现代观点
2019年04月号

拥抱数据的核聚变: 释放医生和病人的无限能量

作者:肖飞

有人说:今天的数据是20世纪的石油,让拥有者富有。我说:21世纪的数据,是未来的核聚变元素,会产生无限的智慧能量,可让全人类的生活更美好。

根据大英百科全书的定义,核聚变是指:轻的元素聚合成重的元素,此过程被称之为核聚变(Fusion),在聚变的过程中,核物质(质子及中子)的结合能(binding force)被释放,以致很小质量的核聚变,即可产生巨大的能量。最好的例子就是恒星太阳,她的能量释放,是氢原子在高热的环境下,形成离子云(Plasma),从而发生核聚变,氢(一个质子)聚合成氦(两个质子+两个中子),依据爱因斯坦的著名公式:E=mc2,释放出巨大的能量,以光子、伽玛射线、电磁波等形式,照耀温暖着太阳系。

在地球上,核聚变及核裂变早已用在了军事、原子弹、氢弹,但这些不可控的核反应释放的能量会给人类造成灾难,而和平利用核能,是人类最终解决能量短缺问题的终极方案。

核裂变已被和平利用,是由大分子变为小分子,铀235即是很好的例子,其中子及质子可以在常温下穿越,当质量达到一定程度(critical mass)时,这些粒子即可激发铀裂变,质量转化为能量,瞬间释放。而核聚变的发生,首先要克服小元素之间的排斥力(Coulomb barrier)。太阳通过其巨大的引力,加上核心高达1500万度的高温,将氢在离子云中碰撞,突破Coulomb间隔,使聚变连续发生。

在地球上,引力有限,因此,需要更高的温度,科学家估计要高于太阳10倍,需要达到1.5亿度,以形成离子云,因此,氢弹的引爆需要原子弹的高温高压引导。若要创造可控的核聚变,当然无法使用原子弹,而需要产生高磁场,让离子在形成对撞涡流中克服Coulomb间隔。因此,一个公认的装置,托克马克(tokamak)核聚变器被广泛接受。

针对核聚变的元素,科学家们选择了氢的同位素氘(deuterium)和氚(tritium),它们的聚变形成氦,同时释放出能量、中子和伽玛射线,其能量高出氢聚变的五倍。氘可来自海水,几乎无穷尽;氚可来自锂(中子撞击lithium),地球上含锂的稀土非常丰富,加上海水中亦可提取,理论上可以供应人类需求600万年。有一个比喻:一瓶海水加一块废弃的手机锂电池,可以供应一个人一生生活所需的能量。核聚变的能量效率是煤炭的400万倍,而且清洁,在闭合的环境下,使用锂“再生毯”(breed blanket),在聚变中生成的副产物中子的激发下,可让氚无限循环再生。而当今没有可控的核反应技术发明之前,海水被闲置,锂电池被抛弃。

在医学领域,如果我们把病人的数据比喻为氘,医生为再生氚的“毯”,其日常对病人的判断及干预不断地产生智慧的氚,两者在一定的环境中,不断的聚集、碰撞,发生数据核聚变,定会释放巨大价值的能量,为精准的诊断及干预,为达标治疗和安全用药,为避免并发症提供实时、有价值的数据、信息、知识,从而让医生可以更好地发挥医学智慧,改善病人的转归,降低医疗费用,重塑医疗模式。如果扩展到生活方式的干预与疾病的预防,其价值更是无限量。

与物理学的核聚变一样,数据核聚变也需要聚变元素、聚变环境。中国有世界上最多的病人,理论上可像海水一样,贡献无穷尽的数据核聚变元素。但是,现有的医疗模式下,病人在离开医院后便失访,病人的数据无法采集。同时,数据元素的质量很重要:数据的准确性、实时性、连续性,数据的录入责任,以及数据量均不可或缺。赋能病人,让病人成为自己疾病的管理者,定期评估、录入实验室检查数据及用药数据,即保证了元素质量,又取之不尽。

核聚变元素氚,需要锂“再生毯”的激发释放。同理,医生作为智慧的再生毯,需要通过对病人进行教育、培训、关注、关怀、干预,方可让智慧的氚源源不断地循环产生,为数据的核聚变贮备好原料。

物理的核反应需要托克马克反应器,而“智能疾病管理系统”(Smart System of Disease Management,SSDM)可成为数据核聚变的反应器。

SSDM:在不断升级的安全体系下,多形式向“托克马克”输入能量,让体系不断升温,同时,在“高能磁场”的作用下,让输入系统的数据高速运转及碰撞,向聚变温度趋近。

SSDM包括数据的采集、清洗、随访、梳理、分析、挖掘(相似、相关、异常),提示、警示、模式、模型、算法,源源不断的数据喷射到SSDM系统,碰撞释能,最终达到核聚变的高温。为保证聚变不发生事故及意外,SSDM从策划之日起即确立了原则及规范:数据属于病人,在病人授权的前提下,与主诊医生分享;医生在病人知情同意的情况下,可以将数据用于学术研究;在医生签字同意的情况下,数据可以汇总分析,作者排名顺序按有效病例贡献决定。经过对病人的教育,病人可以掌握疾病自我管理的方法,科学评估自己的病情,研究显示,病人自我评估结果与医务人员的评估结果没有显著差异。病人可以准确记录实验室检查结果及用药方案,并可利用移动终端(智能手机)及互联网(电脑)平台,上传疾病数据至SSDM云端,而这海量的数据元素如同核聚变原料氘,源源不断的注入SSDM的托克马克反应器。录入的数据实时同步到主诊医生的移动平台,如同撞击“锂再生毯”,医生可实现跨时空的交流及干预,海量的氚产生,碰撞、升温,间距缩小,终于核聚变发生,释放出巨大的智能量:病人可避免长途跋涉到门诊就诊,缓解看病难看病贵的顽疾。医生可以通过一次性的授课及教育,协助病人掌握疾病自我管理知识及技巧,在不增加工作量的前提下,获得病人的数据,科学地判断疗效及药物的不良反应,及时调整治疗方案,实现达标治疗。

数据核聚变的效果:至今,共有59篇研究成果在国际知名会议上交流。目前,已有超过13万病人及2600余风湿科医生使用SSDM。经过6个月以上的医患互动疾病管理,类风湿关节炎患者的达标率从基线的28%,提高至64%;SSDM具有药物不良事件实时警示系统,及病情转归智能提示系统,可辅助医生及时调整用药方案,避免药害事件的同时提高疗效;SSDM通过用药方案大数据的挖掘,提取各联合用药的不良反应谱模式,预测真实世界中联合用药的安全性,辅助医生遴选治疗方案;通过模型及算法建立,当不良事件出现,提供给医生最佳的撤药路线图;有超过12000病人次提出向其主管医生的咨询申请,病人得到精准服务,降低机会成本达6.7倍,满意度达到100%,医生可以通过咨询服务,获得合法合理的收入;SSDM还辅助中国医生创造了多项世界第一,为世界医学进步作出了贡献。在SSDM大数据平台上,实现了长期疗效评估、风险效益评估、药物经济学评价,为制定疾病治疗指导原则提供科学依据,实现药物的“价值定价”,解决药物价格“虚高”及“虚低”的问题,实现国家、社会、病人、医生及企业的共赢局面。

医患之间也有Coulomb barrier,需要不断磨合。当医生在门诊主动提供病人SSDM下载、培训服务,移动互联,关怀干预,知识传播,信任不断加深,Coulomb间隔逐渐被克服,同时病友间的口碑相传,也加速推动着核聚变的发生。

与核聚变相似,氘和氚发生聚变后,新的元素氦形成。同样,医生的智慧和病人的数据发生核聚变后,克服了不信任的间距,新的医患伙伴关系形成,同时,持续产生巨大的能量,有聚变的外在动力。

按照爱因斯坦E=mc2的著名公式,物理核聚变过程产生的巨大能量,可以以热能的形式输出,带动涡轮机组发电,已有希望把装置变小,驱动轮船、航天器,甚至未来汽车。但是至今,这一切还是一个趋近实现的梦想。中国合肥的核聚变EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)托克马克反应器采用了超导技术,用四种加热方式,已将反应器内的温度提升至1亿度。这个温度可以满足持续核聚变的条件,但距离“人造太阳”还有几步之遥:需要持续时间(17分钟)、离子云中同位素氘氚的密度,以及强磁场作用下的涡流中碰撞频度及力度。

同理,数据核聚变的反应器SSDM已经建立,在风湿病领域的医生和病人已经知晓,13万与病人及2600位顶级医生常规使用,“温度”已经达到聚变条件,经过持续五年的积累,数据元素已达千万,核聚变已经实现,释放出巨大的智慧能量,效益已经产生:提高医疗质量、改善病人转归、降低医疗费用、推动医疗可及性、发出中国医生学术声音。尽管为此自豪,但SSDM仍然很小,数据密度还不够,医患交流的碰撞仍不足,因此,更大意义的能量释放还需要继续努力。

核聚变不产生放射性的核废料,原料供应丰富,循环利用,可提供无穷尽的能源。但“人造太阳”工艺复杂,材料要求极高,现在的ITER(The International Thermonuclear Experimental Reactor) 的新反应器已在法国开建,但要安全应用,估计还需要30年的征程。SSDM 已经建成,并在风湿病领域广泛应用,在医生和病人的努力下其价值不断显现。至今,规则的坚守和技术的提升保证着数据的安全性,随着化验单拍照数据识别录入、医生答复智能辅助已经上线应用,SSDM正在利用人工智能及机器学习不断升级系统,更便捷地服务医生,为患者创造更大的价值。

(作者:肖飞)

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