电子工程系

Department of Electronic Engineering

“智医助理”机器人在国家执业医师考试临床综合笔试测试中取得优异成绩

11月6日,国家医学考试中心正式发布了“2017年国家执业医师考试临床综合笔试”合格线,“智医助理”机器人的测试成绩同步揭晓。在本次测试中,清华大学和科大讯飞联合研发的“智医助理”机器人取得了456分的成绩。这一成绩大幅超过临床执业医师合格线(360分),在全国53万名考生中属于较高水平。

国家执业医师资格考试是1999年开始实施的行业准入考试。通过该考试是获得医师资格证的必要条件。我国从业医师必须拥有医师资格证书,证明持证人具有独立从事医疗活动的技术和能力,证书永久有效。国家执业医师资格考试分为两级四类,共有24个类别。临床执业医师考试是报考人数最多、难度最大的考试,分为实践技能和综合笔试。综合笔试一共有600道客观题,考生在2天内分4个单元完成,每个单元150题,考试时间为2.5小时。综合笔试的考试内容涵盖基础医学、医学人文、临床医学、预防医学综合四大类,涉及11个基础综合课程和13个专业综合与实践综合课程,约2700个知识点。综合笔试的题型从形式上可分为“知识点”型和 “病例” 型。从2013年以来,考试大纲强调对医师临床思辨能力的考核。因此近年来综合笔试中“病例型”考题的占比达到了50%以上。

随着人工智能技术的迅猛发展,IBM Waston和AlphaGo等里程碑成果不断涌现。为推动人工智能技术的发展,并在医疗领域发挥更大作用,清华大学与科大讯飞合作研发“智医助理”机器人,以参加2017临床执业医师综合笔试测试为阶段性目标。

经安徽省卫生计生委申请,国家卫生计生委的审核同意,2017年8月26日、27日,在2017年国家执业医师考试临床综合笔试期间,国家医学考试中心在为机器人专设的测试场地运用临床类别执业医师医学综合笔试试卷同步测试了 “智医助理”机器人的答题能力。公证机构和国家医学考试中心监考员共同见证了机器人测试过程。测试在国家医学考试中心指定的考场进行,现场严格遵循了机器人参加测试的几大原则:考场内断网、无信号,操作员在监考员和公证员的监督下完成考试,全程录像确保无作弊行为,保证“智医助理”机器人全程公开、透明地参加测试。

在4个单元,每个单元时长150分钟的测试中,“智医助理”机器人的实际答题时间分别是17分36秒,13分46秒,15分09秒和16分44秒;总分456分。表现出高水平的快速答题能力。

国家执业医师考试考查考生对医学专业知识的掌握程度,以及综合运用所学知识分析解决问题的能力。综合笔试每次都是精心准备的全新试题,并且实际案例题的比例不断提升,因此不能只依靠计算机的记忆能力和快速检索能力来答题,参加医考测试在技术上对系统的知识表达和运用能力提出了很高的要求。“智医助理”机器人本次顺利通过综合笔试测试,验证了研发团队在认知智能技术研发方面取得的显著进展。

海量的医学知识在计算机中如何表示是我们面对的第一个挑战。传统上基于搜索的方案,和构建结构化知识库的方案,面对纷繁复杂的医学知识都明显能力不足。近几年来发展迅速的知识图谱技术也不足以满足描述医学知识的需要; 以三元组为基础的知识图谱优点是符合人的直观、容易理解;但是知识图谱在描述能力上存在不足,其构建需要专家耗费大量的时间,扩展更新维护都非常困难,所以并不适合执业医师考试这样的大规模复杂任务。为此,我们提出了一整套“语义张量”方法,针对医考需求,利用“多语义深度学习”方法通过学习人民卫生出版社五年制医学本科的全部教材、临床指南和经典病例等资料,获得医学领域张量化的的概念表示和关系表示,让机器拥有了庞大的医学知识库。

运用医学知识去分析和解决问题是第二个挑战,这是我们是否能做对考题的关键。我们提出了包括“关键点语义推理”, “上下文语义推理”, “证据链语义推理”在内的多尺度融合推理算法,让机器具备了词汇、句子、段落间的多层次推理能力。答题时,医考机器人通过自主思考首先对题干和选项进行全面分析,在所拥有的医学知识库中为每个选项寻找成为正确答案的可能证据,衡量评估题干、选项和证据三者之间的相关性和可信度,最终对各个选项证据得分进行综合决策,得出考题的答案。

这两部分就组成了“智医助理”医考系统的核心引擎,使医考机器人具备了高效的知识表示能力和深入的运用知识进行推理的能力。

参加医考测试是对计算机在语言理解、知识表示,联想推理能力和决策判断能力等方面的重大考验。本次“智医助理”机器人取得的优异成绩,证明“智医助理”机器人已经有能力建立起比较完备的医学知识体系,并在一定程度上具备了自主学习和运用医学知识解决医学相关问题的能力,验证了清华大学和科大讯飞在人工智能各项核心技术的领先水平。

“智医助理”机器人本次顺利通过国家临床执业医师综合笔试的评测,在全球尚属首次,是中国人工智能发展的里程碑,亦是中国卫生医疗健康事业的里程碑。未来, “智医助理”机器人的相关技术成果未来将应用在医学教育、规范化培训、临床辅助决策支持等方面。下一步,“智医助理”机器人将致力于辅助医生进行临床诊疗,成为医生临床工作中的得力助手,并走入医院、社区、家庭等环境为病人服务,真正地服务医疗,服务百姓,服务“健康中国”。

在清华大学的大力支持下,清华大学电子工程系多媒体信号与智能信息处理实验室与科大讯飞有限公司于2006年建立清华-讯飞联合实验室,到现在已经运行了将近十二年。联合实验室先后在语音识别,海量语音智能分析,自然语言理解,医疗知识工程和图像分析等众多领域开展了深入的研究工作;由于实现了从核心技术到市场应用的全链条贯通,实验室很多技术成果已经大范围地进入了实际应用。在本次“智医助理”机器人的联合攻关中,清华-讯飞联合实验室在清华大学电子系吴及副教授的领导下承担了“智医助理”核心算法的研究和核心引擎的开发工作。