隨著人工智能技術在醫療領域的深度滲透,如何有效整合前沿算法與領域知識,構建精準、可解釋、可落地的智能系統,成為行業的核心挑戰。華為云醫療智能體(EIHealth)團隊的技術專家蘇嘉及其團隊,在這一方向上進行了深入探索與實踐,提出了整合大規模預訓練語言模型與醫療知識圖譜的創新路徑,以打造新一代的醫療推理與信息系統集成服務。
一、 技術融合的核心價值:能力互補
傳統醫療AI系統往往面臨兩大瓶頸:
- 數據稀疏與冷啟動問題:高質量的標注醫療數據稀缺且獲取成本高,限制了監督學習模型的性能上限。
- 缺乏深度推理與可解釋性:純粹的統計模型雖在模式識別上表現出色,但難以進行符合醫學邏輯的因果推理,其“黑箱”特性也讓臨床醫生難以信任。
蘇嘉團隊提出的融合方案,正是為了破解這些難題:
- 預訓練語言模型(如盤古NLP大模型):通過海量無標注文本(醫學文獻、電子病歷等)進行預訓練,吸收了豐富的醫學語言模式與事實知識,具備強大的語義理解與生成能力,能有效應對數據稀疏問題,并作為通用的醫學信息處理基座。
- 醫療知識圖譜:將結構化的醫學知識(疾病、癥狀、藥品、檢查、基因、診療路徑等)以及它們之間的復雜關系(導致、治療、禁忌等)以圖的形式進行系統化表征。它提供了準確的領域先驗知識、明確的邏輯關系,是支撐深度推理與保證結果可解釋性的基石。
二者的結合,實現了 “隱式知識”與“顯式知識” 、 “數據驅動”與“知識驅動” 的優勢互補,讓系統既擁有大模型的泛化與語言能力,又具備圖譜的精準與推理能力。
二、 整合架構與關鍵技術
蘇嘉在分享中闡述了華為云實踐中的典型整合架構:
- 協同的表示學習:
- 將知識圖譜中的實體、關系信息注入預訓練模型的微調過程,使模型在理解文本時,能同時激活并關聯圖譜中的結構化知識。例如,在模型編碼時,除了文本Token,也引入對應實體的嵌入表示。
- 利用預訓練模型強大的上下文表征能力,反過來對知識圖譜進行補全與質量提升,發現潛在的新關系或糾錯。
- “模型+圖譜”的混合推理引擎:
- 檢索增強:當預訓練模型接到一個查詢(如“患者咳嗽、發熱三天,可能是什么原因?”),首先從知識圖譜中檢索出相關的實體和子圖(涉及“上呼吸道感染”、“肺炎”、“流感”等疾病及其相關癥狀、檢查)。
- 交互與推理:將檢索到的結構化知識與大模型對原始query的深度理解相結合,共同輸入到一個推理模塊中。大模型負責復雜的語義解析和語境融合,知識圖譜則提供邏輯約束和推理路徑。例如,模型可以沿著圖譜的“并發癥”關系鏈進行多跳推理,并結合患者年齡、病史等上下文生成診斷建議。
- 可解釋輸出:系統不僅能給出結論(如“疑似社區獲得性肺炎”),還能生成基于知識圖譜路徑的自然語言解釋(如“因為癥狀A和B常共同指向疾病C,且檢查D結果支持這一判斷”),并高亮相關的知識圖譜證據。
- 面向信息系統集成的服務化封裝:
- 華為云將上述融合能力封裝成標準的云服務(API、SDK)或行業解決方案,以便無縫集成到醫院現有的信息系統中,如電子病歷系統、臨床決策支持系統、影像歸檔系統等。
- 支持私有化部署,保障敏感的醫療數據不出院,同時享受云端持續迭代的算法能力。
- 提供從數據治理、知識圖譜構建、模型微調到應用開發的全鏈路工具鏈,降低醫療機構的應用門檻。
三、 在醫療信息系統集成中的典型應用場景
- 智能輔助診斷與鑒別診斷:集成到醫生工作站,在書寫病歷時實時分析患者主訴、病史、檢查結果,從知識圖譜支持的巨大疾病譜中快速篩選并排序可能診斷,給出推理依據。
- 個性化治療方案推薦:結合患者的個體化信息(基因型、過敏史、合并癥等),在診療規范知識圖譜的約束下,利用模型生成個性化的用藥、手術或康復方案建議。
- 醫療問答與患者服務:賦能醫院客服機器人或患者門戶,提供精準、安全的健康咨詢,回答關于疾病、藥品、醫保政策等復雜問題,答案均源自權威知識圖譜,并由大模型生成流暢回復。
- 臨床科研與文獻挖掘:集成到科研平臺,幫助研究人員從海量文獻中快速提取藥物相互作用、疾病關聯等新知識,用于豐富和更新知識圖譜,形成閉環迭代。
四、 挑戰與未來展望
蘇嘉也指出了當前面臨的挑戰:醫療知識圖譜的構建與維護成本高昂;超大規模模型的計算開銷與實時性平衡;以及最終臨床落地需要嚴格的合規性驗證。
華為云蘇嘉團隊將繼續深化這一融合方向,探索更高效的知識-模型對齊技術、更輕量級的部署方案,并推動在區域醫聯體、公共衛生預警等更復雜場景中的集成應用。其目標是構建一個 “懂語言、通知識、善推理、可信任” 的醫療人工智能底座,通過云端服務的形式,賦能千行百業的醫療信息系統,最終提升醫療服務的效率、質量和可及性。