学含义,以及群体层面的重要统计特征。同时,我们希望转换所用的数学算子不可逆,避免通过逆运算直接恢复原始信息。
要同时满足这些要求,并不容易。我尝试从泛函分析等角度思考,花了近一个月,没有找到满意的方案。后来,我们用 SciencePal 上的科研智能体,辅助设计算子、进行数学证明,再设计后续实验。一个多小时后,它提出了几套候选方案。接下来,我们花了大约一周进行人工检查和实验验证。其中一套采用三角变换的方案,基本满足了此前提出的要求。围绕这项研究,我们已经发布技术报告,也正在申请专利。
这让我感受到, AI 已经能够参与数学推理和方法设计。 不过,从提出一个候选方案,到确认它是否成立,中间还有很多工作要做,人的判断和验证仍然非常重要。
DeepTech : 如果 AI 能够参与这些工作,一项研究从想法到成果的过程,会发生怎样的变化?
闫峻: 今天很难再把 AI 的作用单独归到某一个环节。产生想法、调研文献、收集资料、验证假设、写代码、设计实验,以及后面的论文复现和写作,几乎都已经有 AI 参与。
以前,临床研究经常从医生提出一个假设开始。医生接触某位患者,发现一个问题,恰好又有时间和资源,才有机会把想法变成课题。现在,给 AI 一份相关数据和研究方向,它就可能帮助调研文献、梳理现状、提出假设,再编写程序,尝试验证。这也是我们开发 SciencePal 的初衷之一。
未来,研究者也许可以先给出一个方向,甚至一份数据,让智能体开展其中一部分探索,从提出假设一直做到尝试验证。当然,最终仍然需要大量人工检查。我们也要继续观察,研究做得更快、产出更多之后,质量有没有提高,能不能用于实际场景,创造更多价值。
AI 答对题之后,应该怎么验证
DeepTech : 现在 AI 大模型越来越擅长查资料、回答医学问题。要成为可靠的医疗科研工具,还需要解决哪些困难?
闫峻: 临床医学强调循证,也就是做判断要有证据。 今天, AI 从文献、病例和资料中寻找、总结证据的能力已经相当强了。但有了证据,还要经过严谨的推理,才能作出对患者负责的医疗决策。
医生会在病历里记录诊断结论和治疗方案,却未必把为什么这样判断、经过哪些推理步骤完整写出来。因此,要训练模型具备更可靠的医学推理能力,我们仍然缺少这类数据。
我们正在尝试一种迭代方法。先由医生提供少量推理过程作为示例,让 AI 学习,再提出更多可能的推理过程,交给医生检查、修正,如此反复。这项工作既涉及文字病历,也涉及医学影像。生物制药也有类似需求,希望模型能够进一步理解因果关系,解释为什么出现这样的结果。
DeepTech : 一个模型在医学测试中拿到高分,距离在真实场景里值得信任,还有多远?
闫峻: 首先要看它是怎样被测试的。很多基准测试是静态的,题目提前固定。如果模型反复围绕某套题目优化,就可能在测试中得分很高,遇到新的患者和问题却表现不好。这就是过拟合。
所以我们正在尝试动态测试,利用真实世界的数据,通过算法生成测试内容,希望减少模型对固定题目的过拟合,更好地评价它解决新问题的能力。
还要看验证是怎样开展的。回顾性研究用的是过去的数据,它能告诉我们模型在历史数据上的表现,却不能保证模型将来一定可靠。因此,还需要前瞻性验证,比如建立人群队列,持续观察模型面对未来的数据、进入真实场景以后,能不能保持良好表现。
最后要看用途。如果是探索性科研,一些经过基准测试和回顾性研究支持的结果,可以先发表,给其他研究者提供启发。但真正用于患者的诊断和治疗,大多数情况下仍然需要医生介入,这也涉及医学伦理。现阶段不适合让 AI 绕过医生,直接向患者交付临床决策。
DeepTech : 你参与的未来 AI 医院研究,希望把这些探索带向怎样的医疗场景?
闫峻: 这是我们综合不同院系、不同老师的研究成果后,提出的一个研究构想。今天大家通常是身体不舒服了,再去医院挂号、诊断、治疗。我们想问,在 AI 的支持下,医疗能不能延伸到社区和家庭?能不能在疾病发生之前就识别风险,让人们尽量少生病,或者更早发现问题?
围绕这些问题,我们拆分了很多课题,包括怎样提高诊断的精准度、发现新的生物标志物,以及在社区开展早期筛查、健康宣教和健康管理。医院还有教学、科研和管理职能。比如,可以用 AI 模拟患者,帮助医生进行临床训练;也可以用智能工具,帮助缺少编程背景的医生开展研究。将来,智能体和医护人员一起工作,还需要考虑怎样评价和管理它们,怎样协调人和机器。
这些都在我们的研究框架里。目前考虑的第一步,是借助 AI ,把健康筛查、健康行为管理等服务逐步带进社区和家庭。后面还有很长的路要走。
科研人员应该如何与 AI 合作
DeepTech : AI 能够承担越来越多的任务,年轻科研人员最需要培养哪些能力?
闫峻: 扎实的专业能力始终是前提。在此之外,我觉得还需要 AI 领导力和 AI 鉴赏力。
AI 领导力,就是能不能把一个复杂问题拆解清楚,准确地告诉 AI 目标是什么,再把任务分配给合适的工具和智能体。 过去带团队,要协调不同背景的人;今天,智能体也可以成为参与工作的成员。我们课题组的同学,包括我自己,每天都有很多智能体协助完成任务。你既要想明白问题,也要把它说清楚,让 AI 理解并参与解决。
AI 鉴赏力,是判断答案的能力。 你问一个问题, AI 通常都能给出答案,换一个模型,答案可能又不一样。哪个更好,为什么好,哪里还有问题,怎样进一步改进,都需要人判断。如果不懂临床医学或生物制药,就很难评价 AI 在这些领域给出的结果。
所以,我理解的 AI 原生科研人员,可以来自任何学科。关键是能不能在日常研究中自然地使用 AI ,同时具备提出问题、评估结果的能力。
DeepTech : 实际合作时, AI 研究者和临床医生最容易在哪些地方产生分歧?
闫峻: 首先是专业语言不同。技术人员一开口就是检索增强生成、微调、预训练,医生未必听得懂。反过来,医生提出一些临床指标,或者希望围绕某个新的生物标志物建模,技术人员也未必马上理解背后的需求。双方需要一个跨专业的翻译过程。
其次是关注点不同。 AI 研究者可能更关注算法创新和方法改进,医生关心的是能不能解决临床问题。到了生物制药领域,研发人员还要判断,一个模型能不能支持某条药物研发管线继续推进。因为每往前一步,都可能涉及很大的成本。
大家最终都希望创造价值,但合作初期,使用的语言、衡量问题的尺度不同,就容易产生摩擦。大语言模型已经能够帮助不同语言的人交流,我也希望它能进一步帮助不同专业的人理解彼此。这本身就是一个值得研究的问题。
让更多人把想法做出来
DeepTech : 你和腾讯云已经合作多年。从模型训练到 SciencePal 平台建设,腾讯云提供的支持,具体解决了哪些问题?