云計算醫療大數據系統架構研究

　　醫療信息化的快速發(fā)展會(huì )令醫療數據的規模不斷變大，云計算現已被大量的組織和機構所使用，云計算平臺已經(jīng)形成了多種服務(wù)模式，包括為個(gè)人、組織、企業(yè)或是學(xué)術(shù)機構等提供云服務(wù)的商業(yè)模式。下面小編準備了關(guān)于云計算醫療大數據系統架構的文章，提供給大家參考!

　　1 醫療大數據

　　1.1醫療大數據的產(chǎn)生

　　隨著(zhù)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，數據正在以一個(gè)前所未有的速度累積和擴張，一個(gè)屬于大數據的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，各種研究部門(mén)以及機構都已經(jīng)將目光放在大數據的問(wèn)題上。大數據通常是指一些龐大的數據集，這些數據集在進(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。大數據的概念在強調數據規模和多樣性的同時(shí)，也考慮到了產(chǎn)生和變化的速度以及確定性。大數據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)。據相關(guān)預測，中國的大數據市場(chǎng)將在2012-2016年增長(cháng)5倍，其中，醫療衛生行業(yè)將是其中占據份額最多的行業(yè)之一。

　　目前我國的醫療信息化建設進(jìn)程不斷加快，各類(lèi)醫療衛生機構的信息系統以及數字醫療設備和儀器的廣泛應用使醫療數據呈爆炸性增長(cháng)，這些數據資源是非常有價(jià)值的醫療衛生信息，他們對疾病的診斷，治療，研究有很大的價(jià)值，醫療費用控制。醫學(xué)數據量的快速增長(cháng)，使醫療衛生行業(yè)迎來(lái)了屬于自己的大數據時(shí)代，對這些醫療大數據的創(chuàng )新性管理和應用，將給生命科學(xué)和醫療領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)革命。

　　醫療大數據主要來(lái)自于包括臨床醫學(xué)、疾病監控、醫學(xué)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療信息來(lái)更好地為醫療行業(yè)服務(wù)已被更多的研究人員和機構所關(guān)注。大數據時(shí)代的來(lái)臨無(wú)疑會(huì )對我國醫療信息化建設起到巨大的推動(dòng)作用，醫療大數據的相關(guān)技術(shù)將解決以往無(wú)法解決的一些難點(diǎn)和問(wèn)題，如何利用好大數據技術(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醫療大數據的特點(diǎn)

　　醫療大數據有以下幾個(gè)主要特征：

　　1)數據巨量化

　　每家醫療機構每天的患者都有可能擁有上萬(wàn)人，而每個(gè)地區可能包含上百家醫療機構以及上百萬(wàn)人口，這些患者的病歷數據都需要至少記錄60年。而隨著(zhù)醫學(xué)的發(fā)展，各種先進(jìn)的醫療儀器不斷被發(fā)明，這些儀器產(chǎn)生的數據也十分巨大。

　　2)服務(wù)實(shí)時(shí)性

　　醫療大數據不同于其他大數據，一般需要進(jìn)行大量的在線(xiàn)分析和實(shí)時(shí)處理。

　　3)存儲形式多樣化

　　醫療大數據存儲的格式是多種多樣的，如一些數據表、化驗結構等是結構化的數據，而醫生的手寫(xiě)病歷、文本、影像等為非結構化數據。

　　4)高價(jià)值性

　　醫療數據所蘊含的價(jià)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(zhù)十分巨大的作用。 　　根據相關(guān)數據統計顯示，目前的醫療行業(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的數據;標準病理圖包含的數據量就更大，甚至接近5GB。如果將這些數據大小乘以人口基數以及人的平均壽命的話(huà)，僅僅是一個(gè)社區醫院所要累積的數據量，就高達TB甚至PB數量級，而且其中還包含了各種圖像、視頻等非結構化的數據，而其他大型醫療機構的數據量就更加龐大。

　　因此，如何能快速地在海量的醫療大數據中提取到有用信息正成為各企業(yè)以及研究機構的戰略性發(fā)展方向，通過(guò)大數據挖掘分析，得到有價(jià)值的信息，將對未來(lái)的疾病管理、控制、治療以及研究等方面都有著(zhù)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(gè)由美國國家標準與技術(shù)研究所提出的改進(jìn)定義。云計算是一種模型，它可以實(shí)現隨時(shí)隨地、便捷、隨需應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(hù)可以利用任何服務(wù)提供者的現有計算資源，包括處理能力、儲存空間、或是應用程序等等，而不需要人工交互。

　　2)任何標準的聯(lián)網(wǎng)設備可以隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)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(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)數據中心。同時(shí)，供應商的計算資源可以被多個(gè)用戶(hù)分享使用。這些計算聲�]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)都可以使用這些計算資源。

　　4)用戶(hù)可以彈性利用這些計算資源，一個(gè)用戶(hù)可以在需要時(shí)申請更多資源，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。

　　5)云計算系統是一個(gè)自適應系統，它可以自動(dòng)平衡負載并且優(yōu)化資源的利用。用戶(hù)可以監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(gè)主要特征：

　　1)提供者不但要投資建設基礎設施，還要進(jìn)行維護。

　　2)基礎設施供應商提供的服務(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(gè)主要需求：

　　1)基礎設施應該是動(dòng)態(tài)的、虛擬的。即基礎設施應該根據使用者不同的應用和特殊的要求采用不同的“化身”。

　　2)當應用程序作為一項提供的服務(wù)時(shí)，應用程序的咨詢(xún)也同時(shí)作為服務(wù)供應商的一部分工作。這往往不是傳統供應商的鮮明特征。

　　3)一旦應用程序被使用，供應商和用戶(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誤以及提供咨詢(xún)服務(wù)。

　　4)供應商有義務(wù)保證用戶(hù)數據和程序的安全。

　　5)由于供應商的計算機以及數據儲存位置的國際性，目前沒(méi)有相關(guān)法律適用于處理云計算供應商及用戶(hù)相關(guān)的糾紛。

　　2.3按服務(wù)類(lèi)型的分類(lèi)

　　云計算按照服務(wù)類(lèi)型分類(lèi)主要有以下三種。

　　2.3.1基礎設施即服務(wù)(IasS)

　　在這類(lèi)服務(wù)中，供應商主要提供數據中心服務(wù)，包括計算機服務(wù)舉、儲存服務(wù)器、通信基礎設施，用戶(hù)可以在其上層部署和運行任何軟件。數據中心包括安全建筑的硬件配置、不間斷電力供應、空調以及不間斷通信設備，用戶(hù)也可以部署他們自己的應用軟件和操作系統，供應商只負責提供硬件組件。由于不同的用戶(hù)需要在云端安裝不同的操作系統及軟件，所以需要供應商根據用戶(hù)需求分層部署軟件，仿照硬件的運行模式，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可能不同，這就需要服務(wù)器可以提供多個(gè)虛擬機以供用戶(hù)使用，這些都由被稱(chēng)作超級管理程序的軟件控制。IasS可以給多個(gè)獨立的用戶(hù)提供基礎設施的共享使用。普通的IasS公司通過(guò)提供應用程序接口給用戶(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)器級協(xié)議。最早的IasS供應商是亞馬遜的EC2，其他的供應商包括Backspace和IBM等，都向用戶(hù)提供滿(mǎn)足他們需求的虛擬系統。

　　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設施，這項服務(wù)提供了包括操作系統、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)，這項服務(wù)迎合了用戶(hù)所有關(guān)于系統程序開(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，供應商將用戶(hù)需求的應用軟件部署在自己的基礎設施上，客戶(hù)可以通過(guò)連接互聯(lián)網(wǎng)設備進(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行以管理用戶(hù)關(guān)系、納稅申報、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、電子表格以及數據庫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，云平臺也被分為如下幾類(lèi)：

　　2.4.1 公有云

　　公有云是指供應商的計算資源可以提供給任何用戶(hù)使用，這類(lèi)云平臺通常位于供應商的所在地并且由供應商控制，所以基礎設施會(huì )被很多用戶(hù)所共享。公有云一般有免費以及付費兩種，例如Google就通過(guò)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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