什么是數據科學？數據科學在醫療方面的應用一覽

自2013年以來，有關“數據科學”的概念在國內的熱度只增不減，全球范圍內越來越多的領域和行業，逐漸走向數據化的新形態，那么，什么是數據科學?它在醫療領域的應用情況如何?本文將具體介紹。

1.數據科學

1974年，著名計算機科學家、圖靈獎獲得者Naur在其著作《計算機方法的簡明調研》(Concise Survey of Computer Methods)[2]中首次明確提出了數據科學(Data Science)的概念，并進一步闡述了術語“數據科學”和“數據學”(Datal-ogy)的區別——前者是處理數據(問題)的科學，而后者側重于數據處理過程及其在教育領域中的應用。

在數據科學漫長的發展歷史中，對其的定義經歷了從粗略到逐漸翔實的過程，無論何種研究角度，目前數據科學在國外達成了一致共識，即這一學科是以數據為基礎，可以用于解決多樣化的問題，在各領域存在的價值都較高。

我國關于數據科學的研究起步相對國外較晚，但我國的學者立足于國外研究成果的基礎之上，結合我國大數據的發展情況，經過長期研究提出了較為全面的觀點。其中，朝樂門在《數據科學》中的研究較為全面，其對數據科學的定義涵蓋了多方面內容，認為數據科學的研究目的是實現數據與其他物質之間的轉換，以數據的研究處理形式來提高其他工作的效率，因此，數據科學具有影響、深化、促進其他學科發展的價值。楊旭則認為數據科學是建立在有效、有價值的數據信息積累的基礎之上，數據的價值提高是實現數據科學發展的關鍵所在，積極有效地利用數據科學對社會的發展有著促進作用。

2.數據科學在醫療方面的應用

(1)追蹤和預防疾病

數據科學在監測患者的整體健康狀況和通知采取必要措施以防止潛在疾病發生方面發揮著重要作用。數據科學家正在使用強大的預測分析工具在早期發現慢性病的征兆。

在大多數情況下，由于疏忽而沒有在早期發現疾病。這不僅對患者的健康造成極大危害，而且對患者帶來更多的經濟損失。隨著疾病日益加重，治療成本也將增加。因此，數據科學在優化醫療衛生支出方面發揮著巨大的作用。

(2)醫學影像數據科學

數據科學在健康行業的主要應用是醫學成像。各種成像技術(例如如X射線、MRI和CT掃描)可以使人體內部器官可視化。傳統上，醫生會人工檢查這些圖像，發現其中的異常之處。而在以前很難發現微小的病變，因此醫生難以提出正確的診斷建議。

隨著數據科學中深度學習技術的發展，在掃描圖像中發現這樣的微小病變并不難。通過圖像分割，可以搜索掃描圖像中存在的病變。

(3)采用數據科學發現藥物

由于藥物發現被認為是一門高度復雜的學科，制藥行業希望依賴數據科學來解決他們的問題，并為人們開發更好的藥物。藥物發現涉及大量的財政支出和大量的測試。因此，這是一個耗時的過程。數據科學和機器學習算法正在徹底改變這一過程，并為優化預測成功率提供廣泛的見解。

制藥商使用來自患者信息的見解，例如突變譜和患者元數據。這些信息確實有助于研究人員開發模型，并找到多個屬性之間的統計關系。

因此，這些廠商可以設計和開發解決基因序列中關鍵突變的藥物。深度學習算法可以找到人類系統中疾病發展的概率。數據科學算法還可以幫助模擬藥物在人體中的作用方式，從而無需進行長時間的實驗。

(4)基因組學的數據科學

基因組學是對基因組測序和分析的研究?；蚪M由DNA和生物體的所有基因組成。自從人類基因組計劃編制以來，該研究進展迅速，并在數據科學和大數據領域進行了深入研究。

在擁有如此強大的計算能力之前，很多研究機構和企業花費了大量時間和費用來分析基因序列。但這是非常昂貴和乏味的過程。

然而，借助先進的數據科學工具，現在可以在更短的時間內以更低的成本從人類基因中分析并獲得見解。還有一些數據科學工具(例如MapReduce、SQL、Galaxy、Bioconductor、MapReduce等)可以處理基因數據，并減少處理基因序列所需的時間。

(5)提供虛擬協助

在疾病預測建模的幫助下，數據科學家可以開發全面的虛擬平臺為患者提供幫助。在這些平臺的幫助下，患者可以輸入癥狀，并了解各種可能發生的疾病。此外，患有抑郁癥、焦慮癥和阿爾茨海默氏癥等神經退行性疾病等心理問題的患者可以利用虛擬應用程序來幫助他們完成日常詢問的問題。

(6)監測患者健康

數據科學在物聯網的應用中發揮著關鍵作用。各種物聯網設備將作為可穿戴設備出現，可以跟蹤用戶的心跳、溫度和其他醫療參數。在數據科學的幫助下分析收集到的數據。在分析工具的幫助下，醫生能夠跟蹤患者的晝夜節律、血壓和卡路里攝入量。

除了可穿戴監測傳感器，醫生還可以通過家庭設備監測患者的健康狀況。對于慢性病患者來說，還有一些系統可以跟蹤患者的運動、監測他們的生理參數，并分析數據中存在的模式。

已上梳理了數據科學的定義及其定義翔實的過程，并分析了其在醫療領域中的應用，希望對你有所幫助，如果你想了解更多相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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