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为探究临床人工智能(AI)可解释性的必要性,研究人员展开研究,发现当前论据不支持其必要性,具重要意义。
人工智能(AI)正逐渐走进医疗领域,在疾病诊断、治疗方案推荐等方面发挥着重要作用。想象一下,医生借助 AI 系统,能快速分析海量的医学影像,精准找出病症所在;或者通过 AI 算法,为患者制定个性化的治疗方案,这听起来是不是十分美好?然而,AI 在医疗应用中的发展并非一帆风顺。其中,AI 的可解释性问题引发了广泛的讨论和激烈的争议。
一方面,AI 的 “黑箱” 特性让很多人担忧。当 AI 做出诊断或决策时,其内部的推理过程就像隐藏在黑箱中,人们难以理解它为何会得出这样的结果。这就好比医生使用一个诊断工具,却不知道它是如何得出诊断结论的,这让患者和医生都感到不安。另一方面,在实际医疗场景中,缺乏可解释性的 AI 可能会导致误诊、漏诊,影响患者的治疗效果,甚至引发伦理和法律问题。例如,在涉及医疗责任认定时,如果 AI 的决策无法解释,那么很难确定责任的归属。因此,研究 AI 在临床应用中的可解释性显得尤为重要。
为了深入探讨这一问题,来自加拿大英属哥伦比亚大学医学院岛屿医学项目(Island Medical Program, Faculty of Medicine, University of British Columbia)和维多利亚大学健康信息科学学院(School of Health Information Science, University of Victoria)的 Justin Blackman 和 Richard Veerapen 开展了相关研究。他们的研究成果发表在《BMC Medical Informatics and Decision Making》上。
研究人员采用了系统综述的方法。首先,他们确定了六个数据库,包括 PubMed、EMBASE、CINAHL、Web of Science、PhilPapers 和 Philosopher’s Index。在这些数据库中,他们使用专门设计的搜索词进行检索,检索不受出版日期限制。然后,根据预先设定的纳入和排除标准,对检索到的文献进行筛选。最后,利用扎根理论方法对筛选后的文献进行编码和分析,从而梳理出支持和反对临床 AI 可解释性必要性的各种观点和论据。
在研究结果部分,研究人员发现不同学者对临床 AI 可解释性的必要性存在分歧。有些学者认为,准确性比可解释性更重要,并且不透明的决策过程与现有的循证医学(EBM)实践相符。例如,在医学领域,很多治疗方法的作用机制并不明确,但只要经过实证有效,依然会被使用。然而,另一些学者则强调可解释性的重要性,他们认为可解释性有助于维持医疗决策的问责制,减少算法偏见,并且是尊重患者自主权和实现知情同意的关键。
在 AI 可解释性与认识论优先性方面,反对可解释性必要性的学者认为,医学实践中常基于经验结果做出决策,即便机制不明。而支持方则认为,循证医学需要对研究结果进行批判性评估,这依赖于研究的可解释性。研究人员分析认为,临床 AI 输出在没有解释的情况下也可进行批判性评估,这与循证医学实践并不冲突。
关于性能与偏差 - 方差权衡,支持可解释性的学者提出,可解释算法能通过纳入领域知识,避免过拟合,实现更好的泛化性能。但反对者认为,过于强调可解释性会牺牲原始性能,导致患者治疗效果变差。研究人员从数学优化的角度分析,认为可解释性算法相对不可解释性算法存在性能成本,而且临床医生不一定能有效纠正 AI 的错误。
在 AI 可解释性、自主性和知情同意方面,反对者认为知情同意并不需要对病理或治疗机制有深入理解。而支持者则认为,患者要实现自主权,就需要了解 AI 的特征重要性,且法律也要求提供解释。研究人员通过对比黑箱 AI 辅助诊断与特发性诊断、排除性诊断,发现前者对知情同意的阻碍并不更大,而且在使用 AI 生成治疗建议时,医生也并非完全依赖 AI。
此外,在 AI 可解释性与正义、信任、责任、法规等方面,研究人员也对不同观点进行了深入探讨和分析。
综合来看,研究结论表明,目前的文献在临床 AI 可解释性问题上存在分歧,现有论据并不足以证明临床 AI 在实践、伦理和法律层面必须具备可解释性。虽然在某些情况下,如涉及基本权利立法和程序公平的正义原则时,自主的黑箱 AI 应用受到限制,但在 “人在回路”(human - in - the - loop)的实施中,可解释性并非必要。临床 AI 可以像现有经验数据一样,按照循证医学的要求进行批判性评估。而且,医学实践中已经存在很多依赖经验、缺乏机制理解的情况,临床实践指南也有部分缺乏直接证据支持,这与黑箱 AI 有相似之处。从数学优化角度,可解释性算法存在性能成本,医生对 AI 的信任应基于其训练和性能的透明度,而非算法的可解释性。
这项研究意义重大,它为临床 AI 的发展和应用提供了重要的参考。在未来,随着 AI 技术在医疗领域的不断深入,如何平衡 AI 的准确性和可解释性,如何在保障患者权益的同时充分发挥 AI 的优势,将是需要持续关注和研究的方向。同时,该研究也提醒人们,在推广和应用临床 AI 时,要谨慎考虑各种因素,确保 AI 技术真正造福患者。