元宇宙與健康醫療徐作聖(陽明交通大學 退休教授)

元宇宙與健康醫療

元宇宙的快速崛起吹皺了網路世界的一池春水,不但產業結構面臨重大重組(Restructuring) ,其運作機制重要的理論基礎也由熱力學第二定律的靜態平衡與熵增(時間軸無窮大),逐漸轉變成耗損系統(Dissipative System)及動態系統演化理論(Dynamic Evolution,動態時間軸),長期以來神聖不可侵犯(Sacred)的熱力學(以Boltzman分子動力學及概率計算的統計熱力學)也在網路世界逐漸顯得力不從心,一個新的網路世代正式降臨!

元宇宙包山包海應用面極為寬廣,幾乎滲透到所有人類的日常生活及專業領域中,所以創新是「重中之重」。在元宇宙虛實共生、互為因果的創新環境中,積極營造無序、非平衡、混亂的局面(Disorder, Disequilibrium, Chaos) 是創造槓桿優勢倒基本條件,也就是「類」宇宙學 (Cosmology) 中宇宙大爆炸(The Big Bang)的情境。

2022年夏初之際,雖然兩岸關係仍然緊繃,但隨著疫情逐漸趨緩,一些疫後重建及產業振興方案也逐漸出臺。在大陸方面,經建政策目標在「反壟斷」及「共同富裕」為主,另外加上一些《十四五規劃》的產業專案,如內外雙循環、新基建、五位一體平衡發展等。在台灣方面,雖然政府部會及法人幕僚單位提出了一些「雨露均霑」的多元化產業發展策略,但目標似在找尋新一代「護國神山」產業,其目標似乎直指「人工智能醫療」產業,或「智能醫療」。

「智能醫療」是一個全球熱門的投資標的,包括上游的智能技術、智能醫材研發、設計、系統整合;中游的醫療健康數據庫 (Ehealth) ;以及下游的醫院管理及醫療服務等項目。自2010年以來,幾乎「叫得出名字」的資訊技術企業都這方面有所投資,包括英國的ARM,美國的IBMGoogleNvidiaQualcomm、微軟、AmazonGPS (GE, Siemens, Philips) AMDApple等,大陸的BAT、紫光集團、華為、依圖科技等,以及台灣的研華、Benq、金仁寶集團等。雖然全球資訊產業龍頭競相投入人工智能醫療,但因為市場特性、醫療資源、醫療政策的不同,其關注的重點聚焦也有所不同,而傳統生技與醫材企業的投入更增加了市場的熱度。後續發展值得觀察。

元宇宙的基礎是區塊鏈、人工智能、邊緣計算、Web3.0等,元宇宙是未來的網際網路,其構建的世界遠比網際網路更全方位,加速了數位元世界的完善,人們在虛擬空間中留存和互動的時間更多,對虛擬世界的需求和服務更加開放和認可。 元宇宙的數字世界代表著未來網際網路、遊戲、科技產業等耦合後的終極形態,虛擬世界和現實世界充分融合,互相補充,對於生活、社會文明的形態具有極大的影響。 元宇宙,從技術的角度來看,元宇宙需要VR/AR5G、人工智能,雲端運算,高性能晶片、區塊鏈等各種技術,雖然現下還沒有達到完全引起質變的程度,但是也刺激了元宇宙的概念的深入,給了未來元宇宙發展的技術方向,其周邊技術全景圖如圖一所示:

元宇宙産業應用包山包海,主要分為社群、技術兩大主要主流支幹及所屬九大領域,如圖二所示,本文將聚焦在健康醫療的分析,並提出未來展望。

超智能元宇宙奇點的期待

數位匯流及元宇宙的興起激盪起一片産業重組的風潮,特別是以「自我組織、超級智能」的網絡奇點 (Singularity) 引發不少關注,雖然這個議題在大陸被學界(複雜科學及經濟管理)與媒體熱議,但在台灣企業界很少被提起。在全球政經情勢昏暗不明之際,「奇點」似乎指引了一個另類的發展方向,為動態系統管理及跨領域領導力提供了一個可運作的策略模式。

元宇宙構建的世界遠比網際網路更全方位,加速了數位元世界的完善,人們在虛擬空間中留存和互動的時間更多,對虛擬世界的需求和服務更加開放和認可。 元宇宙的數字世界代表著未來網際網路、遊戲、科技產業等耦合後的終極形態,虛擬世界和現實世界充分融合,互相補充,對於生活、社會文明的形態具有極大的影響。 元宇宙,從技術的角度來看,元宇宙需要VR/AR5G、人工智能,雲端運算,高性能晶片、區塊鏈等各種技術,雖然現下還沒有達到完全引起質變的程度,但是也刺激了元宇宙的概念的深入,給了未來元宇宙發展的技術方向。

Ilya Prigogine 的耗散理論 Dissipative System Theory 為分布式奇點及非平衡系統提出了堅實的理論基礎。重點是:Prigogine 得的是1977年諾貝爾化學獎,但其理論應用多集中在系統工程、複雜系統、網路體系、生物進化等領域,看來這位猶太先知跨領域思想極為宏大深遠。而特定分布式奇點(Dialectical Singularity) 將對健康醫療産業有較深遠的影響!

簡單的來說,科技奇點就是認為人類的科學技術是加速發展的,而且越到後來發展速度就越快,未來總是快於過去,這種不斷的加速使得我們的發展速度會在某一天快到突破天際了,以至於在這種速度下,在未來某一天我們一夜之間就能發展到科學技術的頂點。技術奇點的意思就是說,技術的加速發展會將我們的未來完全壓縮到了幾十年內。技術加速的原因基本可以歸結為「有序的複雜性」和計算能力的不斷增加。有序的複雜性,涵蓋了自然的規律,生物的規律,人類的思維,電腦的軟體程式等。

「有序的複雜性」的提高,主要是依靠各種創新以及不斷的推廣各種創新產品,創新包括各種科研創新和社會體制創新等。「有序的複雜性」的提高就是一個不斷探索和優化的過程,科研創新可以探索,擴大資訊收集範圍,同時優化現有的機制體制(包括機器和相應的社會制度),而社會制度調整和體制創新主要負責優化(主要是社會制度),將已有而未發揮的潛力開發出來。

高科技産業的發展現階段的重點就是軟硬融合,在萬事皆變動的Web3.0智能時代,如何策略性的整合人工智能、區塊鏈、元宇宙、量子計算等智能技術形成「通用」智能「奇點」優勢,結合人類與電腦的超智能實體等經營模式也會未來發展鋪陳了一個嶄新的藍圖。在全球多地域「奇點」的分布結構中開花結果,是產業轉型的契機,系統性的思維加上奇點優勢的營造應該是未來關注焦點。

未來的發展必須靠精緻研發轉型,短期結合現有產業結構,利用人工智能、區塊鏈、Web3.0 、元宇宙等技術,發展獨特群聚「分布式經濟」模式。雖然元宇宙生態系統正在演進,體系結構混亂,不為製造業人士看好,但在其演進過程中對社會、市場、經濟、科技所造成的影響不容忽視。以區塊鏈及人工智能為基礎的元宇宙系統能呈現所有上述技術所帶來的效益,如保密性、可追溯性、全面智能化分布經濟結構、自然進化的生態系統等,而最要的是提供產業轉型的契機,加速從「代工」思維轉化成為分布化的產業結構,開展成為國際化的科技尖兵!

智能醫療

醫療產業具有產業鏈戰線很長、複雜程度較高、跨機構數據互相可操作性弱 (Data Interoperability) 數據認知及解釋各異 (Data Interpretation And Cognition) 、跨機構不可移轉性 (Non-Transferability)等產業特質。傳統生技醫療產業專業分科複雜,缺乏完整的基礎理論系統及產業鏈原型標準 (Protocol Standards) ,模組化(Modularization)體系發展不完整,個人專業與經驗法則掛帥。人工智能技術的加入,使得健康醫療產業結構產生了明顯的變化。過去由醫院體系、醫材公司、醫保產業所壟斷的行業,人工智能及資訊產業的介入使得市場更為競爭,但醫療品質及效率的提升使得消費者成成為最大的受益者。

「智能醫療」的產業鏈分工異於資訊技術產業,更有別於傳統的醫療健康產業。在資訊產業主導的人工智能/醫療的企業,技術開發、系統整合、市場端應用是重點聚焦,其中智能圖像處理器演算設計 (DSP Algorithm Design) 及應用端細部設計  (Specifics) 、現場應用(Field Applications) 、客製化系統整合 (Customized System Integration) 等,工程設計、市場應用與客製化操作,一氣呵成。

這種「人工智能」的創新機制加速了產業鏈上中下游的互動,形成企業內外部真實且虛擬的合作架構 (Real & Virtual Collaboration),強調特定領域醫療應用(Specific Medical Applications),以人工智能技術自動化協助改善過去醫護人員必須「親力親為」醫療行為,如先進影像技術 (Advanced Imaging Technology)、外科手術工具自動化(Surgical Tools Automation) 、效率改善的醫療器材 (Improved Efficacy In Traditional Medical Devices) 等。

雖然人工智能技術的快速發展與精進為產業帶來了新契機,但在多頭競爭、錯綜複雜、碎片化的產業環境中,顯現具有發展技術專業化(Specialization)、獨特技術(Uniqueness) ,或大型應用端多元化平台開發與管理能力等是為關鍵因素。

畢竟智能生技產業「池水很深」、「專業掛帥」醫療產業範疇,尤其在下游的醫療照顧方面,形成對以資訊技術為基礎的新進企業。近日IBM Google相繼表示有意退出智能醫療產業的資訊,產業鏈戰線太長,短期獲利性不佳、財務負擔較重、千變萬化的產業生態等因素可能都是主因,而政府對產業嚴格的管控使得創新門檻過高、財物負擔更加沈重也是原因。

台灣産業結構的主體是高科技、代工製造、外銷,但受限於規模有限且城鄉分配不均,醫療及相關産業由內需為主。幾年前,科技部「排除一切、獨尊AI」的政策為台灣産業造就了一波流的「智能風潮」,於是許多高科技公司紛紛宣稱計畫跨入「智能醫療」的行業,學界、研究機構也趁熱加入這場風潮,引發了包括醫療資源外部化、全球化的討論。2021年台灣生技策略會議BTC召開,提出了多項產業發展策略,包括了醫療健康上中下游的產業。

智能醫療是全球皆寄予厚望的産業,但從全球轉型案例來看,跨業結合的困難度仍然極高。2021年節節敗退的谷歌醫療為智能醫療發展提出了一個重要警訊,動盪三年的谷歌健康(Google Health)全面下架了Streams醫療數據管理App。谷歌2021 Q2季度財報也顯示,包括Deepmind、智能醫療Verily在內的其他業務依舊虧損。營收爲1.92億美元,虧損爲13.98億美元,虧損較去年同期還有上漲。

2018年谷歌健康正式成立,不但在2021年「撤軍」的臨牀應用Streams,在其他醫療健康領域同樣也遭遇極大的困難。當時,穀歌對醫療AI如此有雄心的不止Deepmind一家,深度學習三巨頭之一Hinton在這一年也說出了那句「名言」:5年內AI可以取代放射科醫生。

智能技術於生物技術及醫藥領域屬於高複雜性,跨多重領域的基礎與應用學科。從結構分類來看,智能醫療的基礎在上游的醫材及生醫工程,加上中游的電子病例與臨床資料,及下游的醫療與健康照顧。事實上,醫療AI的發展離不開龐大數據量的支援,但涉及隱私這道紅線後,使得醫療AI在落實所遭遇到的困難遠比想像中的大。另外,醫療AI對數據的依賴性很高,如果選取的數據集存在偏見,那麼它做出的判斷也會受到巨大的影響。

智能醫療是工程與科學的結合,但用工程的眼光來論述集科學、哲學、藝術於一身的醫療領域是極其困難的。科學與工程有著截然不同的思維方式,科學講求的是理論與實證 (Positivism),而工程重視的是工藝及經驗法則(Empiricism)。從科教工程系統STEM與科技本質的角度來看,技術(T)發展到極限必須靠基礎科學(S)創新,但所有STEM四大要素都有本身的生命週期與產業鏈,其互動影響產業創新、認證基準各異,故不能用成熟的工程理論或精密工藝的角度討論以實證主義為基礎的科學創新,前者為「匠」,後者為「師」。

雖然智能工程屬於應用工程的學科,但基礎科學及醫學理論的支撐必不可缺。特別的是,醫療健康産業「灘淺池深」跨業學習非常關鍵,專業知識門檻很高,非業內人士難窺其究,故智能醫療領域的經營有「專業化」特定領域導向、「多元化」跨領域上下游整合的兩類不同經營模式,而其取捨就是個重要且複雜的策略選項。

從智能醫療的領導力來看,醫療智能(Medical AI) 的重點在AI應用於醫療,也就是以人工智能為主體,協助醫療界解決實際的問題;另一方面,如果把這個 産業稱之為智能醫療(AI-Medicine),其重點強調在於醫療行為為主、人工智能為輔,這就比較更接近現醫療產業的現況。從實經營的案例來看,以AI出發切入智能醫療的成功案例有限,但從醫療及醫材應用出發導入智能技術的成功者眾,似乎印證了醫療健康産業「灘淺池深」的現實。

元宇宙與健康醫療

健康醫療産業是一個集成科學、藝術、資料分析、人性(Humanity) 於一身的超級産業,但由於業內碎片化很深但分工縝密,多年來侍發展似乎不如同期進入的産業,很大一部分原因是人體工學(Human Body Engineering) 灘淺池深、分支太複雜了。在元宇宙/健康醫療領域,任何跟AI、區塊鏈相關的應用都涵蓋在內,如圖三(A) 、圖三(B)所示,

元宇宙/健康醫療商業模式開發

元宇宙系統在健康醫療的首要功能在於資料管理及使用,而商業模式經營與基建也是重要關鍵。包括行政部門、檢測實驗室、放射系統部門、藥學部門、臨床數據、電腦及自動化部門等,數據資料的管理在於強化、主導、整合、分發病人為中心的數據資料,以利醫療組織更有效的運轉。舉例來説,元宇宙的重要元素區塊鏈,其去中心的區塊鏈平臺組織中,其演化過程由傳統中央集權式的管理(Macro-Level) ,進化到去中心、專業部門(Application Specific) 平臺治理、到多中心、分布式管理(MCD)

在商業模式及基建的部分,Frost & Sullivan 建議了六大項目的建設,包括了數據跨域可操作性 (Data Interoperability Without Reconciliation) 、新健康醫療商業模式開發、網路安全管理、高附加價值醫療、新消費主義經營、精準醫療等。新健康醫療商業模式開發、網路安全管理、高附加價值醫療、精準醫療等四大項目是標準的資本主義平臺的經營,而「數據跨域可操作性」及新消費主義經營是元宇宙健康醫療的特色之處。

 

「數據跨域可操作性」是健康醫療行業最獨特的地方,因為數據來源高度多元化,在收集/解讀/應用上産了色巨大的認知差異,必須透過標準化或局部標準化來完成,而元宇宙的分布式奇點應該可以更有效的處理這個問題。

 

所謂新消費是由數位技術等新技術、線上線下融合等新商業模式以及基於社交網路和新媒介的新消費關係所驅動的新消費行為,具有增量升級的特點。消費市場轉向新消費:從基礎消費、實物消費、大眾消費、單一消費、生存型消費品質消費、體驗消費、個性消費、多元消費、發展型和享受型消費的反覆運算升級。在此情況下,企業需要原始創新、需要首先定位自己的市場所在、戰略決策必須充分利用數位化工具和平臺、企業必須轉變消費產品和服務的供給方式。

元宇宙/健康醫療產業未來期待

元宇宙智能醫療尚在萌芽階段,雖經政府大力推動,但台灣醫療相關行業仍顯規模太小且研發能量不足。從全球資訊產業跨行投入智能醫療健康產業來看,試圖主導全域但以資訊產業代工或「微笑曲線」思維行事,忽略行業的高複雜度、市場及企業規模、高門檻專業能力嚴峻挑戰、跨業基礎科技與應用醫學整合等障礙,其投資風險不可謂不低。IBM & Google 等大型資訊廠商投入多年但成果極其有限,如何突破此一限制須要全方位的策略思考。“History Repeats Itself”,在此可是否得到印證,值得觀察。

元宇宙、區塊鏈、邊緣計算、系統平衡是現況,奇點、AGI、耗損系統結構、演化是未來。元宇宙目前的網路架構是Web3.0,是區塊鏈、AI及邊緣計算共同驅動的分布式結構。但生態科學家預測,元宇宙的演化將朝向超智能、自我組織的結構,而共生系統(Symbiotic) Web5.0將發展成為自我配對、自我結盟、寄生共生的超智能結構!雖然坊間有些哲學理論可以解釋這個現象,但操作面仍需更「先進」的基礎理論,如 Quantum Entanglement,  Biological Conjugation (Targeting ),或其他的理論來深化網路世界的發展。

由元宇宙及奇點經濟所驅動的産業重組已經開始啓動,Disorder Disequilibuium Chaos Continuous Churning 的超穩定( Metastable) 狀態也將持續帶動智能醫療産業的振盪。在元宇宙/健康醫療産業的範疇中,《新消費主義》的內涵就是:在虛實共用、網內網外互連的元宇宙體系中,從傳統《消費主義》的基礎消費、實物消費、大眾消費、單一消費、生存型消費,轉型為《新消費主義》的品質消費、體驗消費、客制消費、多元消費、發展型和享受型消費的反覆運算升級。我們可以期待新一波醫療專業奇點的發展,也伴隨著「精準、個人化」精進醫療模式的落實。

多年來,台灣生技業者多圍繞在低端產品的位階,難以突破技術創新與專業化的需求!50年前本人才上大學時,老師就告訴我們生醫產業的重要性,但現在這些產業安在?在台灣生技醫療產業傳統上由學界或研發界牽頭,人工智能技術的介入使得產業有了調整的空間。雖然資訊業者躍躍欲試,但畢竟台灣人工智能技術、醫療產業鏈鏈的發展與精進的未臻完善,異業整合誠屬不易。俗語說:「兩隻烏鴉加起來也不能成鳳凰」,在資訊產業界缺醫學知識、醫事人員不懂人工智能技術及其侷限性的條件下,慎選「戰略性」切入點是為關鍵。

在找尋台商在「智能醫療」的切入點與定位,跨專業領域團隊領導力( Leadership) 是個關鍵,如何如發展技術專業化 (Specialization)、獨特客製化技術 (Customized Uniqueness) 、管理能力更是重中之重!。上一個「護國神山」半導體產業是台灣朝野歷經30餘年努力所培養的產業,在面對下一個更為複製、更為科技與研發導向的「智能醫療」,半導體產業經營模式似乎難以複製。長期布局及經營策略的謀劃對而目前短線操作的政府團隊是一個很嚴峻的挑戰。技術、經營模式、公共政策三大領域創新的結合,加上換位思考羅輯才能突破台灣智能醫療的鬥檻。

「產業創新」不是「人多好辦事」,也不是「請客吃飯」,就如大陸工程院郭朝暉所院士所說:「創新往往不是靠“群眾運動”搞成的。對於真正的創新,多數人、甚至多數專家看不明白,真理肯定掌握在少數人手裡。」。但台灣過去生醫領域確是掌握在研發機構與學校手中,這些機構搞個 Papers 無礙,但弄個孵化器(Incubator) 或加速器想搞產業發展就顯得太沈重了!

智能醫療產業本來就不能「單打獨幹」,上下游連結也沒有標準介面(複雜席過高) 且分類繁多,政府管制也個國各異。小眾市場無法發揮規模經濟的功效,故專業化(技術或市場) 、客製化、規模化應是重點策略選項。若仍以半導休垂直分工、微笑曲線「成本速度平衡」的思維來經營智能醫療本身就是個災難想法 (Disastrous Thinking)

 

台灣下一個「護國神山」必須長期布局與投資(像半導體產業30年布局),規劃智能醫療系統整合能力,醫療專業知識與人工智能的知識整合 (Interoperability, Cognition, And Transferability)、研發能量提升,在鼓勵企業策略轉向由「低成本」轉化成為「價值導向」 Versatility & Quality訴求、專業化客製化的商業模式。元宇宙將改造傳統的健康醫療産業,可以期待的是元宇宙將創新一個更高效率、更友善、更智能的服務形態,徹底的改變了健康醫療産業。

另外,元宇宙的出現改變了網路的聯結形式,使得技術系統運作更為流暢,是技術創新及商業模式創新的催化劑。長期投資在特定領域產業群聚、強化上中下游研發體系的連結及分布式經濟結構的營造,獎勵企業投資跨領域生醫專業知識及人才培訓、強化應用端的經營布局等,而最重要的是醫療需求端牽頭的產業發展策略 (成功案倒較多,如新創Dexcom In DiabetesGPS In Auto-Imaging)。這個計劃範圍巨大且錯綜複雜,絕非幾個大牌人士或科技大腕所能解決!跨領域整合的陽明交大、鴻海跨入癌症研發、其他高科技廠商的投入智能醫療、政府積極投入智能醫療專案等,集體投入是致勝關鍵,讓我們拭目以待。

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