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云計(jì)算醫(yī)療大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)研究
醫(yī)療信息化的快速發(fā)展會(huì)令醫(yī)療數(shù)據(jù)的規(guī)模不斷變大，云計(jì)算現(xiàn)已被大量的組織和機(jī)構(gòu)所使用，云計(jì)算平臺(tái)已經(jīng)形成了多種服務(wù)模式，包括為個(gè)人、組織、企業(yè)或是學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)等提供云服務(wù)的商業(yè)模式。下面小編準(zhǔn)備了關(guān)于云計(jì)算醫(yī)療大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)的文章，提供給大家參考!
1 醫(yī)療大數(shù)據(jù)
1.1醫(yī)療大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生
隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展和不斷普及，云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)也快速興起，數(shù)據(jù)正在以一個(gè)前所未有的速度累積和擴(kuò)張，一個(gè)屬于大數(shù)據(jù)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，各種研究部門(mén)以及機(jī)構(gòu)都已經(jīng)將目光放在大數(shù)據(jù)的問(wèn)題上。大數(shù)據(jù)通常是指一些龐大的數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)集在進(jìn)行采集、管理或者處理時(shí)所消耗的時(shí)間超過(guò)可容忍時(shí)間。大數(shù)據(jù)的概念在強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)規(guī)模和多樣性的同時(shí)，也考慮到了產(chǎn)生和變化的速度以及確定性。大數(shù)據(jù)不單單是一項(xiàng)單純的新技術(shù)，而是將引領(lǐng)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的又一項(xiàng)顛覆性的革新技術(shù)。據(jù)相關(guān)預(yù)測(cè)，中國(guó)的大數(shù)據(jù)市場(chǎng)將在2012-2016年增長(zhǎng)5倍，其中，醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)將是其中占據(jù)份額最多的行業(yè)之一。
目前我國(guó)的醫(yī)療信息化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，各類(lèi)醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的信息系統(tǒng)以及數(shù)字醫(yī)療設(shè)備和儀器的廣泛應(yīng)用使醫(yī)療數(shù)據(jù)呈爆炸性增長(zhǎng)，這些數(shù)據(jù)資源是非常有價(jià)值的醫(yī)療衛(wèi)生信息，他們對(duì)疾病的診斷，治療，研究有很大的價(jià)值，醫(yī)療費(fèi)用控制。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)量的快速增長(zhǎng)，使醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)迎來(lái)了屬于自己的大數(shù)據(jù)時(shí)代，對(duì)這些醫(yī)療大數(shù)據(jù)的創(chuàng)新性管理和應(yīng)用，將給生命科學(xué)和醫(yī)療領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)革命。
醫(yī)療大數(shù)據(jù)主要來(lái)自于包括臨床醫(yī)學(xué)、疾病監(jiān)控、醫(yī)學(xué)研究、制藥企業(yè)、費(fèi)用管理、生物信息、健康管理、社交網(wǎng)絡(luò)等方面，如何利用這些海量醫(yī)療信息來(lái)更好地為醫(yī)療行業(yè)服務(wù)已被更多的研究人員和機(jī)構(gòu)所關(guān)注。大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨無(wú)疑會(huì)對(duì)我國(guó)醫(yī)療信息化建設(shè)起到巨大的推動(dòng)作用，醫(yī)療大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)將解決以往無(wú)法解決的一些難點(diǎn)和問(wèn)題，如何利用好大數(shù)據(jù)技術(shù)并且讓其充分發(fā)揮作用是今后相關(guān)科研工作者研究的重點(diǎn)。
1.2醫(yī)療大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)
醫(yī)療大數(shù)據(jù)有以下幾個(gè)主要特征：
1)數(shù)據(jù)巨量化
每家醫(yī)療機(jī)構(gòu)每天的患者都有可能擁有上萬(wàn)人，而每個(gè)地區(qū)可能包含上百家醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及上百萬(wàn)人口，這些患者的病歷數(shù)據(jù)都需要至少記錄60年。而隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展，各種先進(jìn)的醫(yī)療儀器不斷被發(fā)明，這些儀器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也十分巨大。
2)服務(wù)實(shí)時(shí)性
醫(yī)療大數(shù)據(jù)不同于其他大數(shù)據(jù)，一般需要進(jìn)行大量的在線(xiàn)分析和實(shí)時(shí)處理。
3)存儲(chǔ)形式多樣化
醫(yī)療大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的格式是多種多樣的，如一些數(shù)據(jù)表、化驗(yàn)結(jié)構(gòu)等是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，而醫(yī)生的手寫(xiě)病歷、文本、影像等為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
4)高價(jià)值性
醫(yī)療數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的價(jià)值巨大，對(duì)各國(guó)的疾病防控、藥物研發(fā)以及健康保健都有著十分巨大的作用。 根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，目前的醫(yī)療行業(yè)里，一張CT普通掃描的圖像文件大小就超過(guò)150MB;―個(gè)基因組序列文件包含約750MB的數(shù)據(jù);標(biāo)準(zhǔn)病理圖包含的數(shù)據(jù)量就更大，甚至接近5GB。如果將這些數(shù)據(jù)大小乘以人口基數(shù)以及人的平均壽命的話(huà)，僅僅是一個(gè)社區(qū)醫(yī)院所要累積的數(shù)據(jù)量，就高達(dá)TB甚至PB數(shù)量級(jí)，而且其中還包含了各種圖像、視頻等非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，而其他大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)量就更加龐大。
因此，如何能快速地在海量的醫(yī)療大數(shù)據(jù)中提取到有用信息正成為各企業(yè)以及研究機(jī)構(gòu)的戰(zhàn)略性發(fā)展方向，通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘分析，得到有價(jià)值的信息，將對(duì)未來(lái)的疾病管理、控制、治療以及研究等方面都有著非常重要的意義。
2 云計(jì)算
2.1云計(jì)算的定義
云計(jì)算有很多的定義。下面給出一個(gè)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所提出的改進(jìn)定義。云計(jì)算是一種模型，它可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地、便捷、隨需應(yīng)變地從可配置的計(jì)算資源共享池中獲取所需的資源，資源能夠快速提供并釋放，使管理資源的工作量或與服務(wù)提供商的交互減小到最低限度。云計(jì)算模式有五大主要特征：
1)用戶(hù)可以利用任何服務(wù)提供者的現(xiàn)有計(jì)算資源，包括處理能力、儲(chǔ)存空間、或是應(yīng)用程序等等，而不需要人工交互。
2)任何標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)這些計(jì)算資源。
3)服務(wù)提供者的計(jì)算資源可以被合并起來(lái)提供服務(wù)，而這些合并的資源可能分布在各地的多個(gè)數(shù)據(jù)中心。同時(shí)，供應(yīng)商的計(jì)算資源可以被多個(gè)用戶(hù)分享使用。這些計(jì)算聲�]可以按需、動(dòng)態(tài)地分配給用戶(hù)，通常，用戶(hù)也無(wú)須考慮地理位置，世界上任何地方的用戶(hù)都可以使用這些計(jì)算資源。
4)用戶(hù)可以彈性利用這些計(jì)算資源，一個(gè)用戶(hù)可以在需要時(shí)申請(qǐng)更多資源，而不再需要后可以釋放它們。從用戶(hù)角度來(lái)看，這些資源是無(wú)限的，而用戶(hù)只需要為他們使用過(guò)的資源付費(fèi)。
5)云計(jì)算系統(tǒng)是一個(gè)自適應(yīng)系統(tǒng)，它可以自動(dòng)平衡負(fù)載并且優(yōu)化資源的利用。用戶(hù)可以監(jiān)控資源的使用從而令賬單透明化。
2.2云計(jì)算的獨(dú)特特征
2.2.1云計(jì)算有五個(gè)主要特征：
1)提供者不但要投資建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施，還要進(jìn)行維護(hù)。
2)基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商提供的服務(wù)會(huì)被很多用戶(hù)分享。
3)用戶(hù)按需獲得服務(wù)。
4)提供的服務(wù)是彈性且可擴(kuò)展的，換句話(huà)說(shuō)，用戶(hù)可以按需獲得一個(gè)無(wú)限的服務(wù)。
5)用戶(hù)只為他使用過(guò)的資源買(mǎi)單。
6)供應(yīng)商提供特定的服務(wù)質(zhì)量保證。
2.2.2由于計(jì)算的特殊性質(zhì)，云計(jì)算還有五個(gè)主要需求：
1)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該是動(dòng)態(tài)的、虛擬的。即基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該根據(jù)使用者不同的應(yīng)用和特殊的要求采用不同的“化身”。
2)當(dāng)應(yīng)用程序作為一項(xiàng)提供的服務(wù)時(shí)，應(yīng)用程序的咨詢(xún)也同時(shí)作為服務(wù)供應(yīng)商的一部分工作。這往往不是傳統(tǒng)供應(yīng)商的鮮明特征。
3)一旦應(yīng)用程序被使用，供應(yīng)商和用戶(hù)之間需要建立起一個(gè)雙向的連接，以便于處理程序中的錯(cuò)誤以及提供咨詢(xún)服務(wù)。
4)供應(yīng)商有義務(wù)保證用戶(hù)數(shù)據(jù)和程序的安全。
5)由于供應(yīng)商的計(jì)算機(jī)以及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存位置的國(guó)際性，目前沒(méi)有相關(guān)法律適用于處理云計(jì)算供應(yīng)商及用戶(hù)相關(guān)的糾紛。
2.3按服務(wù)類(lèi)型的分類(lèi)
云計(jì)算按照服務(wù)類(lèi)型分類(lèi)主要有以下三種。
2.3.1基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IasS)
在這類(lèi)服務(wù)中，供應(yīng)商主要提供數(shù)據(jù)中心服務(wù)，包括計(jì)算機(jī)服務(wù)舉、儲(chǔ)存服務(wù)器、通信基礎(chǔ)設(shè)施，用戶(hù)可以在其上層部署和運(yùn)行任何軟件。數(shù)據(jù)中心包括安全建筑的硬件配置、不間斷電力供應(yīng)、空調(diào)以及不間斷通信設(shè)備，用戶(hù)也可以部署他們自己的應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)，供應(yīng)商只負(fù)責(zé)提供硬件組件。由于不同的用戶(hù)需要在云端安裝不同的操作系統(tǒng)及軟件，所以需要供應(yīng)商根據(jù)用戶(hù)需求分層部署軟件，仿照硬件的運(yùn)行模式，這就是我們所說(shuō)的虛擬化。又由于多個(gè)用戶(hù)可能同時(shí)使用服務(wù)器且所使用的操作系統(tǒng)可能不同，這就需要服務(wù)器可以提供多個(gè)虛擬機(jī)以供用戶(hù)使用，這些都由被稱(chēng)作超級(jí)管理程序的軟件控制。IasS可以給多個(gè)獨(dú)立的用戶(hù)提供基礎(chǔ)設(shè)施的共享使用。普通的IasS公司通過(guò)提供應(yīng)用程序接口給用戶(hù)，以便于其使用，同時(shí)IasS也可以同它的用戶(hù)簽訂服務(wù)器級(jí)協(xié)議。最早的IasS供應(yīng)商是亞馬遜的EC2，其他的供應(yīng)商包括Backspace和IBM等，都向用戶(hù)提供滿(mǎn)足他們需求的虛擬系統(tǒng)。
2.3.2平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)
這一項(xiàng)服務(wù)是建立在IasS之上，去除掉軟硬件的基礎(chǔ)設(shè)施，這項(xiàng)服務(wù)提供了包括操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)環(huán)境以及開(kāi)發(fā)工具等。換句話(huà)說(shuō)，這項(xiàng)服務(wù)迎合了用戶(hù)所有關(guān)于系統(tǒng)程序開(kāi)發(fā)環(huán)境的需求，包括微軟的.NET或者UNIX開(kāi)發(fā)環(huán)境等等。這類(lèi)服務(wù)供應(yīng)商包括微軟Windows Azure，亞馬遜的Web Services，IBM的SmartCloud，以及Google的App Engine。
2.3.3軟件即服務(wù)(SaaS)
SaaS是一種通過(guò)Internet提供軟件的模式，供應(yīng)商將用戶(hù)需求的應(yīng)用軟件部署在自己的基礎(chǔ)設(shè)施上，客戶(hù)可以通過(guò)連接互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，電子郵件就是SaaS服務(wù)的早期典范。同時(shí)還有一些第三方軟件可以在云端運(yùn)行以管理用戶(hù)關(guān)系、納稅申報(bào)、銷(xiāo)售管理等等，同時(shí)還有其他各種各樣的常見(jiàn)軟件，包括文字處理、電子表格以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理等等部署在云端。
2.4 按服務(wù)方式分類(lèi)
按照部署與訪(fǎng)問(wèn)的方式，云平臺(tái)也被分為如下幾類(lèi)：
2.4.1 公有云
公有云是指供應(yīng)商的計(jì)算資源可以提供給任何用戶(hù)使用，這類(lèi)云平臺(tái)通常位于供應(yīng)商的所在地并且由供應(yīng)商控制，所以基礎(chǔ)設(shè)施會(huì)被很多用戶(hù)所共享。公有云一般有免費(fèi)以及付費(fèi)兩種，例如Google就通過(guò)公有云提供免費(fèi)的儲(chǔ)存空間、辦公軟件以及電子郵件，而亞馬遜的EC2則是付費(fèi)的公有云。
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