量子技术在医学中的优势

由于设备被设计得易于操作，我们往往不会主动意识到它们的能力。但每当您用智能手机拍照、使用其生物识别认证系统，或玩一款耗电的游戏时，您都在调用经过数十年改进和完善的、性能极其强大的中央处理器（CPU）。正是在很大程度上得益于这些 CPU 的能力，我们才能如此简单高效地操作当今的设备。

经典计算

自 1975 年摩尔定律提出以来，技术发展趋势在很大程度上相当准确地印证了这一预测。摩尔定律指出，集成电路（例如 CPU 上的集成电路）上的晶体管数量每 2 年翻一番，在功耗不变的情况下，速度大约每 18 个月翻一番。因此，如今我们口袋里用于处理日常事务的手机，其性能远超 1969 年将人类送上月球的计算机，这也就不足为奇了。

但这一增长趋势即将走到尽头。英特尔联合创始人、摩尔定律的命名者戈登·摩尔（Gordan Moore）本人在 2015 年表示：“……摩尔定律将在未来十年左右走向消亡。”

这对科技界以及我们为技术设想的众多应用意味着什么？对完整基因组进行测序、能够主动调整和学习的预测性健康，以及在虚拟人体上实时模拟医疗操作——这些梦想会仅仅停留在梦想层面吗？

量子计算

在全球最优秀、最聪明的技术先驱看来，上述一切都完全可能实现，而且人们在实现这一未来的道路上已经取得了飞跃。曾经只被视为理论的东西，如今已进入积极的研发阶段，并引发了一些人眼中人类智慧的下一场标志性竞赛。

我们所熟知的经典技术一直由“比特”（bit）构成。“比特”是“二进制数字”（binary digit）的合成词，是一种以两种状态之一表示的信息单位，在二进制中即 1 和 0。在迄今为止的所有技术应用中，速度和效率只能通过设计出能更好地处理上述 1 和 0 的硬件和软件来提升。

从在硬件层面装入更密集、更紧凑的设备，到在软件层面引入各种技巧（例如按数据块而非单个比特处理信息），技术发展一直是相当线性的。

量子计算则彻底改变了游戏规则。量子计算不再使用“比特”进行计算，而是使用“量子比特”（quantum bits，即 qubit），其确切含义目前尚未完全定论。然而，最大的区别在于，量子比特能够表示的信息状态不止比特的两种。

以数据库中一个简单的搜索功能为例。目前，计算机要搜索其数据目录，必须遍历描述每个条目的“标记”列表。要找“热狗”？该条目的标记可能是“食品”“可食用”“碳水化合物”等。每个标记至少需要若干比特来将其与其他标记区分开，还需要若干比特来标明该标记是否适用。

对于量子计算机而言，可能不再需要单独的比特来标明某个标记是否适用，因为量子比特本身就能表示这些数据。这意味着，单个量子比特就能表达过去需要一整组比特才能表达的内容。

诺贝尔理论物理学奖得主理查德·费曼（Richard Feynman）曾说：“……大自然不是经典的，该死，如果你想模拟大自然，你最好让它遵循量子力学。”量子计算的出现和进步，将使我们能够以更高的效率和准确度处理多得多的数据。

这一切对医学意味着什么？

量子计算将能够以更快的速度计算多得多的信息。凭借这一能力，许多现有技术将得到完善和实现，例如医疗中心的数据基础设施、预测性医疗和先进诊断，还会催生我们目前可能因目光所限而无法想象的新技术。

计算机模拟临床试验（In Silico Clinical Trials）

在可预见的未来，最重大的技术成就之一可能是“计算机模拟”（in silico）临床试验的广泛应用。这类试验是经过完美模拟的临床试验，无需耗费或牺牲哪怕一个活细胞即可进行。由于完全在虚拟环境中开展，这类试验将以难以估量的程度推动医学发展，因为各种假设和理论都可以在没有任何弊端的情况下加以应用。当今的技术根本无法做到这一点。

迄今为止，人道的医学研究只能在现有信息的范围内推进，并且须以任何应用都是为了维持和延长患者生命为前提。计算机模拟临床试验则为更为极端的测试方法打开了大门。如果能够在虚拟环境中完美地映射人体，研究人员就可以施加各种治疗和药物，以研究其短期和长期效果。

在为寻找更有效的药物而每天都有新化合物被发现的时代，这类研究对于快速、准确地证明其符合安全规程以及具备长期有效性是必不可少的。也许我们很快就会进入一个某些药物的发现和投用可以在一周内完成的时代。

数据技术与先进诊断

医疗中心每天在数据基础设施的记录和检索上浪费了多少时间？在医学领域，时间就是生命，更好的技术意味着可以将更多时间用于患者护理。

Live-counter.com 通过推算一段时间内的测量数据（如数据下载和上传趋势以及数据传输速度的波动）来计算整个互联网的假设规模。在撰写本文时，互联网的规模估计为 16.3 泽字节（ZB），即 16.3 万亿 GB，预计到 2020 年这一数字将增至 40 泽字节。

随着技术在医院中的应用日益广泛，无论是记录患者档案，还是为诊断目的对病情相似的患者进行交叉比对，硬件和软件都必须跟上只要医院还在运营就会持续增长的庞大数据量。

量子计算机有望轻松处理海量数据，而且可能带来更多价值。由于量子比特比经典比特能表示更多信息，量子计算将实现快得多的交叉比对。

一位医生可能熟悉若干个研究领域，也可能紧跟每天涌现的新研究。但一台配置完备的量子计算机将能够访问整个数据系统和所有研究领域，并能逐秒分析新出现的研究成果。尽管为您进行实际诊治的医生的直觉也许无法被取代，但无论是在诊断领域还是数据基础设施领域，技术辅助的工作都有很大的发展空间。

预测性医疗

预测性医疗是一项较新但已经存在的技术，必将从量子计算中受益。预测性医疗不应与预防性医疗（筛查、体检、咨询等）相混淆，它利用基因组分析和虚拟重建等技术，提供可用于判断生物学倾向的精确、个性化数据。

更有前景的是，患者档案不仅可以包含 DNA 信息，还可以包含习惯数据，例如患者喜欢的食物种类，或通过可穿戴技术收集的身体活动数据。信息越多越好，因为归根结底，量子计算机或许能够分析每一点信息，从而更好地预测患者的健康需求。

医疗的未来

借助现有技术，医疗技术格局的基础已经建立。当今的许多应用都是通往未来可能性的窗口：更即时、更准确、更高效。与所有依赖技术的事物一样，要等到开发成果转化为在全球使用的有形商业化产品，还需要一段时间。然而，一旦那一天到来，世界或许会变得更像科幻小说，而不像我们所熟知的现实生活。

与我们保持联系

请访问我们的网站 Ever Healthcare 或我们的 Facebook 页面。