云计算的来临对医疗信息系统的影响

      云计算在最近几年中逐渐成为一个大家青睐的词汇,云计算为社会带来的效益和便利是大家有目共睹的。各大网站以及IT巨头都争相研发云计算服务器。云计算是什么?它会给我们的生活带来什么样的便利?它的优势在哪?云计算又能为医疗信息系统带来什么样的发展动力呢?

首先让我们揭开云计算的神秘面纱。云计算分狭义与广义两种:  

  狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源(硬件、平台、软件)。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的,并且可以随时获取,按需使用,随时扩展,按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施。

  广义云计算是指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的,也可以是任意其他的服务。

  解释:

  这种资源池称为“云”。“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源,通常为一些大型服务器集群,包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等等。云计算将所有的计算资源集中起来,并由软件实现自动管理,无需人为参与。这使得应用提供者无需为繁琐的细节而烦恼,能够更加专注于自己的业务,有利于创新和降低成本。

  有人打了个比方:这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通,就像煤气、水电一样,取用方便,费用低廉。最大的不同在于,它是通过互联网进行传输的。

  云计算是并行计算(Parallel Computing)、分布式计算(Distributed Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展,或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算是虚拟化(Virtualization)、效用计算(Utility Computing)、IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进并跃升的结果。

  总的来说,云计算可以算作是网格计算的一个商业演化版。早在2002年,我国刘鹏就针对传统网格计算思路存在不实用问题,提出计算池的概念:“把分散在各地的高性能计算机用高速网络连接起来,用专门设计的中间件软件有机地粘合在一起,以Web界面接受各地科学工作者提出的计算请求,并将之分配到合适的结点上运行。计算池能大大提高资源的服务质量和利用率,同时避免跨结点划分应用程序所带来的低效性和复杂性,能够在目前条件下达到实用化要求。”如果将文中的“高性能计算机”换成“服务器集群”,将“科学工作者”换成“商业用户”,就与当前的云计算非常接近了。

  云计算具有以下特点:

  (1) 超大规模。“云”具有相当的规模,Google云计算已经拥有100多万台服务器, Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。

     (2) 虚拟化。云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”,而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行,但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机,就可以通过网络服务来实现我们需要的一切,甚至包括超级计算这样的任务。

云计算为我们使用网络提供了几乎无限多的可能

  为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间,也为我们完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。想像一下,当你驾车出游的时候,只要用手机连入网络,就可以直接看到自己所在地区的卫星地图和实时的交通状况,可以快速查询自己预设的行车路线,可以请网络上的好友推荐附近最好的景区和餐馆,可以快速预订目的地的宾馆,还可以把自己刚刚拍摄的照片或视频剪辑分享给远方的亲友……

  离开了云计算,单单使用个人电脑或手机上的客户端应用,我们是无法享受这些便捷的。个人电脑或其他电子设备不可能提供无限量的存储空间和计算能力,但在“云”的另一端,由数千台、数万台甚至更多服务器组成的庞大的集群却可以轻易地做到这一点。个人和单个设备的能力是有限的,但云计算的潜力却几乎是无限的。当你把最常用的数据和最重要的功能都放在“云”上时,我们相信,你对电脑、应用软件乃至网络的认识会有翻天覆地的变化,你的生活也会因此而改变。

  互联网的精神实质是自由、平等和分享。作为一种最能体现互联网精神的计算模型,云计算必将在不远的将来展示出强大的生命力,并将从多个方面改变我们的工作和生活。无论是普通网络用户,还是企业员工,无论是IT管理者,还是软件开发人员,他们都能亲身体验到这种改变。

  (3) 高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性,使用云计算比使用本地计算机可靠。云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心,用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。

  很多人觉得数据只有保存在自己看得见、摸得着的电脑里才最安全,其实不然。你的电脑可能会因为自己不小心而被损坏,或者被病毒攻击,导致硬盘上的数据无法恢复,而有机会接触你的电脑的不法之徒则可能利用各种机会窃取你的数据。此前轰动一时的“艳照门”事件据报道不也是因为电脑送修而造成个人数据外泄的吗?

  反之,当你的文档保存在类似 Google Docs 的网络服务上,当你把自己的照片上传到类似 Google Picasa Web 的网络相册里,你就再也不用担心数据的丢失或损坏。因为在“云”的另一端,有全世界最专业的团队来帮你管理信息,有全世界最先进的数据中心来帮你保存数据。同时,严格的权限管理策略可以帮助你放心地与你指定的人共享数据。这样,你不用花钱就可以享受到最好、最安全的服务,甚至比在银行里存钱还方便。

     (4) 通用性。云计算不针对特定的应用,在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用,同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。

云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。

  大家不妨回想一下,你自己的联系人信息是如何保存的。一个最常见的情形是,你的手机里存储了几百个联系人的电话号码,你的个人电脑或笔记本电脑里则存储了几百个电子邮件地址。为了方便在出差时发邮件,你不得不在个人电脑和笔记本电脑之间定期同步联系人信息。买了新的手机后,你不得不在旧手机和新手机之间同步电话号码。

  对了,还有你的 PDA 以及你办公室里的电脑。考虑到不同设备的数据同步方法种类繁多,操作复杂,要在这许多不同的设备之间保存和维护流行的一份联系人信息,你必须为此付出难以计数的时间和精力。这时,你需要用云计算来让一切都变得更简单。在云计算的网络应用模式中,数据只有一份,保存在“云”的另一端,你的所有电子设备只需要连接互联网,就可以同时访问和使用同一份数据。

  仍然以联系人信息的管理为例,当你使用网络服务来管理所有联系人的信息后,你可以在任何地方用任何一台电脑找到某个朋友的电子邮件地址,可以在任何一部手机上直接拨通朋友的电话号码,也可以把某个联系人的电子名片快速分享给好几个朋友。当然,这一切都是在严格的安全管理机制下进行的,只有对数据拥有访问权限的人,才可以使用或与他人分享这份数据。

  (5) 高可扩展性。“云”的规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模增长的需要。

  (6) 按需服务。“云”是一个庞大的资源池,你按需购买;云可以象自来水,电,煤气那样计费。

  (7) 极其廉价。由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云,“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本,“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升,因此用户可以充分享受“云”的低成本优势,经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。

云计算可以彻底改变人们未来的生活,但同时也要重视环境问题,这样才能真正为人类进步做贡献,而不是简单的技术提升。 

 

  另外云计算还分有几大形势,InfoWorld网站同数十家公司、分析家和IT用户讨论出了云计算的几大形式:

  1.SAAS(软件即服务)

  这种类型的云计算通过浏览器把程序传给成千上万的用户。在用户眼中看来,这样会省去在服务器和软件授权上的开支;从供应商角度来看,这样只需要维持一个程序就够了,这样能够减少成本。Salesforce.com是迄今为止这类服务最为出名的公司。SAAS在人力资源管理程序和ERP中比较常用。 Google Apps和Zoho Office也是类似的服务

  2.实用计算(Utility Computing

  这个主意很早就有了,但是直到最近才在Amazon.com、Sun、IBM和其它提供存储服务和虚拟服务器的公司中新生。这种云计算是为IT行业创造虚拟的数据中心使得其能够把内存、I/O设备、存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池来为整个网络提供服务。

  3.网络服务

  同SAAS关系密切,网络服务提供者们能够提供API让开发者能够开发更多基于互联网的应用,而不是提供单机程序。

  4.平台即服务

  另一种SAAS,这种形式的云计算把开发环境作为一种服务来提供。你可以使用中间商的设备来开发自己的程序并通过互联网和其服务器传到用户手中。

  5.MSP(管理服务提供商)

  最古老的云计算运用之一。这种应用更多的是面向IT行业而不是终端用户,常用于邮件病毒扫描、程序监控等等。

  6.商业服务平台

  SAAS和MSP的混合应用,该类云计算为用户和提供商之间的互动提供了一个平台。比如用户个人开支管理系统,能够根据用户的设置来管理其开支并协调其订购的各种服务。

  7.互联网整合

    将互联网上提供类似服务的公司整合起来,以便用户能够更方便的比较和选择自己的服务供应商。

    第二个问题,云计算的优势

    云计算的发展不是没有道理的,它能登上IT界的舞台,并且迅速走红时有很多原因的。

    五个主要原因使得分布式计算必然会越来越普遍,逐渐发展成主流的计算模式而取代集中式的大型计算机:

  1、现在分布式系统的第一个原因就是因为他具有比集中式系统更好的性能价格比。你不要花几十万美元就能获得高效能计算。

  2、多数应用本身就是分布式的。如工业企业应用,管理部门和现场不在同一个地方。

  3、高可靠性。冗余不仅是生物进化的必要条件,而且也是信息技术。现代分布式系统具有高度容错机制,控制核反应堆主要采用分布式来实现高可靠性。

  4、可扩展性。买一台性能更高的大型机,或者再买一台性能相同的大型机的费用都比添加几台PC的费用高得多。

  5、高度灵活性。能够兼容不同硬件厂商的产品,兼容低配置机器和外设而获得高性能计算。

  粗略地计算,目前的个人计算机每个CPU芯片的处理能力是200MIPS,就是每秒种执行200M也就是两亿次指令,而最近Yahoo!公司报道他们已经实现了有一万个节点(node)就是一万台PC计算机连接的分布式系统,总的处理能力是 2,000,000MIPS,最快的芯片也达不到这个速度,因为在一定面积上设计的芯片的速度是存在一个极限的,不可逾越。而当前世界著名的超级计算机所谓的TOP500,达到每秒几百万亿次指令执行,都是采用分布式设计的,世界第一的IBM BlueGene超级计算机采用了32部机架,每部机架部署有768个PowerPC440 CPU。顺便说一句,这TOP500基本都是使用Linux操作系统的!现在社会和家庭拥有的个人计算机就是PC,只有30%的计算能力被利用,甚至更低,而其余70%的实际上是被闲置的,这些闲置的计算机资源和计算能力只有通过分布式系统才能得到有效的利用,这样可以大大提高一个国家的计算能力,而计算能力是衡量一个国家国力和科学研究能力的指标,这一点现在还没有被国人充分认识到。一个国家和地区的计算能力现在已经成为一种重要的战略资源,不亚于石油和其他战略物资的重要性。云计算就是把普通的服务器或者个人计算机连接起来以获得超级计算机也叫高性能和高可用性计算机的功能,但是成本更低。这在世界上也是个先进的项目。云计算模式必定能大大提高我国科学计算机和商业计算能力,使得我国经济竞争力大大提升。美国和欧洲有许多社会分布的分布式计算系统,他们动员和使用这些社会计算能力进行人类基因组学(Genomics)的研究、天文学问题研究、数学难题研究以及其他的科学问题研究。去年的一个研究报告估计我国个人计算机PC保有量接近两亿台。

    按照计算机操作系统的宗师Andrew S. Tanenbaum(AST)给分布式系统的的定义:“分布式系统是这样的系统,它运行在不具有共享内存的多台机器上,但在用户的眼里却像是一台计算机”。(引自《现代操作系统》,机械工业出版社,1999年中文版)。它的目标是让每个用户感觉联网的计算机是一个分时系统——就像使用个人计算机一样 ——而不是一个由许多计算机联合起来的集体,即使由五个节点组成的分布式系统也应该让用户感觉自己是在使用一台价值20万美元的大型计算机,不寻常的感觉是处理速度提高了许多,别的没有什么不同。例如,这里有一个简单的例子,在机器A的用户要使用安装在机器B上用户的目录里的文件,A用户要使用远程登录命令rlogin B登录到机器B的目录上,那么这就不是一个真正的分布式系统,因为用户A意识到了另外一台机器的存在,分布式系统必须要做到,用户A登录到一个目录上的时候不知道自己是在本地机器上还是在远程机器上的目录上,对于用户A来说机器B是透明的,这就是分布式系统设计时考虑的“透明性”要求。其他有关的问题包括:分布式文件系统的问题,目录和文件访问机制以及一致性问题,分布式系统进程的通信问题等等。目前的云计算严格说还没有到达真正的分布式计算的语义学水平。

     由此可见,云计算的迅猛发展是必然的,是信息爆炸的社会所必须的。

    我国的云计算发展也是相当迅速,虽然“云计算”这个概念率先由国外提出,但随着我国在科技领域的快速成长,“云计算”现在的发展也异常迅猛。2008年5月10日,IBM在中国无锡太湖新城科教产业园建立的中国第一个云计算中心投入运营。2008年6月24日,IBM在北京IBM中国创新中心成立了第二家中国的云计算中心——IBM大中华区云计算中心。2008年11月28日,广东电子工业研究院与东莞松山湖科技产业园管委会签约,广东电子工业研究院将在东莞松山湖投资2亿元建立云计算平台。    我国企业创造的“云安全”概念,在国际云计算领域独树一帜。云安全通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测,获取互联网中木马、恶意程序的流行信息,推送到服务端进行自动分析和处理,再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。  云安全的策略构想是:使用者越多,每个使用者就越安全,因为如此庞大的用户群,足以覆盖互联网的每个角落,只要某个网站被挂马或某个新木马病毒出现,就会立刻被截获。 云安全的发展像一阵风,瑞星、趋势、卡巴斯基、MCAFEE、SYMANTEC、江民科技、PANDA、金山、360安全卫士、卡卡上网安全助手等都推出了云安全解决方案。瑞星基于云安全策略开发的2009新品,每天拦截数百万次木马攻击,其中1月8日更是达到了765万余次。势科技云安全已经在全球建立了5大数据中心,几万部在线服务器。2008年11月25日,中国电子学会专门成立了云计算专家委员会,聘任中国工程院院士李德毅为主任委员,聘任IBM大中华区首席技术总裁叶天正、中国电子科技集团公司第十五研究所所长刘爱民、中国工程院院士张尧学、Google全球副总裁/中国区总裁李开复、中国工程院院士倪光南、中国移动通信研究院院长黄晓庆六位专家为副主任委员,聘任国内外30多位知名专家学者为专家委员会委员。

    今年的5月22日,首届云计算大会在京召开。中国电子学会云计算专家委员会成立。此次大会将云计算的神秘面纱想公众揭示,让大众了解了什么是云计算,而且也讲云计算在中国有了理论的平台。为云计算在中国的发展提供了良好的环境。

    最后,来看看云计算到底能为医疗信息系统带来什么样的变化。其实云计算作为一个新概念出现,目前云计算与医疗信息结合的话题还比较少,在我国基本处于空白阶段。但相信在不久的将来云计算技术一定可以运用到医疗信息系统中去。

    今年年初,中央下定决心要实行新一轮的医疗改革。温总理在《政府工作报告》中指出“医疗体制改革要实现人人享有基本医疗卫生服务”。新医改的第十四条也明确提到:“加快医疗卫生信息系统的建设,以建立居民健康档案为重点,构建乡村和社区卫生信息网络平台……。这足以看出政府对医疗信息的重视程度。

    那么如何响应国家号召,建立以患者为中心的信息共享平台呢?医学界专家在参照欧美医疗方面的经验后给出了答案:建立区域医疗信息网络是对医疗卫生信息化的再一次拔高!

    建设区域医疗协同系统最主要的是“统筹规划”,相关政府职能机构应该积极将医疗改革的方向和目标以及区域卫生信息化发展需求结合在一起,这将会使医疗卫生信息化建设的意义提升到战略的高度。

    那么人们应该从哪里着手建立区域医疗协同系统呢?IBM全球副总裁兼IBM中国开发中心总经理王阳博士这样说:“建立区域医疗信息网络有两个技术点。一是开放的电子健康档案系统(EHR),海量的数据要求它的存储和分析功能必须强大;二是区域病人检索系统(EMPR),它可以有效管理每个病人的信息。”

    这说起来简单,但做起来却绝非易事。就像有人说,医疗行业拥有世界上最为复杂的业务逻辑。而孕育这些逻辑的解决方案则会面临一些挑战。例如上面所说的电子健康档案系统,它具备海量数据、存储周期长、实时性强、利用率高等特点,同时还要满足远程医疗的条件。如何满足这些要求呢?这就需要一种全新的平台为它服务。有专家提出或许基于Internet的云计算平台将会在其中发挥作用。

    毫无疑问,“云计算”已经成为当今IT界乃至全球商界最为津津乐道的一个新概念,即使金融危机正在不断摧残日渐脆弱的投资信心,而在医疗信息化方面它的作用可能会更加凸显。

    眼下全球对医疗信息化的疯狂追逐好似已经演变成19世纪的“淘金热”。充分利用互联网技术胜出的奥巴马是个IT技术迷,他曾透露过一项雄心勃勃的计划,要让每一个美国儿童通过互联网查询到各医院的流行资料。与云计算在美国成熟的发展相比,国内还仅仅停留在对概念的认知阶段,远远未能达到打造一条完整产业链的地步。但中国政府却在这次浪潮中给了云计算这样一个展示自己实力的机会。

    现在中国政府在不遗余力地推进以电子病例为先导的智能医疗系统,帮助医疗行业对海量数据进行管理、整合和处理。虽然医疗行业受成本和体制等诸多因素限制,虽然中国没有像欧美一样具备完善的大型数据中心,但也正是在其IT基础建设还在急速发展、对新技术有着强大需求的时候,很可能实现飞跃,甚至后来居上。

    如此看来,云计算平台也许将会对医疗行业有巨大影响。但是不能质疑的是对于医疗系统中的IT服务,新技术可以使区域中的医院分享病人资料,不管这个病人是在国内还是在国外。医务人员可以从互联网激活的设备上去获取这些信息,而不需要安装任何软件。病人的电子医疗记录或检验信息都存储在中央服务器中,可以全球索取,而不在某个医院单独的IT系统中。这将形成各医院患者信息大联合的景象。

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