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日前，第六屆中國健康信息處理大會(huì)（CHIP 2020）舉辦的中文醫(yī)學(xué)信息處理評測競賽圓滿結(jié)賽，騰訊天衍實(shí)驗(yàn)室依托其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的長期技術(shù)積累和創(chuàng)新探索，一舉獲得“中文醫(yī)學(xué)文本命名實(shí)體識別”賽道冠軍、“中文醫(yī)學(xué)文本實(shí)體關(guān)系抽取”賽道亞軍。

信息抽取（IE）技術(shù)方案突破升級

對于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的自然語言文獻(xiàn)，例如醫(yī)學(xué)教材、醫(yī)學(xué)百科、臨床病例、醫(yī)學(xué)期刊、入院記錄、檢驗(yàn)報(bào)告等，這些文本中蘊(yùn)含大量醫(yī)學(xué)專業(yè)知識和醫(yī)學(xué)術(shù)語。將實(shí)體識別技術(shù)與醫(yī)學(xué)專業(yè)領(lǐng)域結(jié)合，利用機(jī)器讀取醫(yī)學(xué)文本，可以顯著提高臨床科研的效率和質(zhì)量，并且可服務(wù)于下游子任務(wù)。但要想讓機(jī)器“讀懂”醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，核心在于讓計(jì)算機(jī)在大量醫(yī)學(xué)文本中準(zhǔn)確的提取出關(guān)鍵信息，這就涉及到了命名實(shí)體識別、關(guān)系抽取等自然語言處理技術(shù)。

命名實(shí)體識別（Named Entity Recognition， NER）和關(guān)系抽取（Relation Extraction， RE）是信息抽取（Information Extraction，IE）的兩大核心任務(wù)。命名實(shí)體識別旨在抽取所需實(shí)體，以醫(yī)療領(lǐng)域?yàn)槔�，需要從非結(jié)構(gòu)化醫(yī)學(xué)文本中找出醫(yī)學(xué)實(shí)體，如疾病、癥狀的過程；實(shí)體關(guān)系抽取則需要同時(shí)提取出醫(yī)學(xué)實(shí)體及實(shí)體間的關(guān)系信息，即實(shí)體關(guān)系三元組 ［頭實(shí)體 （subject）， 關(guān)系（predicate）， 尾實(shí)體（object）］。

實(shí)體關(guān)系三元組示意

在兩大評測任務(wù)中，騰訊天衍實(shí)驗(yàn)室從數(shù)據(jù)和模型層面做出了針對性設(shè)計(jì)。在命名實(shí)體識別任務(wù)中，天衍實(shí)驗(yàn)室使用的數(shù)據(jù)集由北京大學(xué)等院校及科研單位智慧醫(yī)療課題組聯(lián)合構(gòu)建。基于醫(yī)療領(lǐng)域?qū)�專業(yè)性、準(zhǔn)確性的高標(biāo)準(zhǔn)要求，及目前命名實(shí)體識別任務(wù)存在的實(shí)體頻次稀疏和實(shí)體長度偏長問題，天衍實(shí)驗(yàn)室采用指針解碼的特殊方式，對單個(gè)實(shí)體的頭尾位置進(jìn)行解碼，經(jīng)過試驗(yàn)證明，該方法在較長實(shí)體中的表現(xiàn)確有明顯提升。同時(shí)，天衍實(shí)驗(yàn)室基于自身在醫(yī)療領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，嘗試結(jié)合大量醫(yī)療文本訓(xùn)練領(lǐng)域自適應(yīng)的新預(yù)訓(xùn)練模型，進(jìn)一步提升了模型表現(xiàn)。最終在評比測試集上，結(jié)合多種不同策略，天衍實(shí)驗(yàn)室以F1值68．35獲得第一名。

實(shí)體關(guān)系抽取評測任務(wù)的數(shù)據(jù)來源于中文醫(yī)學(xué)信息抽取數(shù)據(jù)集CMeIE，也是目前最大的中文醫(yī)學(xué)關(guān)系數(shù)據(jù)集。因該數(shù)據(jù)中存在大量實(shí)體重疊和關(guān)系重疊的現(xiàn)象，天衍實(shí)驗(yàn)室則采用了層疊指針網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)。首先通過兩個(gè)二值分類器提取頭實(shí)體的首尾位置，繼而采用Conditional layer normalization的方式融入頭實(shí)體信息，再針對每種關(guān)系，分別預(yù)測對應(yīng)的尾實(shí)體。此外，為了更好地利用醫(yī)療詞匯的語義信息，天衍實(shí)驗(yàn)室在輸入層融入領(lǐng)域詞向量，有效提升了實(shí)體邊界預(yù)測的準(zhǔn)確率。最終在測試集上取得單模型第一（F1 61．70），融合模型（F1 63．87）第二的成績。

騰訊天衍實(shí)驗(yàn)室基于自身NLP能力和相關(guān)科研成果，不斷通過一系列信息抽取相關(guān)競賽測試、突破，不僅累積了豐富場景應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與方法，也將更好的輔助醫(yī)療行業(yè)技術(shù)升級和科研進(jìn)步。

技術(shù)創(chuàng)新助力AI更“懂醫(yī)”

在醫(yī)療領(lǐng)域，電子病歷、生物醫(yī)療文獻(xiàn)中存在大量的非結(jié)構(gòu)化文本，采用信息抽取技術(shù)對醫(yī)療文本進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，提取其中的疾病，癥狀，部位等實(shí)體，并對實(shí)體之間的關(guān)系進(jìn)行判斷，進(jìn)而利用這些信息構(gòu)建醫(yī)療知識圖譜，不僅有利于人工智能更好地學(xué)到領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識，更進(jìn)一步提升導(dǎo)診、輔診、疾病預(yù)測等下游醫(yī)療任務(wù)的性能。

具體來說，醫(yī)生在疾病診斷的過程中，不僅要知道患者的癥狀，而且要了解患者不同癥狀所對應(yīng)的具體屬性，例如癥狀發(fā)生的時(shí)間、部位、變化情況。天衍實(shí)驗(yàn)室AI導(dǎo)診和疾病預(yù)測功能，正是采用了上述信息抽取技術(shù)，可模擬醫(yī)生診斷過程，并提供循證路徑和一定的可解釋性。

如在AI導(dǎo)診場景中，當(dāng)用戶輸入主訴，AI導(dǎo)診小程序可以返回推薦科室。用戶主訴中可能包含多個(gè)癥狀，不同癥狀的時(shí)間、部位、嚴(yán)重程度、病因誘因可能對應(yīng)不同的疾病，通過關(guān)系抽取技術(shù)，可以捕捉到不同癥狀的具體屬性，從而有助于更精準(zhǔn)的疾病預(yù)測和科室推薦。對于下圖中的患者主訴，首先采用ner技術(shù)提取癥狀、檢查等實(shí)體，繼而采用關(guān)系抽取技術(shù)對不同癥狀的具體屬性進(jìn)行判斷，例如癥狀“腹脹不適”，對應(yīng)的部位為“上腹”，時(shí)間為“3月余”，變化條件為“進(jìn)食后明顯”，理解了癥狀的一系列細(xì)粒度屬性，才能進(jìn)一步判斷可能的疾病和對應(yīng)科室。

關(guān)系抽取演示圖

騰訊天衍實(shí)驗(yàn)室致力于長期在自然語言基礎(chǔ)、語言理解、信息抽取、知識圖譜構(gòu)建等進(jìn)行研究創(chuàng)新，并將成果運(yùn)用到落地的醫(yī)療自然語言等場景，目前已構(gòu)建醫(yī)療行業(yè)大規(guī)模知識圖譜，支持了數(shù)百家醫(yī)院的輔診、導(dǎo)診、疾病輔助診斷、智能用藥等產(chǎn)品，助力醫(yī)保、醫(yī)院、疾控中心和其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)的智能化知識挖掘和管理難題，實(shí)現(xiàn)知識化轉(zhuǎn)型。

騰訊天衍實(shí)驗(yàn)室專注于醫(yī)療健康領(lǐng)域AI算法研究及落地，旨在依托NLP、知識圖譜、大數(shù)據(jù)、醫(yī)療影像等技術(shù)系統(tǒng)，將算法能力輸出到騰訊健康小程序、QQ瀏覽器、微信搜一搜等終端應(yīng)用。與此同時(shí)，騰訊天衍實(shí)驗(yàn)室還與鐘南山院士以及復(fù)旦腫瘤醫(yī)院等頭部醫(yī)院建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，與牛津大學(xué)、佐治亞大學(xué)、天津大學(xué)、微眾銀行AI部門等單位建立長期科研合作關(guān)系，目前已發(fā)表包括NIPS、KDD等多篇頂級學(xué)術(shù)論文，通過聯(lián)合社會(huì)各界進(jìn)行技術(shù)深入研究，騰訊天衍實(shí)驗(yàn)室將進(jìn)一步加速科研應(yīng)用落地，以服務(wù)于臨床應(yīng)用。