云计算技术及其在医学中的应用

中国医科大学 夏 朦

云计算技术及其在医学中的应用

中国医科大学 夏 朦

本文从云计算的两个类比定义出发，对云计算的概念进行了形象的解释。重点阐述了云计算在医药文献区域资源共享、医学教学、医院信息系统、移动医疗等方面的应用，同时指出云计算在医学领域的普及中存在的困难和需要注意的问题。

云计算；医药文献区域资源共享；医院信息系统；移动医疗；医学教学

1 引言

早在1943年,IBM公司的创始人托马斯·沃森曾预言:“我想,5台计算机足以满足整个世界市场。［1］”当时,人们认为这一预言是十分荒谬的,但是在云计算迅猛发展的今天,重新审视这句话,是否会有这样的疑问,由Google、Microsoft、IBM、Amazon、Sun这“五台”计算机,由他们提供的云计算服务是不是足以满足整个世界市场的需要?“云”的触角正在向生产生活的各个方面延伸,在医学领域尤其有广阔的应用前景。本文从云计算的两个类比定义出发,对云计算的概念进行了形象的解释,重点阐述了云计算在医学上的应用及普及中存在的困难和注意点。

2 云计算的概念

云计算的本质是网络思维模式的转变,从不同的角度看就有不同的内涵。对于云计算的概念,至今业界还没有一个统一明确的定义。本文这部分将探讨IBM公司给出的云计算定义,结合两个云计算的类比定义对云计算的概念加以较为形象深入的描述。

2.1 云计算定义

在IBM的技术白皮书“Cloud Computing”中,云计算［2］是这样定义的:“云计算一词用来描述一种系统平台或者一类的应用程序。云计算平台可以按需进行动态地部署、配置、重新配置以及撤销服务器。云中的服务器可以是物理的或虚拟的服务器。通常高级的云还包含诸如存储区域网络(SANs)、网络设备、防火墙以及其他安全设备等计算资源。”

云计算是基于互联网的、大众参与的计算模式,是分布式计算技术的一种,通过网络把庞大的计算处理程序自动分割成相对较小的子系统,由多个服务器对任务进行分析处理后将结果汇总并回传给用户。也可以认为云计算是一类通过互联网进行访问的可扩展的应用程序,这些云应用使用大型的数据中心和服务器来运行网络应用程序与网络服务。用户可以通过一个合适的互联网接入设备以及一个标准的浏览器来访问云计算应用程序。

2.2 云计算的类比定义

2.2.1 云计算之发电厂

在云计算领域最常用的例子就是将云计算比喻为一个发电厂［3］。PC普及,企业使用自己单独的服务器,成本高、技术要求高且费时费力。如果使用云计算,只要接入网络,企业和个人就能随意地访问信息服务,同时也卸去了他们维护计算机设备的重负,只需按使用量付费给云计算服务商即可,同时云计算服务商可以按需动态地部署、配置、重新配置以及撤销服务器。这就好比直流发电机发明后,电灯开始被企业接受。为了用电照明,每家企业都必须采购发电机并由专业人员维护发电机的运转,同样成本高、技术要求高且费时费力。随后交流电兴起,一些大型的电站被建立起来,他们统一维护设备,电力通过电网传输到千家万户。企业不再需要昂贵的发电机,只需要安装电表,按使用的电量付费给发电厂即可。而电厂可以按需对电力进行调配。

2.2.2 云计算之阿凡达

这个类比是在重温阿凡达的时候得到的启发。潘多拉星球上有十万亿方棵树,每棵树与周围的树群之间存在十万个节点,都保存了大量部落的相关信息。那么,每棵树就相当于一个个排布分散,内容却相互联系的数据中心,它们组成分布式数据库,组成一个全球性的网络。纳威人可以通过合适的接入设备(纳威人辫子的末端)、一个标准的“浏览器”(神树的枝条)随时进入其中,在站点上传和下载数据或记忆。 “灵魂之树”作为云计算终极平台,可以按需动态地部署、重新配置以及撤销服务器,也可以选取一定数量的服务器协同处理同一任务。

3 云计算在医学上的应用

3.1 医学文献区域资源共享

医学院校为满足教学和科研的需求,不断得投入大量的财力和人力购买和管理医学文献数据库,同时各院校、医院间存在文献建设发展不平衡、经费不足、网络质量差、资源重复建设等问题。基于医学院校间文献需求的相似性、为减少费用支出、提高服务质量,基于云技术的医药文献区域资源共享平台是有效的解决方案。该平台以大型医学院校图书馆为核心,以区域内教学医院图书馆为成员馆,利用云计算的虚拟化、分布式技术并行计算等技术扩展功能。近年来,我国信息资源共建共享建设取得了重要进展［4］,中国高等教育文献保障系统(China Academic Library & Information System,CALIS)、中国高校人文社会科学文献中心(China Academic Humanities and Social Sciences Library,CASHL)等共建共享联盟已成功建立及运行。

3.2 医学教学

网络教学“教父” 萨尔曼·汗有一个著名的理论:用视频再造教育。［5］视频在线教学是“云时代”经典的学习方式。将“翻转课堂”“微视频”等方式应用于医学教学,尤其是实验教学中,可以实现教学资源的实时查看、师生线上互动,解决实验标本稀少、易损等问题,便于知识的接受和传播。

3.3 医院信息系统

医院信息系统［6］(Hospital Information System,HIS)即医院管理和医疗活动中进行信息管理和联机操作的计算机应用系统。学术界公认定义是,利用电子计算机和通讯设备,为医院所属各部门提供病人诊疗信息和行政管理信息的收集、存储、处理、提取和数据交换的能力并满足授权用户的功能需求的平台。

电子病历等已在全国广泛推行,医院每天通过PACS产生大量图文资料,传统的储存和处理方式已无法满足需求。基于云计算的HIS资料存储不仅可以减少存储成本,还有利于医院之间、医院与上级主管部门之间的的信息共享,提高了工作和医疗取证的效率。

3.4 电子健康与移动医疗

大量医疗科普类APP上线、便携式可穿戴设备进入家庭,移动医疗如火如荼得发展着。医疗健康数据的产生与利用不再局限于医院,病人对病情长期监测和个性化治疗的需求促使“云”进入移动医疗领域。通过个人可穿戴设备实时收集个人医疗健康数据,上传云端储存,实现慢性病的长期监测,在突发病情时由设备直接定位并传输至120系统,使医生能准确掌握病情的连续变化,及时对病人进行救治。有必要时,可以在病人的授权下利用云端的数据进行疾病的大样本研究。

4 云计算的普及存在的困难

4.1 经济因素

云存储的推行需要区域间各医院、行政主管单位的联合。即使不考虑医生群体对新系统的学习成本,医院也不一定愿意放弃原本已投入了大量资金的医院系统,转向云计算,并支付云服务和存储的费用。在面向租户提供云服务的同时,服务商需要制定灵活的付费方式［7］:不同的产品有不同的收费标准,例如存储按照字节量付费的,每个月按照实际情况与医院的信息卡和帐户进行绑定,根据实际使用字节量进行收费;亦可以基于使用时间,根据租户具体调动服务器的流量、带宽和处理能力来进行付费,保证用户使用和退订云计算的灵活性,便利性。

4.2 数据的安全

隐私的安全难以保障一直是限制互联网行业发展的一大因素。云计算服务的提供商是否有足够的公信力［8］,让医院把数据交给他们储存在用户本身未知的地方。服务商会不会给自己设置优先访问权,对用户存储的数据进行监听、盗用或者贩卖呢?政府主导建设的“医疗公共云”如何抵御黑客的攻击、规范接入者的授权,如何完整记录每一次的数据更改,避免来自医疗系统内部对于电子病历等具有法律效益的数据的篡改?

4.3 服务的持续性和完整性

2010年3月17日Terremark公司在迈阿密的数据中心断网了大约7个小时,在这段时间里,用户不能访问存储在这个数据中心的数据。2011年4月22日亚马逊云位于被弗吉尼亚州的云计算中心宕机,导致回答服务Quora、新闻服务Reddit、Hootsuite和位置跟踪服FourSquare和为网络出版商提供游戏工具的BigDoor瘫痪,故障持续了4天。

在长时间高速的运转之下,提供云计算服务的服务器能否始终保持正常运转?服务商的电源故障是否可以避免?用户和服务商之间的网络连接能否时刻保持畅通?当连接故障发生时,服务商的应对能力是怎样的水平呢?这都是医学领域,尤其是医院信息系统引入云计算时需要注意和谨慎考虑的问题。

［1］沈国芳著.中国传媒大趋势.成都:四川人民出版社,2003.08.

［2］Boss G,Malladi P,Quan D,et al.Cloud computing. IBM White Paper,2007.

［3］皎丽丽.云计算:需求决定成败［J］.中国信息界-e制造,2014,(12):60-63.

［4］王涛.高校图书馆区域资源共享系统政策法规建设存在的问题与对策——以江宁大学城实施图书馆联盟以及高校图书馆联合体为例［J］.上海高校图书情报工作研究.2010,(04):23-26.

［5］王文琳.浅谈云端教学平台下微课程的应用及意义［J］兰州教育学院学报,2014,30(2):105-106

［6］国家卫生部《医院信息系统基木功能规范》

［7］马晓亭,陈臣.基于亚马逊AWS云服务的数字图书馆云计算基础设施构建［J］.情报科学.2013,(01):46-51.

［8］王世伟,赵付春.企业用户感知视角下的云计算信息安全策略研究［J］.图书情报工作.2012,(06):29-32.