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云計算醫(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)展會令醫(yī)療數(shù)據(jù)的規(guī)模不斷變大，云計算現(xiàn)已被大量的組織和機構(gòu)所使用，云計算平臺已經(jīng)形成了多種服務(wù)模式，包括為個人、組織、企業(yè)或是學術(shù)機構(gòu)等提供云服務(wù)的商業(yè)模式。下面小編準備了關(guān)于云計算醫(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)正在以一個前所未有的速度累積和擴張，一個屬于大數(shù)據(jù)的時代已經(jīng)到來，各種研究部門以及機構(gòu)都已經(jīng)將目光放在大數(shù)據(jù)的問題上。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)集在進行采集、管理或者處理時所消耗的時間超過可容忍時間。大數(shù)據(jù)的概念在強調(diào)數(shù)據(jù)規(guī)模和多樣性的同時，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)的又一項顛覆性的革新技術(shù)。據(jù)相關(guān)預測，中國的大數(shù)據(jù)市場將在2012-2016年增長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。
目前我國的醫(yī)療信息化建設(shè)進程不斷加快，各類醫(yī)療衛(wèi)生機構(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，這些數(shù)據(jù)資源是非常有價值的醫(yī)療衛(wèi)生信息，他們對疾病的診斷，治療，研究有很大的價值，醫(yī)療費用控制。醫(yī)學數(shù)據(jù)量的快速增長，使醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)迎來了屬于自己的大數(shù)據(jù)時代，對這些醫(yī)療大數(shù)據(jù)的創(chuàng)新性管理和應(yīng)用，將給生命科學和醫(yī)療領(lǐng)域帶來一場革命。
醫(yī)療大數(shù)據(jù)主要來自于包括臨床醫(yī)學、疾病監(jiān)控、醫(yī)學研究、制藥企業(yè)、費用管理、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)療信息來更好地為醫(yī)療行業(yè)服務(wù)已被更多的研究人員和機構(gòu)所關(guān)注。大數(shù)據(jù)時代的來臨無疑會對我國醫(yī)療信息化建設(shè)起到巨大的推動作用，醫(yī)療大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)將解決以往無法解決的一些難點和問題，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。
1.2醫(yī)療大數(shù)據(jù)的特點
醫(yī)療大數(shù)據(jù)有以下幾個主要特征：
1)數(shù)據(jù)巨量化
每家醫(yī)療機構(gòu)每天的患者都有可能擁有上萬人，而每個地區(qū)可能包含上百家醫(yī)療機構(gòu)以及上百萬人口，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)學的發(fā)展，各種先進的醫(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)實時性
醫(yī)療大數(shù)據(jù)不同于其他大數(shù)據(jù)，一般需要進行大量的在線分析和實時處理。
3)存儲形式多樣化
醫(yī)療大數(shù)據(jù)存儲的格式是多種多樣的，如一些數(shù)據(jù)表、化驗結(jié)構(gòu)等是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，而醫(yī)生的手寫病歷、文本、影像等為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
4)高價值性
醫(yī)療數(shù)據(jù)所蘊含的價值巨大，對各國的疾病防控、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150MB;―個基因組序列文件包含約750MB的數(shù)據(jù);標準病理圖包含的數(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，僅僅是一個社區(qū)醫(yī)院所要累積的數(shù)據(jù)量，就高達TB甚至PB數(shù)量級，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)以及研究機構(gòu)的戰(zhàn)略性發(fā)展方向，通過大數(shù)據(jù)挖掘分析，得到有價值的信息，將對未來的疾病管理、控制、治療以及研究等方面都有著非常重要的意義。
2 云計算
2.1云計算的定義
云計算有很多的定義。下面給出一個由美國國家標準與技術(shù)研究所提出的改進定義。云計算是一種模型，它可以實現(xiàn)隨時隨地、便捷、隨需應(yīng)變地從可配置的計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。云計算模式有五大主要特征：
1)用戶可以利用任何服務(wù)提供者的現(xiàn)有計算資源，包括處理能力、儲存空間、或是應(yīng)用程序等等，而不需要人工交互。
2)任何標準的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以隨時隨地訪問這些計算資源。
3)服務(wù)提供者的計算資源可以被合并起來提供服務(wù)，而這些合并的資源可能分布在各地的多個數(shù)據(jù)中心。同時，供應(yīng)商的計算資源可以被多個用戶分享使用。這些計算聲�]可以按需、動態(tài)地分配給用戶，通常，用戶也無須考慮地理位置，世界上任何地方的用戶都可以使用這些計算資源。
4)用戶可以彈性利用這些計算資源，一個用戶可以在需要時申請更多資源，而不再需要后可以釋放它們。從用戶角度來看，這些資源是無限的，而用戶只需要為他們使用過的資源付費。
5)云計算系統(tǒng)是一個自適應(yīng)系統(tǒng)，它可以自動平衡負載并且優(yōu)化資源的利用。用戶可以監(jiān)控資源的使用從而令賬單透明化。
2.2云計算的獨特特征
2.2.1云計算有五個主要特征：
1)提供者不但要投資建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施，還要進行維護。
2)基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商提供的服務(wù)會被很多用戶分享。
3)用戶按需獲得服務(wù)。
4)提供的服務(wù)是彈性且可擴展的，換句話說，用戶可以按需獲得一個無限的服務(wù)。
5)用戶只為他使用過的資源買單。
6)供應(yīng)商提供特定的服務(wù)質(zhì)量保證。
2.2.2由于計算的特殊性質(zhì)，云計算還有五個主要需求：
1)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該是動態(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)當應(yīng)用程序作為一項提供的服務(wù)時，應(yīng)用程序的咨詢也同時作為服務(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)商和用戶之間需要建立起一個雙向的連接，以便于處理程序中的錯誤以及提供咨詢服務(wù)。
4)供應(yīng)商有義務(wù)保證用戶數(shù)據(jù)和程序的安全。
5)由于供應(yīng)商的計算機以及數(shù)據(jù)儲存位置的國際性，目前沒有相關(guān)法律適用于處理云計算供應(yīng)商及用戶相關(guān)的糾紛。
2.3按服務(wù)類型的分類
云計算按照服務(wù)類型分類主要有以下三種。
2.3.1基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IasS)
在這類服務(wù)中，供應(yīng)商主要提供數(shù)據(jù)中心服務(wù)，包括計算機服務(wù)舉、儲存服務(wù)器、通信基礎(chǔ)設(shè)施，用戶可以在其上層部署和運行任何軟件。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)商只負責提供硬件組件。由于不同的用戶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)用戶需求分層部署軟件，仿照硬件的運行模式，這就是我們所說的虛擬化。又由于多個用戶可能同時使用服務(wù)器且所使用的操作系統(tǒng)可能不同，這就需要服務(wù)器可以提供多個虛擬機以供用戶使用，這些都由被稱作超級管理程序的軟件控制。IasS可以給多個獨立的用戶提供基礎(chǔ)設(shè)施的共享使用。普通的IasS公司通過提供應(yīng)用程序接口給用戶，以便于其使用，同時IasS也可以同它的用戶簽訂服務(wù)器級協(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，都向用戶提供滿足他們需求的虛擬系統(tǒng)。
2.3.2平臺即服務(wù)(PaaS)
這一項服務(wù)是建立在IasS之上，去除掉軟硬件的基礎(chǔ)設(shè)施，這項服務(wù)提供了包括操作系統(tǒng)、編程語言、開發(fā)環(huán)境以及開發(fā)工具等。換句話說，這項服務(wù)迎合了用戶所有關(guān)于系統(tǒng)程序開發(fā)環(huán)境的需求，包括微軟的.NET或者UNIX開發(fā)環(huán)境等等。這類服務(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Internet提供軟件的模式，供應(yīng)商將用戶需求的應(yīng)用軟件部署在自己的基礎(chǔ)設(shè)施上，客戶可以通過連接互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行訪問，電子郵件就是SaaS服務(wù)的早期典范。同時還有一些第三方軟件可以在云端運行以管理用戶關(guān)系、納稅申報、銷售管理等等，同時還有其他各種各樣的常見軟件，包括文字處理、電子表格以及數(shù)據(jù)庫管理等等部署在云端。
2.4 按服務(wù)方式分類
按照部署與訪問的方式，云平臺也被分為如下幾類：
2.4.1 公有云
公有云是指供應(yīng)商的計算資源可以提供給任何用戶使用，這類云平臺通常位于供應(yīng)商的所在地并且由供應(yīng)商控制，所以基礎(chǔ)設(shè)施會被很多用戶所共享。公有云一般有免費以及付費兩種，例如Google就通過公有云提供免費的儲存空間、辦公軟件以及電子郵件，而亞馬遜的EC2則是付費的公有云。
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