因應新冠肺炎疫情，阿里雲和達摩院開展了三項核心AI技術，值得借鏡。
文／華先勝（阿里巴巴達摩院人工智能中心負責人）
新冠狀病毒疫情今年過年期間爆發，各大企業紛紛投入抗疫行列，阿里巴巴集團沈澱累積許久的科學技術能量也在瞬間激發出來，推動各類雲端運算與人工智慧的應用，例如支援遠距離工作與在家上課的需求，或是提供智慧醫療解決方案以協助抵禦病毒帶來的不便生活。從這些解決方案中，我們發現科技技術在醫療領域的應用日趨重要。
阿里巴巴集團旗下的達摩院，是集團針對全球前沿科技發展與應用而成立的研究機構，致力於各領域人工智慧技術開發，範圍涵蓋智能交通、工業製造、媒體、電子商務和醫療保健等領域的智慧解決方案。由於新冠病毒是一場全球性規模的戰鬥，在非常時期，阿里巴巴傾全集團之力，免費為全球的醫學專家和研究機構提供三種經過驗證的解決方案：CT影像分析解決方案、全基因組檢測分析解決方案和疫情預測解決方案，協助全球的醫療機構及人員對抗疫情。
首度嘗試以AI技術分析CT影像 最高準確率高99％
此次病毒前所未見，各國醫療團隊尚未找到可對抗的特定技術，而達摩院已經累積多年的底層技術，發現各種類型的醫學圖像（包括肺、肝、骨頭和心臟CT影像）的深度學習、分割、檢測及分類技術都非常類似。再者，疫情爆發初期，醫院沒有足夠的PCR檢測試劑盒來診斷是否為感染新冠肺炎。因此，我們首度嘗試使用AI技術分析CT影像，用此區分新冠肺炎和普通肺炎，造就了針對新冠肺炎的自動CT影像分析解決方案。
基於視覺人工智慧，CT影像分析可以做為大幅提高診斷新冠肺炎的測試準確性和檢測效率的服務，整個測試只需花費3到4秒，傳輸時間則僅15到16秒。在過去，CT影像的人工讀取通常需要很長一段時間，因為每個病患平均有超過300張CT掃描圖片，專業醫生則需要至少5到15分鐘才能讀取如此龐大數量的圖像。
不過，在疫情爆發期間，因為待檢查的圖像數量急遽上升，醫療團隊需花費數倍時間進行確認，卻也因此可能錯過最佳的治療時間。另一方面，由於大量檢查需求，醫療團隊在疲憊狀態下，誤診和漏診的診斷準確性不穩定。所幸，達摩院提供的AI服務大幅加速了分析流程，不只比人工檢測快了近60倍，最高準確率更高達99％，借由這項AI輔助解決方案的技術，幫助醫生可以做出更準確、有效率和明智的決定。
基因組序列分析解決PCR檢測假陰性痛點 速度提升5倍
CT影像之外，診斷新冠肺炎最常用的方法是進行「核酸PCR檢測」。但是，該檢測的技術門檻與操作要求相當高，稍有不慎就會嚴重影響結果的準確性，此外，由於PCR檢測只能檢測基因序列中任兩個位置的片段，加上病毒容易產生變異，可能因此導致增加了檢測結果為假陰性的機率。能解決PCR檢測缺失的，正是全基因組檢測分析技術，但最大的挑戰就是要付出極高的運算成本。
因此，我們將基因組（genome）的比較方法最佳化，並在分佈式計算系統上並行運作，大幅縮短分析基因組的時間成本，從過去的超過6小時到現在只要不到10分鐘的時間就可以完成檢測。除此之外，其他縮減時間成本的方式是，我們和第三方基因建庫、基因測序儀攜手合作，使端到端的解決方案僅耗時14個小時即可完成測試，較現有方法提速了5倍。該系統還提供了併行運作測試的功能，例如批量運行20個測試，這樣平均每個人只需要約40分鐘左右。該項技術已被中國浙江省疾病預防控制中心及武漢部分醫院採用。
基因組分析技術在使用上也非常簡單，只要準備好建構基因庫的機器與基因測序儀，花上一天的佈署及測試時間，就可以進行類似與CT影像分析解決方案的線上測試。另一種方法則是使用多合一機器進行離線部署，包含運輸時間也只需要一天的時間就可以設置完成。
疫情預測解決方案透過數據分析 準確性高達98％
由於目前許多國家的疫情仍相當嚴重，各國政府缺乏透過數據分析來預測疫情趨勢的能力，因此無法改善當前的感染預防和控制措施。正因如此，我們推出疫情預測解決方案，該方案可以估算特定疾病（例如新冠肺炎）的流行特徵，包括流行範圍、高峰時間和持續天數。該系統還可以根據國家或地區提供的重大事件或政策變化，提供預測更新。
根據我們目前在中國的應用，要讓疫情預測服務生成一份疫情預測報告，僅需要短短不到2天的時間，不僅能提供超過60天的疫情趨勢預測報告，準確性更高達98％。
這項疫情預測解決方案需要輸入預測系統的項目包括：
- 航班資訊
- 最新確診數量
- 確診病例數（分為重症、住院、居家隔離和出院）
- 相應日期的密切聯繫人數
- 每日開始居家隔離的人數
所有訊息皆會按照需求定期更新。最後，我們生成報告並提供網路界面以顯示預測結果。
以上是阿里雲和達摩院在對抗新型冠狀病毒的三項核心AI技術，進行科技抗疫至今，我們發現，這些技術確實在與病毒的抗爭中發揮了重要作用，也為站在第一線對抗病毒的人員提供技術支持。我們希望與全球衛生界一起遏制該病毒，相信雨過天晴的那一日將很快到來。
