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提升醫療品質 Bigtera協助建構智慧心電雲端解決方案

應用案例2020-05-29

人工智慧等 IT 新技術的引進,可以有效提升診斷效率與精準度,讓醫生能將更多精力投入在疑難雜症的診療工作中,進而提升醫療品質。Bigtera 深耕精準醫療領域,與合作夥伴及相關研究單位緊密合作,以巨量儲存系統及人工智慧運算平台為基礎,以心電圖自動化智慧診療為切入點,建構出一套智慧心電雲端解決方案。

合理分配資源 - 深入挖掘巨量心電圖資料

心電圖診療技術具有價格親民、非侵入、無副作用、普及率高、臨床價值顯著等特性,且具有人群差異性特徵,這些臨床資料中心蘊含了巨大的價值,而隨著人工智慧技術的快速發展,也使得從既有巨量心電圖資料中挖掘價值並回饋給現有醫療體系成為可能。Bigtera 智慧心電雲端解決方案,提供了一套完整的基礎架構,使得研究人員與一線臨床醫生可以在此一平台上相互合作,完成資源高效整合及研究成果快速移轉的良性循環。

智慧心電雲透過將運算伺服器、儲存伺服器、GPU 伺服器、網路設備等硬體資源虛擬化處理後形成基礎架構資源池,為巨量心電圖庫提供儲存資源,為基於巨量心電圖資料的挖掘演算法提供高效能運算資源調度平台,為相關的研究人員提供安全統一的資料與運算資源使用界面,為基於該平台產生的知識成果與服務提供外部存取與使用的資源支撐。

智慧心電雲端平台讓使用者可以依照需求申請資源,自助配置運算環境及儲存資源,針對平台內的資料進行研究。研究成果也可以直接透過該平台以服務的方式提供給外部使用者。專門設計的維護監控與計費審計功能,使得平台維護/營運工作更有效率,也能夠讓平台服務供應商以及提供知識成果的研究團體與個人在該平台上獲得相應的收益,進而全面啟動整個圍繞該平台的生態。

在整套系統中,租戶管理員可以透過入口網站,經由應用安全閘道,對運算資源與儲存空間進行配置管理。最終使用者可以透過雲端桌面或行動端存取,根據管理員的配置策略,使用系統中的各種資源,並向系統提交任務或搜尋相關結果。而支援雲端桌面、行動微服務、巨量心電圖資料以及高效能運算時的高效能儲存空間均由智慧心電雲端平台統一管理。實體上鬆散耦合的各種資源以及策略,在一套平台上有系統地整合在一起。

完整儲存架構 - 三大核心功能並行

作為智慧心電雲端平台方案的重要參與者,Bigtera 為該方案提供了 3 個核心能力。

巨量心電圖資料儲存與管理能力:

  • 超高效能全快閃記憶體統一儲存資源池:在智慧心電雲端平台上,知識的挖掘與發現是核心。而基於巨量心電圖資料的知識挖掘離不開目前蓬勃發展的 AI 技術以及大數據分析技術。這些技術、演算法或引擎,都需要快速存取相關資料。Bigtera 為 CPU/GPU 運算集群提供了低延遲、超高效能的全快閃記憶體儲存資源池,僅 24 顆 SSD 就可達 100 萬次 IOPS,延遲低於 0.5ms,頻寬可達 100Gbps;完全可以滿足心電雲端演算法引擎運算時對資料存取效率的苛刻要求
  • 巨量非結構化資料儲存資源池:除了全快閃記憶體儲存資源池外,Bigtera 同時也為巨量心電圖資料提供了幾乎可無限橫向擴充的巨量儲存資源池。該資源池支援物件儲存、檔案系統、區塊儲存的多種儲存協定,滿足各類外部資料的快速便利匯入需求。巨量儲存資源池還提供智慧搜尋與快速資料遷移界面,可以依照需求將不同任務所需的資料,智慧地搜尋出來,快速匯入全快閃記憶體資源池中,讓心電雲端演算法將資料處理流程完全移除到儲存端,大幅降低演算法開發複雜度。
  • 資料資產分層管理:心電圖是價值非凡的重要資料,需要妥善地保管。由 Bigtera 提供的巨量資料儲存資源池,為資料安全性提供了完備的保護策略,除了目前常見的多副本、糾刪碼、異地資料備份的安全策略外,Bigtera 的巨量儲存系統,可以無縫對接藍光庫等冷儲存媒體,可保存關鍵核心資料超過 100 年。所有的保存策略,可依照需求配置,並自動執行,為心電雲端平台提供了最完備的資料保護體系。  

高效能運算資源管理與調度能力

  • CPU 及 GPU 資源管理:隨著 AI 技術及大數據基礎的持續發展,已經不能僅僅滿足對單台高效能伺服器或 GPU 伺服器的資源使用。尤其是在智慧心電雲端平台中,各種研究演算法、各個研究團隊都需要在同一平台上使用,對於運算資源的有效管理尤為重要。Bigtera 提供了一套完整的 CPU、GPU 資源管理系統,實現了 CPU、GPU 資源的集群化管理功能,依照策略進行資源配置使用,依照需求擴充叢集,以及可視化的狀態監控及便利的系統維護等能力,可以彈性滿足業務量的持續成長。
  • 任務調度及運算環境管理:Bigtera 透過自身建構的雲端運算 2.0 系統,將運算資源(CPU、GPU)、運算環境以及資料整合成一個個任務單元 (Unit),在系統中進行調度。各任務單元可以依照需求動態建構,依照需求調度運行。每個任務單元類似於傳統雲端運算中的虛擬機器,可根據租戶管理員配置的策略進行調度管理。可為這些任務單元配置共享資源使用,資源不足時,任務單元自動按照優先順序排序;也可為其配置專有資源,專門為重要任務提供專屬資源,確保任務準時依照品質要求完成。運算環境可由系統管理員根據業務需要不斷更新,使得智慧心電雲端平台能夠與時俱進,不斷滿足新方法、新資料的持續研究分析使用。
  • 多租戶資源隔離管理:Bigtera 自身建構的雲端運算 2.0 系統,依照系統管理員、租戶管理員以及最終使用者三級帳戶分類。系統管理員可為每個租戶配置運算及儲存資源,租戶管理員在自己獲得的運算與儲存資源池中,可為每個使用者配置資源使用策略。在各個租戶間無論是儲存資源、運算資源還是環境資源均可以做到相互隔離,互不干擾。進而滿足多個團隊共同使用,最大化利用系統資源,產生價值。

安全可控的資料資源、運算資源存取管理能力

  • 基於雲端桌面或行動終端存取控制系統:智慧心電雲端平台是一個開放的平台,因此其並非僅僅面向私有網路中的研究群體。智慧心電雲端平台更歡迎外部研究力量的參與,共同挖掘資料價值,進而形成更大的生態體系。Bigtera為智慧心電雲端平台提供了安全的外部存取方案。透過建構基於超融合架構的雲端桌面與行動終端存取系統,配合相應的安全策略,實現了外部使用者隨時可以透過桌面或行動終端存取平台,並可基於預先配置的策略依照需求使用平台中的各類資源。真正實現了資料與資源「看得見,用得到,拿不走」的安全目標。也讓心電雲端平台中積累的大量資料可以被更多的研究團體使用,進而持續發揮巨量心電圖庫資料的核心價值。這也必然會進一步促進心電圖庫量體的持續成長,進而在該平台上形成資料、演算法、應用不斷螺旋式上升的良性循環。

透過建構智慧心電雲端系統,讓人工智慧、雲端運算、巨量儲存等先進的 IT 技術真正落實到心臟疾病、心血管疾病的研究與診療過程當中。一方面啟動了沉澱已久的巨量資料,使其價值不斷被挖掘與使用;另一方面整合了生態鏈中的各個環節,在該平台上的知識產出,將持續不斷地大幅減輕醫療人員的工作壓力,提升診療精確度,改善病患體驗。

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