医疗LLM框架Hippocrates解读

大型语言模型(LLM)在医疗保健领域的应用有望变革医疗诊断、研究和患者护理。然而,医疗 LLM 的发展面临着复杂的训练要求、严格的评估需求,以及专有模型的垄断阻碍学术探索等障碍。透明、全面地访问 LLM 资源对于推动该领域的发展、促进可重复性以及鼓励医疗保健 AI 创新至关重要。我们提出 Hippocrates,一个专为医疗领域开发的开源 LLM 框架。与之前的努力不同,它为训练数据集、代码库、检查点和评估协议提供了不受限制的访问。这种开放的方法旨在促进协作研究,使研究界能够在透明的生态系统中构建、完善和严格评估医疗 LLM。我们还引入了 Hippo,这是一个针对医疗领域定制的 70 亿参数模型家族,通过对 Mistral 和 LLaMA2 进行持续预训练、指令调整和来自人类和 AI 反馈的强化学习,进一步优化了模型性能。我们的模型在很大程度上超越了现有的开源医疗 LLM 模型,甚至超越了具有 70 亿参数的模型。通过 Hippocrates,我们希望不仅能充分发挥 LLM 在推进医疗知识和改善患者护理方面的潜力,而且能让全球共享医疗保健 AI 研究带来的益处,实现医疗 AI 的民主化。

一、引言

随着人工智能技术的飞速发展,大型语言模型(LLMs)在医疗领域的应用前景愈发广阔。从医疗诊断到患者护理,再到医学研究,LLMs都展现出巨大的潜力和价值。然而,医疗LLMs的进展面临着诸多挑战,如复杂的训练需求、严格的评估要求以及专有模型的垄断,这些都限制了学术探索和创新。为了克服这些障碍,Emre Can Acikgoz等人提出了Hippocrates,一个专为医疗领域设计的开源LLM框架。

二、Hippocrates框架介绍

Hippocrates是一个旨在推动医疗领域LLMs进步的开源框架。与传统的LLM框架不同,Hippocrates提供了对训练数据集、代码库、检查点和评估协议的全面且不受限制的访问。这种开放性的设计旨在鼓励协作研究,允许社区在透明的生态系统中构建、完善并严格评估医疗LLMs。

三、Hippo模型家族

Hippocrates还引入了Hippo模型家族,这是一个由7B参数组成的、针对医疗领域定制的模型系列。这些模型基于Mistral和LLaMA2进行持续预训练、指令调优以及从人类和AI反馈中学习的强化学习。Hippo模型在性能上大幅超越了现有的开源医疗LLMs,甚至超越了具有70B参数的模型。

四、Hippocrates的主要特点和优势

  1. 开放性:Hippocrates提供全面的资源访问,使得任何研究者都能够轻松地参与到医疗LLMs的开发和完善中来。
  2. 可复制性:通过公开的代码库、数据集和评估协议,Hippocrates确保了研究成果的可复制性,促进了学术的透明度和公正性。
  3. 高效性:Hippo模型家族的高效性能为医疗领域的应用提供了强有力的支持,有望推动医疗知识的进步和患者护理的改善。
  4. 创新性:Hippocrates的开放性和协作性设计鼓励了创新,为医疗AI领域带来了新的发展机遇。

五、结论与展望

Hippocrates作为一个专为医疗领域设计的开源LLM框架,为医疗AI的发展开辟了新的道路。通过提供全面的资源访问和协作研究的机会,Hippocrates有望解锁LLMs在医疗领域的全部潜力,推动医疗知识的进步、提高患者护理的质量,并为未来的医疗创新奠定坚实的基础。随着技术的不断进步和社区的不断壮大,Hippocrates将在医疗AI领域发挥越来越重要的作用。


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医疗应用中的提示工程范式:范围审查与最佳实践建议

提示工程对于发挥大型语言模型(LLM)的潜力至关重要,尤其是在需要使用专业术语和措辞的医学领域。然而,提示工程在医学领域的有效性仍有待充分探索。在这项研究中,我们回顾了 114 篇近期论文(2022-2024 年),这些论文应用了提示工程技术来解决医学问题,涵盖了提示学习(Prompt Learning, PL)、提示调整(Prompt Tuning, PT)和提示设计(Prompt Design, PD)等方面。其中,PD 是最常见的技术,有 78 篇论文涉及了这一内容。在 12 篇论文中,PD、PL 和 PT 术语被互换使用。ChatGPT 是使用最广泛的 LLM,有 7 篇论文使用它来处理敏感的临床数据。链式思维(Chain-of-Thought)是这些论文中最常见的提示工程技术。虽然 PL 和 PT 相关的研究通常会提供评估基于提示的方法的基线,但 64% 的 PD 研究缺乏与提示无关的基线。我们整理了表格和图表来总结现有研究成果,并提供了报告建议,以期为未来的研究贡献提供指导。

一、引言

本文《医疗应用中的提示工程范式:范围审查与最佳实践建议》《医疗应用中的提示工程范式:范围审查与最佳实践建议》由Jamil Zaghir等人撰写,旨在探讨提示工程在医疗领域的重要性以及其在大型语言模型(LLMs)潜力挖掘中的关键作用。随着医疗领域对自然语言处理(NLP)技术的需求日益增长,如何有效应用提示工程成为了研究的关键。本文通过对114篇近期相关研究的综述,为医疗领域的提示工程应用提供了深入的见解和建议。

二、研究背景与重要性

医疗领域的专业术语和表述使得传统的NLP技术难以直接应用。提示工程作为一种新兴技术,通过精心设计的提示(prompt)来指导LLMs生成符合医疗领域需求的回答,从而极大地提高了LLMs在医疗领域的适用性。然而,医疗领域的提示工程研究尚处于起步阶段,其有效性和实用性仍需进一步探索。

三、研究内容与方法

本文综述了2022年至2024年间114篇关于医疗领域提示工程的研究,涵盖了提示学习(PL)、提示调整(PT)和提示设计(PD)三个方面。其中,PD是最普遍的研究方向,占据了78篇文章。值得注意的是,有12篇论文在提及PD、PL和PT时存在术语混淆的情况。此外,ChatGPT是医疗领域中最常用的LLM,其中七篇论文将其应用于处理敏感的临床数据。

在技术方面,Chain-of-Thought成为了最常见的提示工程技术,它通过一系列逻辑上连贯的步骤来指导LLMs的推理过程。PL和PT文章通常提供了基于提示的方法的评估基准,但令人惊讶的是,64%的PD研究缺乏与提示无关的基准进行比较。

四、研究结果与发现

本书对现有的医疗领域提示工程研究进行了详细的总结和分析,并指出了其中的一些重要发现:

  1. PD的普及性:PD是医疗领域中最为普遍的提示工程研究方向,反映了在医疗领域中对LLMs进行定制化设计的重要性。

  2. ChatGPT的广泛应用:ChatGPT在医疗领域的应用表明了其在处理复杂、敏感数据方面的潜力。

  3. Chain-of-Thought的流行性:Chain-of-Thought作为一种新型的提示工程技术,其在医疗领域的应用表明其在提高LLMs推理能力方面的有效性。

  4. 基准设置的不足:PD研究中缺乏非提示相关的基准比较,这限制了对其有效性的全面评估。

五、建议与展望

基于对现有研究的总结和分析,本文提出了一系列建议以指导未来的研究:

  1. 明确术语定义:为了避免混淆,未来的研究应明确界定PD、PL和PT等术语的定义。

  2. 多样化LLM应用:除了ChatGPT外,还应探索其他LLM在医疗领域的应用,以发现更多可能性和优势。

  3. 加强基准设置:未来的PD研究应设置与提示无关的基准进行比较,以全面评估其有效性。

  4. 深化Chain-of-Thought研究:Chain-of-Thought在医疗领域的应用展现了其巨大潜力,未来应进一步探索其在提高LLMs推理能力方面的应用。

六、结论

本文通过对医疗领域提示工程研究的综述,为未来的研究提供了重要的参考和指导。随着医疗领域对NLP技术的需求不断增长,提示工程将在其中发挥越来越重要的作用。未来的研究应关注于如何更好地应用提示工程来提高LLMs在医疗领域的性能和适用性。


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医疗LLM框架MEDITRON解读


大语言和多模式模型(LLM 和 LMM)将改变对医学知识和临床决策支持的获取。 然而,当前领先的系统未能实现这一承诺,因为它们要么规模有限,限制了它们的能力,要么是闭源的,限制了可应用于它们的扩展和审查,或者不足以适应临床环境, 这抑制了它们的实际使用。 在这项工作中,EPFL通过开发 MEDITRON 使大规模医疗人工智能系统民主化:一套开源 LLM 和 LMM,具有适合医疗领域的 7B 和 70B 参数。 MEDITRON 将预训练扩展到全面策划的医学语料库,其中包括生物医学文献和国际公认的临床实践指南。
  使用标准医学推理基准进行的评估显示,与当前所有开放获取模型和几个最先进的商业法学硕士相比,这些模型都有显着改进,这些模型的数量级更大,托管成本更高,并且是闭源的。 通过增强视觉处理能力,EPFL的 MEDITRON-V 模型在各种生物医学成像模式的多模态推理任务上也优于所有开放模型和更大的闭源模型。 除了传统的基准之外,EPFL还创建了一个基于真实世界临床环境的新颖的、由医生驱动的对抗性问题数据集,以及一个全面的指标评估标准,以评估与真实世界临床实践的一致性和情境化。 将该框架应用于 MEDITRON-70B 的响应后,16 位独立医生发现所有指标都高度一致,包括医疗准确性、安全性、公平性、沟通和解释。 MEDITRON 套件是缩小封闭源和开源医学基础模型之间技术差距的重要一步。 通过发布EPFL的方法、模型和现实世界的临床实践基准,EPFL的目标是推动更强大、更具代表性、更易于访问和更透明的医疗人工智能助手的开源开发。

一、引言

《MEDITRON: Open Medical Foundation Models Adapted for Clinical Practice》是一本由Antoine Bosselut等来自EPFL(洛桑联邦理工学院)及其他机构的专家撰写的著作。本书深入探讨了大型语言模型(LLMs)和大型多模态模型在医学领域,特别是在临床实践中的应用。这些模型为医疗行业的进步和创新提供了新的可能性,推动了精准医疗、患者监护以及诊断准确性的提升。

二、研究背景与意义

随着人工智能技术的快速发展,大型语言模型和多模态模型已经显示出在医疗领域的巨大潜力。MEDITRON项目致力于开发开放性的医学基础模型,并将它们适配于临床实践中。这不仅有助于提高医疗服务的质量和效率,还能够通过标准化和自动化降低医疗成本。此外,这些模型还有助于促进医疗知识的共享和传播,推动全球医疗水平的整体提升。

三、主要研究内容

本书详细介绍了MEDITRON项目的主要研究内容,包括:

  1. 大型语言模型在医学领域的应用:探讨了LLMs如何理解和分析医学文本,包括病历、医学论文等,从而为医生提供诊断支持和治疗方案建议。
  2. 多模态模型的整合:介绍了如何将图像、视频等非文本医学数据与文本数据相结合,构建多模态模型,以更全面地理解和分析患者的健康状况。
  3. 模型适配与临床实践:详细讨论了如何将上述模型适配于临床实践中,包括模型的训练、优化、验证以及在实际应用中的性能和表现。

四、研究方法与实验结果

书中详细介绍了MEDITRON项目所使用的研究方法,包括数据收集、模型构建、训练、评估等。同时,也展示了通过实验验证模型性能的结果,证明了这些模型在医学领域中的有效性和实用性。

五、应用前景与挑战

本书还探讨了MEDITRON项目所开发模型的应用前景,包括在精准医疗、远程医疗、医疗影像分析等领域的应用。同时,也指出了当前面临的挑战和问题,如数据隐私保护、模型的可解释性和可靠性等,为未来的研究提供了方向。

六、结论与展望

《MEDITRON: Open Medical Foundation Models Adapted for Clinical Practice》一书为医学领域的人工智能研究提供了新的视角和思路。通过开发开放性的医学基础模型,并将其适配于临床实践中,这些模型有望为医疗行业的进步和创新提供强大的支持。未来,随着技术的不断发展和完善,这些模型将在医疗领域发挥更加重要的作用,为人类健康事业做出更大的贡献。


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医疗LLM框架Med-Gemini解读

人工智能要在各种各样的医疗应用中取得卓越成绩,面临着巨大的挑战,这需要高级的推理能力、获取最新医疗知识的渠道,以及理解复杂多模态数据的能力。Gemini模型在多模态和长文本推理方面表现出强大的通用能力,为医学领域带来了令人兴奋的机遇。在Gemini 1.0 和 1.5 版本核心优势的基础上,Google推出了 Med-Gemini,这是一个专为医学领域打造的功能强大的多模态模型家族,它可以无缝集成网络搜索功能,并可以通过自定义编码器高效地适应新的模态。Google在 14 个覆盖文本、多模态和长文本应用的医疗基准测试上对 Med-Gemini 进行了评估,结果表明它在 10 个基准测试中达到了最先进的水平,并在所有可行直接比较的基准测试中超越了 GPT-4 模型家族,且优势明显。在流行的 MedQA(USMLE)基准测试中,表现最佳的 Med-Gemini 模型达到了 91.1% 的准确率,这要归功于一种新的不确定性引导搜索策略,相比之前最好的 Med-PaLM 2 模型提高了 4.6%。Google的基于搜索的策略在《新英格兰医学杂志》(NEJM)和 GeneTuring 基准测试的复杂诊断挑战中取得了最先进的表现,证明了其策略的通用性。在包括 NEJM 图像挑战和 MMMU(健康与医学)在内的 7 个多模态基准测试中,Med-Gemini 相比 GPT-4V 取得了平均 44.5% 的相对提升。Google还展示了 Med-Gemini 在长文本任务中的有效性,它在从去识别的长期健康记录和医疗视频问答中进行信息检索的任务中取得了最先进的表现,超越了仅使用情境内学习的先前定制方法。最后,Med-Gemini 在医疗文本摘要和转诊信生成等任务中的表现超越了人类专家,同时在多模态医疗对话、医学研究和教育等方面展示出巨大的潜力。总之,Google的成果有力地证明了 Med-Gemini 在医学领域的广阔前景,尽管在实际应用到这个安全关键领域之前,还需要进行更全面的评估。

一、引言

随着人工智能(AI)技术的飞速发展,其在医学领域的应用日益广泛。然而,医学领域的复杂性和多样性对AI技术提出了巨大的挑战。为了应对这些挑战,Google Research和Google DeepMind团队联合推出了Med-Gemini模型,这是一系列高度专业化的多模态模型,旨在通过其强大的多模态和长上下文推理能力,为医学领域带来突破性的进展。

二、Med-Gemini模型的核心特点

  1. 多模态能力:Med-Gemini模型能够无缝集成和解析来自不同来源的医学数据,包括文本、图像、视频等,从而实现对医学信息的全面理解和分析。

  2. 长上下文推理:在处理复杂的医学问题时,Med-Gemini模型能够考虑到更多的上下文信息,包括病人的病史、家族史、实验室检查结果等,从而做出更准确的诊断和建议。

  3. 无缝集成网络搜索:Med-Gemini模型能够实时访问和整合最新的医学知识,确保模型始终基于最新的医学研究成果进行工作。

  4. 高效性:Med-Gemini模型在保持高精度的同时,也注重计算效率,能够快速地处理大量的医学数据,为医生提供及时的诊断支持。

三、Med-Gemini模型在医学领域的应用

Med-Gemini模型在医学领域具有广泛的应用前景,包括但不限于以下几个方面:

  1. 辅助诊断:Med-Gemini模型能够分析病人的病历、影像资料等,为医生提供辅助诊断建议,提高诊断的准确性和效率。

  2. 治疗方案推荐:基于病人的具体情况和最新的医学研究成果,Med-Gemini模型能够推荐个性化的治疗方案,帮助医生制定更科学、更有效的治疗方案。

  3. 健康风险评估:通过对病人遗传、生活习惯等数据的分析,Med-Gemini模型能够评估病人的健康风险,为预防疾病提供科学依据。

  4. 医学研究和教育:Med-Gemini模型在医学研究和教育领域也有广泛应用,如文献挖掘、疾病模拟、虚拟实验等,为医学研究和教育提供有力支持。

四、结论

Med-Gemini模型作为一系列高度专业化的多模态模型,在医学领域具有巨大的潜力和价值。通过其强大的多模态和长上下文推理能力,Med-Gemini模型能够实现对医学信息的全面理解和分析,为医生提供辅助诊断、治疗方案推荐等支持,提高医疗服务的质量和效率。同时,Med-Gemini模型在医学研究和教育领域也有广泛的应用前景,有望为医学事业的发展注入新的动力。


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Supercharging Research: Harnessing Artificial Intelligence to Meet Global Challenges解读

美国总统科技顾问委员会(PCAST)于2024年4月发布了研究报告"Supercharging Research: Harnessing Artificial Intelligence to Meet Global ChallengesSupercharging Research: Harnessing Artificial Intelligence to Meet Global Challenges",探讨了人工智能(AI)在科研领域的应用潜力以及如何负责任地利用AI技术解决全球性挑战。

一、引言

本报告由美国总统约瑟夫·拜登的总统科学和技术顾问委员会(PCAST)编写,旨在全面分析并探讨人工智能(AI)在促进研究以解决重大社会和环境挑战方面的潜力和机遇。PCAST作为一个由28名国内学术、政府和私营部门思想领袖组成的联邦咨询委员会,负责向总统提供关于科学、技术和创新政策的建议,以及关于影响经济、工人赋权、教育、能源、环境、公共卫生、国家和国土安全、种族平等等领域的科学和技术信息的咨询。

二、报告背景

报告的背景源于拜登总统对安全、可靠和可信赖的人工智能发展的重视,以及他签署的关于人工智能安全、可靠和可信赖发展的具有里程碑意义的行政命令。PCAST响应这一行政命令,致力于探索和研究AI在推动科学研究以应对全球挑战方面的能力。

三、AI在科研中的潜力

  1. 提高研究效率:AI技术能够加速数据处理和分析,帮助科学家从庞大的数据集中提取有价值的信息,从而提高研究效率。

  2. 创新研究方法:AI算法能够模拟和预测复杂系统的行为,为科学研究提供新的视角和方法。

  3. 跨学科融合:AI的跨学科性质使其能够促进不同学科之间的融合,推动交叉学科研究的发展。

  4. 解决复杂问题:AI在处理复杂问题方面表现出色,如气候变化、疾病预测和治疗、能源管理等,为这些问题的解决提供了新的途径。

四、AI在应对全球挑战中的应用

  1. 气候变化:AI技术可用于气候模拟、能源效率优化和碳排放减少等领域,以支持应对气候变化的努力。

  2. 公共健康:AI在疾病预测、诊断、治疗和疫苗研发等方面具有巨大潜力,有助于提升公共健康水平。

  3. 能源管理:AI能够优化能源生产、分配和消费过程,提高能源效率,降低能源消耗和排放。

  4. 教育和工人赋权:AI技术能够推动个性化教育和学习,提升教育质量;同时,AI也促进了劳动力的数字化转型和升级,帮助工人提高技能和适应能力。

  5. 国家安全:AI在情报分析、网络防御、军事策略等方面发挥着重要作用,有助于维护国家安全和稳定。

五、挑战与建议

尽管AI在科研和应对全球挑战方面具有巨大潜力,但也面临着数据隐私、算法偏见、伦理道德等挑战。为此,PCAST提出以下建议:

  1. 加强数据隐私保护:制定严格的数据隐私法规,确保AI技术在尊重和保护个人隐私的前提下得到应用。

  2. 确保算法公平性和透明性:推动算法审计和透明性标准的制定,减少算法偏见和歧视现象。

  3. 加强伦理道德监管:建立AI伦理道德委员会,制定AI伦理道德准则,确保AI技术的研发和应用符合人类价值观和社会利益。

  4. 加强国际合作:推动国际间在AI技术、政策、伦理等方面的交流与合作,共同应对全球挑战。

六、结论

本报告全面分析了AI在促进科研和解决全球挑战方面的潜力和机遇,并提出了应对挑战的建议。PCAST坚信,通过充分发挥AI的潜力并应对相关挑战,我们能够更好地应对全球挑战,推动人类社会的可持续发展



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