인공지능 기반 의료 (케어 패러다임 전환을 이끌 임상의학과 헬스케어 인공지능에 대한 조망)

인공지능 기반 의료 (케어 패러다임 전환을 이끌 임상의학과 헬스케어 인공지능에 대한 조망)

$60.00
Description
빠르게 발전하고 있는 인공지능 기술과 의료가 교차하는 분야인 지능 기반 의료에 관한 책으로, 기술서보다는 에세이에 가깝다. 복잡한 수식은 없으며, 지능 기반 의료의 개념, 응용 분야, 비교적 최근까지의 성과들, 윤리적인 문제, 의사들의 인공지능 수용, 현장 도입, 다른 분야와의 협업, 교육 문제 등 다양한 주제를 다룬다. 우리 앞에 놓인 다양한 그림 가운데 이 책은 큰 그림이 될 수밖에 없다. 이를 고민하는 독자라면 이 책에서 많은 영감을 받을 수 있을 것이다.
저자

앤서니C.창

(AnthonyC.Chang)
존스홉킨스대학교에서이학사(BA)를,조지타운대학교의과대학에서의학박사(MD)를받고국립어린이병원센터(Children’sHospitalNationalMedicalCenter)에서소아과레지던트를수료한뒤필라델피아어린이병원(Children’sHospitalofPhiladelphia)에서소아심장학임상의과정을밟았다.하버드의과대학에서조교수로,보스턴어린이병원(BostonChildren’sHospital)심장중환자실케어유닛의어탠딩심장전문의로일했다.그리고로스앤젤레스와마이애미,텍사스등여러소아심장중환자프로그램에서메디컬디렉터역할을했다.오렌지카운티어린이병원(Children’sHospitalofOrangeCounty)의심장연구소에서메디컬디렉터직을수행했다.
현재오렌지카운티어린이병원의심장질환프로그램에서메디컬디렉터이자지능과혁신센터장을역임하고있다.오렌지카운티의료연합회로부터훌륭한의사상(PhysicianofExcellence)을수상했고수년동안톱카디올로지스트,톱닥터등과헬스케어분야의전국톱이노베이터스의한사람으로뽑힌적이있다.
마이애미대학교경영대학원에서헬스케어경영에대한마스터과정을밟았고맥코학술상(McCawAwardofAcademicExcellence)을받으며졸업했다.또캘리포니아대학교로스앤젤레스의헬스케어정책과정에서공중보건학마스터과정도이수했으며학장선정학업우수상(theDean’sAwardforAcademicExcellence)을받고졸업했다.마지막으로스탠포드대학교의과대학에서인공지능에초점을둔바이오메디컬데이터과학(BiomedicalDataScience)과정에서이학석사와MIT에서인공지능관련코스를수료했다.채프만대학교의Dean’sScientificCouncil회원이며computerscientist-in-residence이기도하다.
스타트업회사에서성공적인심장학진료구축을도왔으며월스트리트투자계약을성공적으로이끌어내기도했다.또심장약밀리논을소개하고마이클드베이키박사와함께소아의액시얼타입(axial-type)심실보조장비를같이설계하는등소아심장케어의여러혁신에도관여해온것으로잘알려져있다.그는또한국립보건원소아연구기금리뷰위원회회원이다.그는『PediatricCardiacIntensiveCare』,『HeartFailureinChildrenandYoungAdults』,『PediatricCardiologyBoardReview』와같은소아심장학및중환자케어에관한여러교과서의편집자이기도하다.
소아심장집중치료학회(PediatricCardiacIntensiveCareSociety)설립자다.학회는소아심장중환자케어에초점을맞춘다학제적인접근법에초점을맞춘다.또아태소아심장소사이어티(theAsia-PacificPediatricCardiacSociety)를설립했다.이학회는아시아국가24곳의소아심장학자들과심장전문의연합체로아시아에서매해2회학회를열고있으며,지금은학회참석자가1000명이넘는다.
2015년부터theSharonDisneyLundFoundation의지원을받는theMedicalIntelligenceandInnovationInstitute의설립자이자의료디렉터다.이연구소는데이터과학과인공지능을의료분야에좋은영향을주는것을목적으로하고있으며,이런종류의연구소가병원내에설립된것은처음이었다.이새로운연구소는또한전세계소아및헬스케어의혁신을촉진하는목적도가지고있다.2년마다열리는Pediatrics2040:EmergingTrendsandFutureInnovations미팅의전임운영위원장이었으며,여름마다열려100명의젊은의사들에게조언하는theMedicalIntelligenceandInnovationSummerInternshipProgram을만들었고,공동대표를맡고있다.그는theInternationalSocietyforPediatricInnovation이라고하는소아과혁신리더십그룹을만들었고그수장을맡고있다.
헬스케어와의료관련데이터과학과인공지능의모든측면을강화하기위해서임상컴퓨터과학자인터페이스를만들고자한다.그는현재의료인공지능에서대한강의를자주하고있다.『시카고트리뷴』이그를“닥터AI(Dr.A.I.)”라고부르는이유다.인공지능인플루언서사상가가운데한사람이라고알려졌다.테드강연도했으며싱귤래러티대학교의익스포넨셜메디슨에서정기적으로강연한다.빅데이터,예측분석,의료머신러닝과인공지능에관한고찰논문을많이발표했다.그는theJournalofMedicalArtificialIntelligence편집위원이다.그는미국에유럽아시아등에서열리는ArtificialIntelligenceinMedicine(AIMed)미팅의설립자이자운영위원장이다.이미팅은헬스케어와의료에서의인공지능에초점을맞추고있다.그는새로운단체로데이터과학과인공지능에초점을맞춘의사들을위한새로운모임을만들기시작했다.그는새롭게시작된AmericanBoardofArtificialIntelligenceinMedicine(ABAIM)의협회장직을수행하고있다.
그는의료인공지능와관련된3개의스타트업을창업했다.
1.CardioGenomicIntelligence(CGI),LLC임상심장학(심비대증,심부전,기타심혈관질환)과유전체의학등에딥러닝을활용을중점으로하는다측면적인회사다.
2.ArtificialIntelligenceinMedicine(AIMed),LLC국내외모임을통해서여러전문과목에관한의료인공지능에대한모임과교육프로그램을제공하는멀티미디어,이벤트회사다.
3.MedicalIntelligence10(MI10),LLC의사,행정가,헬스케어기관과회사들의리더들,투자자들을대상으로하는교육및컨설팅회사로,헬스케어기관과회사들의인공지능전략의구현과평가,기관의사이버보안에대한평가와구현등에초점을맞추고있다.회사에서만든사용MIQ라고하는평가도구는기관의인공지능준비도와질에대해평가하고,인공지능전략권고안을만들기위해서딥러닝과인지구조를활용하고있다.

목차

PART1.인공지능의기초

__1장.인공지능의기초개념
____정의
______인공지능의유형
______인공지능과데이터과학
______인간과기계간지능의확장연속체
______데이터분석연속체
____인공지능과신경과학
______의사의두뇌와기계지능
______참고문헌


__2장.인공지능의역사
____핵심인물과사건
______앨런튜링과튜링머신
______다트머스회의
______로젠블랫의퍼셉트론
____핵심시기와주요흐름
______고파이(GOFAI)
______컴퓨터지능
______인공지능겨울
______참고문헌


__3장.의료인공지능의역사
____규칙기반전문가시스템
____기타인공지능방법론
____도입실패
____흔한의료분야인공지능의열가지오해
______참고문헌
____핵심개념


PART2.현재의데이터과학과인공지능

__4장.헬스케어데이터와데이터베이스
____헬스케어데이터
______빅데이터
______헬스케어데이터의난제들
____헬스케어데이터관리
______데이터프로세싱과저장
______전자의무기록사용과상호운용성
____헬스케어데이터베이스
______데이터베이스관리시스템
______관계형데이터베이스
______객체지향데이터베이스
______그래프데이터베이스
____데이터에서지능까지의연속체와인공지능
______참고문헌


__5장.머신러닝과딥러닝
____머신러닝소개
______데이터마이닝과지식발견
______머신러닝의역사와현재상태
______머신러닝대전통적인프로그래밍
______머신러닝작업흐름
______생명공학분야의데이터과학
______의생명데이터과학에서의프로그래밍언어
______전통적머신러닝
______장단점
______앙상블학습
______강화학습
____신경망과딥러닝
______퍼셉트론과다층퍼셉트론
______딥러닝
______오토인코더신경망
____모델성능평가
______평가방법
______회귀모델의평가
______분류모델의평가
____머신러닝과딥러닝의근본적인문제들
______해석가능성과설명가능성
______편향-분산트레이드오프
______적합fitting
______차원의저주
______상관관계대인과관계
______머신러닝대딥러닝
______참고문헌


__6장.인공지능의다른핵심개념들
____인지컴퓨팅
____자연어처리
____로봇공학
______자율시스템
______로보틱프로세스자동화
____인공지능과관련된기타핵심기술들
______증강및가상현실
______블록체인
______클라우드
______사이버보안
______사물인터넷
____인공지능과관련된핵심문제들
______편향
______윤리
______안정성
______법
____핵심개념
____데이터과학과인공지능지식평가를위한10가지질문
____의료인공지능을더잘이해하기위한10가지단계
______참고문헌


PART3.의료인공지능의현시대

__7장.의사의지능과의료인공지능
____지능기반의료의논리적근거
____의료인공지능의채용:앞에놓여진과제들
____의사의인지구조와의료인공지능
____현재인공지능의의학적응용
______참고문헌


__8장.전문과목별인공지능
__전문과목별최근인공지능현황
__전문과목별인공지능전략과응용
____모든전문과목을아우르는인공지능응용
____마취과학(Anesthesiology)
____성인및소아심장내과(Cardiology)와심장외과(CardiacSurgery)
____중환자의학(CriticalCareMedicine)
____피부과
____응급의학
____내분비학(Endocrinology)
____소화기학
____공중보건학과역학(PublicHealth,Epidemiology)
____혈액학
____감염학(InfectiousDisease)
____내과일반및가정의학과/일차의료(InternalandFamilyMedicine/PrimaryCare)
____신장학(Nephrology)
____신경과학(Neurosciences)(신경과(Neurology)/신경외과(Neurosurgery)/신경정신의학과(Psychiatry)/심리학(Psychology))
____산부인과
____종양학
____안과학(Ophthalmology)
____병리학(Pathology)
____소아과
____호흡기내과
____영상의학과
____류마티스학(Rheumatology)
____외과학(Surgery)
____치과학(Dentistry)
____디지털헬스
____유전체의학및정밀의료(GenomicMedicine,Precision/PersonalizedMedicine)
____재활의학과
____재생의학(RegenerativeMedicine)
____수의학(VeterinaryMedicine)
____의학교육과수련(MedicalEducationandTraining)
____간호학(Nursing)
____헬스케어행정(HealthcareAdministration)
____참고문헌


__9장.의료인공지능의구현
____핵심개념
____헬스케어기관에서의인공지능준비도평가
____성공적인의료인공지능구현을위한10가지요소
____의료인공지능구현을위해극복해야할10가지장애물
______참고문헌


PART4.인공지능의미래와의료응용

__10장.인공지능의미래에관한주요개념
____5G
____증강현실과가상현실
____블록체인과사이버보안
____뇌-컴퓨터인터페이스
____캡슐네트워크
____클라우드인공지능
____엣지컴퓨팅
____내장된인공지능(만물인터넷)
____퍼지인지맵
____생성적질의네트워크
____하이퍼그래프데이터베이스
____로샷러닝
____뉴로모픽컴퓨팅
____양자컴퓨팅
____재귀적피질신경망
____스파이킹신경망
____스웜지능
____템포랄컨볼루션넷
____전이학습
____데이터와데이터베이스
______참고문헌


__11장.의료인공지능의미래
____핵심개념
______참고문헌

출판사 서평

인공지능의개념과방법론을비롯해헬스케어와의료분야에서실제로응용되는사례등을포함하는다학제적이고포괄적인책이다.선구적인의사-데이터과학자가저술한책으로,의료와데이터과학이라는두영역사이의지적이고학문적인접점을대칭적으로균형있게제시한다.
인공지능의기초개념과내과계와외과계를아우르는다양한의료분야의실제응용사례들로내용이구성돼있다.각파트마다중요한핵심개념이정리돼있으며,세계에서명망있는다양한분야의전문가들이개인적인관점을피력한여러소고를풍부하게포함한다.부록에는핵심참고문헌,용어집,인공지능관련회사등의정보를실었다.
이책의목적은인공지능이라는부상하는새로운기술을사용함으로써헬스케어와의료분야의전환적패러다임을만드는것이다.이를위해의사들에게는인공지능방법론을포용하기위한영감을주고,데이터과학자들에게는의료에코시스템에대한지식을전달할것이다.

◆클라우드컴퓨팅,지적에이전트부터딥강화학습,만물인터넷까지관련주제를폭넓게소개
◆의사와데이터과학자들이쉽게접근할수있도록이해하기쉬운형태의인공지능개념과응용분야제시
◆인공지능이여러의료세부전문과목에서활용되는방식과미래전망논의
◆의료와헬스케어인공지능이성공적으로구현되기위해필요한요소설명

◈이책의대상독자◈
여러주제를포함하고있는이책은“지능-기반의료”로가기위해서,헬스케어와의료분야에서데이터과학,인공지능,인간의인지기능의원리및응용에관한풍부한기초를다룬다.주제에관심이있는독자라면누구나읽을수있게구성했다.따라서진료에바쁜의료인,관심있는데이터과학자및컴퓨터과학자,통찰력을가진투자자,호기심이많은병원관리자및리더(최고경영책임자,최고정보책임자등),그리고지식에목마른환자와그가족이모두이책의독자가될수있다.이책에는임상의사가재미없어할수있는수학공식이나난해한데이터과학주제들이거의없다.그렇다고의학전문용어로채우고,인공지능의개념을피상적으로다루지도않았다.또한데이터과학과인공지능에대한내용에소홀하지도않다.이영역의대부분의요소가그러하듯,이책은임상의료,의학지식,인공지능,데이터과학이합쳐진하이브리드이다.간단히말하면이책은빠르게성장하고있는의료와인공지능사이의접점을정의하는데관심이있는모든사람을염두에두고쓰였다.

◈이책의구성◈
1부에서는여러용어를소개하고,인공지능의기초개념을설명한다.또한신경과학과인공지능의관계를탐구한다.인공지능의초기역사와이시기동안의의료인공지능의역사도설명하는데,인공지능의탄생과의료분야의응용은오늘의기술을이해하는핵심이된다.의료인공지능에관한흔한오해에대해서도간단히설명한다.
2부는오늘날생의학데이터과학과인공지능이어떤상태에있는지상세히설명하고,헬스케어데이터,데이터베이스,생의학데이터과학의기초요소를소개한다.오늘날가장널리사용되는머신러닝과딥러닝에관한내용이2부의핵심이다.더불어인지컴퓨팅,자연어처리,로보틱스의핵심개념도소개한다.의료인공지능의기초를배우기위한추천전략도소개한다.
3부는의료인공지능이응용되는여러영역을소개하고,의사업무의인지적측면을설명한다.그다음각세부전문과목별의료인공지능을살펴보는데,특히최전선에있는세부전문과목에대해별도로논의한다.의료인공지능을성공적으로구현하기위한여러유용한가이드도소개한다.
4부는의료인공지능의미래를다룬다.증강및가상현실,만물인터넷시대의인공지능의미래등을소개한다.가상비서,양자컴퓨팅도간단히다뤘다.의학과관련된인공지능의미래는별도로논의한다.
마지막부분에는핵심참고문헌(책과논문),상위100개이상의참고문헌,알아둘만한의료인공지능회사100개,용어집을수록했다.

◈옮긴이의말◈
이제인공지능을빼고미래를말하는것이사실상불가능해졌다.2016년이세돌과알파고의대결에서부터최근의챗GPT,GPT-4까지인공지능은점점더우리의삶에가까이다가왔다.스마트폰앱이나소프트웨어등인공지능이들어간예를쉽게찾을수있게됐다.
그렇게바뀌는동안우리를포함한전세계는코로나19팬데믹을겪었다.포스트코로나가어떤방향으로어떻게진행될지정확히예측하기란쉽지않다.다만보건의료체계의여러문제가노출된만큼변화는불가피할것으로보인다.소아과는코로나팬데믹으로직격탄을맞았고,내과,외과,소아과,산부인과를비롯한소위‘메이저과목’들또는‘바이탈을잡는다’는과들에대한기피현상까지생겼다.뭔가잘못되고왜곡됐다는느낌을지울수없다.
이책의번역은한사람의의사로서,그리고ICT책을번역하거나저술해온아마추어작가로서인공지능시대의의료(지능기반의료)라는접점을고민해보고자시작했다.내가속한신경과는넓고,의학은더넓다.컴퓨터와인공지능분야도마찬가지로넓어,짦은공부로무엇을좀안다고하기민망할정도다.위안이라면,지금까지는무엇을(What)안다는것이중요했었는데GPT-4등이등장함으로써앞으론무엇이아니라어떻게(How)아는지가중요해질것같다는사실이다.그렇다면뭔가를모색하고노력하는그자체가중요한게아닐까하는위안말이다.
이책은나와비슷한고민을하는의사를비롯한보건의료인,그리고보건의료ICT를활용해서가치있는것을창출하려는과학,기술자모두에게도움이될것이다.이분야는양쪽의협업없이는현실적으로아무것도할수없다는데전적으로동의한다.협업하기위해선이해가필수이고,이책은그이해에다가서는데도움이될수있을것이다.책의여러군데서그와관련한전문가들의고민을접할수있다.대부분미국의이야기이지만우리가참고할만한것도많다.

[추천사]

오늘날여러기술기업들은인공지능이가진잠재력에핵심적으로주목하고있다.소셜미디어와전문미디어는뉴스와함께그것이사회에미칠영향에대한과대선전을계속한다.머신러닝,빅데이터분석,지능적인개인비서,자율자동차등과같은주제가우리사회에서보편화되고있고,최근발전과초기응용에고무돼그모든것이바로눈앞에펼쳐질것처럼보여지고있다.그렇지만우리가특히기대하는분야의료와헬스케어에서의인공지능과머신러닝사용이다.이전에는컴퓨터과학또는의생물정보학에대한기술적인전문지에한정돼발표되던의료컴퓨팅관련연구들이,이제임상과건강정책을다른유명저널들에서도흔히발표되고있다.지난반세기동안느리고점진적인발전끝에최근대중의인식에폭발적으로파고들만큼기술의발전속도가빨라진지금,우리에게는의료인공지능이라는새로운시대가열리는중이다.그렇게할수있었던것은컴퓨팅과커뮤니케이션기술의발전으로소프트웨어의혁신이일어났고보통의환경에서도특별한자금이나기술의투자없이도쉽게그런자원을활용할수있게됐기때문이다.
오늘날스타트업회사와기존기업들은의료인공지능에대해크게투자하고있다.헬스케어기관들과주요병원들도비즈니스와임상적인목적으로인공지능을활용하기위해서상당한예산을할애하고있다.누구도뒤처지기를원하지않으며의료인공지능“버즈(buzz)”는도처에서관찰되고있다.그렇지만일반적인의사,환자,기자들에게는이분야의신비감을걷어내고자하는니즈가존재한다.기술,현재상태를이해하고,완전한잠재력을발휘하기위해어떤장벽들이존재하는지알고자하는것이다.
때마침앤서니창박사가역사와용어,핵심개념,현재상태,미래전망등의료인공지능에대해포괄적인접근법을제공해줄쉬운자료에대한수요를인식했다.창박사는의료,공중보건,사업,데이터과학,의료정보학등에관한공식적인수련을바탕으로이분야에관해놀랍도록정리된글을썼으며,이는다양하고넓은독자들의니즈를맞출수있을것이다.나는거의50년동안이분야에서일했고이책에서다루는대부분의내용을알고있었음에도,저자가설명하는핵심기술과문제들,때로는그런주제들의연관성,문제를정의하는방법등을접하면서깊은재미를느꼈다.또한이분야를전체적으로바라보는식견을형성하는데도움을받았다.그는이분야들을합쳐서로잘어우러진전체로만들었고,유용한용어집과혁신적인방식으로인공지능을활용하고자하는여러회사를정리해보여줬다.
그어떤새롭고잠재적이며혁명적인분야라도커뮤니티를연결하고,입문자에게혼란을주는용어와개념을명확히하며,잠재력을실현하는데에도움이되도록에너지를불러일으킬해설자가필요하기마련이다.이책이독자들에게보여주듯,앤서니창은의료인공지능분야에서그런역할을하고있다.이책은환자를돌보고개인의건강을지키는방식을개선하고혁신을일으키기를원하는대중의눈높이를적절히맞추고있다.
-에드워드쇼틀리프(EdwardH.Shortliffe),
MD,PhD,뉴욕시『BiomedicalInformatics』저자

100년후에뒤돌아보면인공지능이없는시대에헬스케어를전달하는것이얼마나어려웠는지상상하면서고개를절레절레흔들게될것이다.이는마치오늘날항생제가없던시대를상상하기어려운것과같다.항생제가있었더라면불필요한사망이나어려움도피할수있었을텐데말이다.
좋든나쁘든,우리는인간이관리하거나운용하기에는너무나복잡한지금의헬스케어시스템을만들어왔다.
과학이라는엔진은산업화된규모로연구에서밝혀진내용들을잘게썰어서디지털저장소에보관한다.그렇게보관된것들가운데아주일부만이다시검토되고,다시그가운데일부만이실제로사용된다.심지어오늘날의연구의상당부분은방법론적인오류,내재된편향,또는단순히이미답이나와있는문제를다시다뤘다는이유만으로“낭비”취급을받는다.
우리의헬스케어전달서비스는그자체로하나의시스템을이루기보다는형편없이서로연결된조각들로구성된복잡한잡동사니에지나지않는다.“시스템”은결코설계되지않았다.시간이지나면서고착화됐다고말하는편이낫다.본질적으로호환되지않아종종상호운영성이떨어지는서로다른기술들을이것저것사용해왔을뿐이다.
한편시민들도이런의료체계를헤맸고,소셜미디어나조작된정보에의해서서로다른믿음을가진커뮤니티로나뉘어졌다.백신거부,증거에기반하지않는대체의학,만성질환을유발하는생활습관등과관련된정보를접하면서사람들은종종자신을예방적건강캠페인에서멀리떨어뜨려놓고,피할수도있었던중대한질환들을가지고뒤늦게헬스케어시스템을찾는다.
인공지능이이런모든상황을극복하게하지는못하지만,잘만들어진기술이효과적인개인들의손에주어지면아주큰차이를만들어낼수있을것이다.
인공지능시스템은기존에존재하는증거를찾고그것을요약해환자의치료,조사,예후에대한특정질문에대한답을내놓는데탁월하다.맞춤식해답은집단에기반한해답을대체할수있을것이다.인공지능은특정환자의상황에가장잘들어맞는증거를찾을수있을것이기때문이다.인간은도움없이는결코이런일을할수없다.인공지능보조진단및치료계획의정밀도는대부분의헬스서비스에서빠른시일안에인간개인의능력을넘어설것이다.
스마트헬스서비스는서로더잘연결될수있을것이고,분산된인공지능시스템은개인의역량보다헬스케어시스템의복잡성을더잘헤쳐나갈수있을것이다.인공지능이개인가이드로고용되면,다음으로살펴볼환자를결정하거나다음에어떤임상서비스를받을지등을찾아내는일이더욱체계적이고맞춤화된여정이될것이다.
사람들은결국항상원하는대로믿는경향이있다.그렇지만인공지능은기존의믿음에편향되지않고시민들을사용가능한최선의증거로이끌어줄것이고,그내용을의미있는방식으로설명할수있다.우리가신뢰하는개인인공지능비서를둘때,연구를통해얻은증거를대하는방식은상당히달라질것이다.예를들어,선택이가져올결과를스마트한방식으로시각화해보여주면사람들의행동을바꿀수있다.
이책은헬스케어를위한인공지능개발에호기심이집중됐을뿐만아니라실현을위한강력한동기를가지고있는이역사적인순간에세상에나오려고하고있다.우리는지금인공지능이없는현재의헬스케어가얼마나복잡하고비싸며궁극적으로지속불가능한지목도하고있을뿐만아니라인공지능이우리삶의다른부분을얼마나바꾸고있는