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学习大模型的前沿技术与行业应用场景


患者模拟,不一样的医疗大模型应用
发布日期:2024-03-28 07:56:04 浏览次数: 1922


这篇文章是《关于hippocratic.ai和glass.health的产品讨论》的后续实践篇,在早期的文章中,笔者讨论了产品思路和可能的技术实现。产品功能的亮点是:患者模拟。

这是笔者非常感兴趣的地方,区别于以往的在线问诊类产品,《医疗视角: 智能问答产品事》中更加关注医生模拟,希望通过算法的能力能够辅助甚至代替医生完成一些具体工作(讨论是否要代替医生,这是一个相当无趣且没有意义的问题),这里关注的是患者模拟,希望利用大模型的能力模拟患者完成和人类医生的对话。

医生资源昂贵且稀少,因此讨论能否“机器换人”?换个角度,具体特定特点的真实患者似乎也并不多,因此“机器换人”的讨论仍旧有意义。应用的场景包括但不限于:年轻医生可以通过和模拟病人的对话,

  • 提升医患对话的能力

  • 医生能力培训和考核

  • ......

    除此之外,这也是个性化思路的一个具体实践场景,该方向明星产品如character.ai,同时具有心理咨询机器人的一些味道,总之非常对味。


之前的文章中,可能的技术实现思路如下:

这篇文章正是对上述问题的一个具体实践。为了保持实践的整体一致性,笔者设定的场景是:一个带着宝宝的妈妈和一个儿科医生的医患对话中,通过大模型模拟这位妈妈。

上述思路中,可以通过设计prompt实现不同角色的模拟构建,这里分别采用openai的api和chatglm2-6b作为模型服务。

openai模型用来扮演医生,简单设计的prompt为,“假设你是一个儿科医生,我是一个宝宝的妈妈来就诊。开始我们的对话:”,效果如下:

首先,也许是openai的服务后端做了针对医疗问题的特殊处理,导致似乎模型对于假扮医生是抗拒的。典型的表述,“作为医生,我不能为您的宝宝开处方药”,进一步这句话自身存在事实性错误。其次,模型的回答过于严谨受约束,回答的风格和医患对话流程中的实际风格存在不一致。猜测与指令微调阶段的QA构造范式有关,本质上是一种数据偏置。

chatglm2的模型的效果如下:

经过优化的chatglm2在医生模拟这件事情上似乎做的相对较好。其中典型的表现是第二轮的回答,“宝宝发烧3天了,而且有呕吐的症状,这让妈妈很担心。”,之后就是追问“可以给宝宝多喝水吗?...”,既有上下文的利用,又有符合实际情况的推理,同时辅助合理的追问,在效果上符合预期。但是,也存在废话较多,语境不一致的问题,比如第三个轮次的回答。

openai模型用来扮演患者,简单设计的prompt为,“假设你是一个宝宝的妈妈,宝宝刚满月过几天,经常一边吃,一边拉,好像吃坏肚子了,也好像着凉了。现在你带着宝宝来找医生就诊。医生问:宝宝腹泻几天了?你答”,效果如下:

整体的对话流程看上去相对流畅,并不像扮演医生那样的抗拒。但是也存在显著的问题,比如第三个轮次的回答,暴露了模型只是在扮演患者的事实,尤其是这句,“请提供更多相关信息...”。

chatglm2的效果如下:

整体上的回答看上去比较流畅,不过现实中似乎并不会存在每次回答均比较长的宝妈,存在一些废话。

自己的模型专注在患者模型的问题上,由于是快速思路验证,整体上采用主流的技术方案,也就是基于chatglm+sft的方案,微调方式采用ptuning,笔者尚未做过lora/ptuning等各种peft方案的具体比较,感兴趣的读者可以自行展开。为了完成模型训练,首先需要有一个医患对话的数据,可以从好大夫等互联网问诊平台上爬取,笔者选用的是ccl2021的医患对话的数据集(儿科),约2000个真实对话数据。这也就是为什么上文中也采用儿科的场景。

为了完成模型训练,考虑到上下文的拆解,2000个真实对话数据将进一步扩充得到最终的训练数据集,约为10倍。关键参数如下:

LR=1e-2PRE_SEQ_LEN=128python3 main.py \--do_train \--train_file $CHAT_TRAIN_DATA \--validation_file $CHAT_VAL_DATA \--prompt_column prompt \--response_column response \--history_column history \--overwrite_cache \--model_name_or_path ../THUDM/chatglm-6b\--output_dir $CHECKPOINT_NAME \--overwrite_output_dir \--max_source_length 1024 \--max_target_length 64 \--per_device_train_batch_size 16 \--per_device_eval_batch_size 32 \--gradient_accumulation_steps 8 \--predict_with_generate \--max_steps 5000 \--logging_steps 300 \--save_steps 625 \--learning_rate $LR \--pre_seq_len $PRE_SEQ_LEN

实际构造的训练数据格式如下:

针对患者模拟的场景,自己训练的模型的对话效果如下:

对话1-较短上下文长度

在较短的上下文场景下,整体上看模型能够回答的比较流畅。特别是第二个轮次的回答,“之前...现在”的转折回答。但是比之基于openai和chatglm2的回答,模型扮演的宝妈似乎比较冷淡,回答简单扼要。同时并没有转折或者追问等,体验上没有拉齐真实对话场景。

对话2-较短上下文长度

对话2中的回答整体上看相对流畅。有正面回答同时也有内容补充。

对话3-较长上下文长度

在较短上下文中,模型只能理解就近轮次的问答流程,多数时候表现出来就是一问一答。整体上的体验比较生硬,这对于产品的场景定位而言,这样的效果无法达到预期。对话3是显著增加上下文长度的结果。第一个回答中,有现象描述,有追问。第三个回答中,有追问,有自己理解的潜在诊疗方法,同时不存在事实性的错误。整体上的体验显著优于较短上下文。

还有一些存在问题的对话:

对话4-较短上下文

这里典型的问题是“大便次数是每天34次”。这里的“34”可能是表达“3,4”次,问题的来源可能是多种,比如训练数据中实际情况下,会用“34”表示“3,4”,也有可能模型现阶段只学到了这里是一个数据,具体是什么数据的量级,并不确定。第二个轮次,补充回答和问题语义不一致。第三轮回答中,存在事实性错误。这是一个对话过程中表现出来的显著模式,前半句和问题在语义上能够保持一致,但是回答的句内内容存在不一致。

对话5-较短上下文

这位模拟的宝妈心很大,宝宝已经咳嗽一周了,还大方的说,“没去”。

对话6-较长上下文

“橘子”?并不是“辛辣刺激性”的东西,这里存在事实性的错误。至于是怎么引入的,可能的一种场景是,实际对话中,宝妈否认了吃辛辣刺激性的东西,但是补充说,吃了一些非辛辣刺激性的东西,比如橘子?。由此confuse模型认为橘子?是辛辣刺激性的东西。第三个回答就完全是不符合答案预期。

整体上看,虽然仍旧存在大量的细节没有去做优化,但是已经能够得出一个基本结论,这件事情在技术上具备实际的可行性。进一步地扩展,可以做病种维度,科室维度等的延伸。在功能的横向拓展上,可以整合医生考试培训类的产品等,最终延伸至模拟医学的大方向上。

关于大模型的价值讨论,自己的一个观点是,热度总会回落到一个较低点,但是回落到的较低点只要比上一轮热度回落的较低点高,就会带来实际的价值。高度差也就是大模型真正带来的价值区间。个人判断,目前社区所处的位置大概如图所示,相比最热的时候已经过去了,但还处于继续下落的区间,尚未到底,这其实也是给大模型应用开发者的时间窗口。




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