雲端計算醫療大資料系統架構研究

醫療資訊化的快速發展會令醫療資料的規模不斷變大，雲端計算現已被大量的組織和機構所使用，雲端計算平臺已經形成了多種服務模式，包括為個人、組織、企業或是學術機構等提供雲服務的商業模式。下面小編準備了關於雲端計算醫療大資料系統架構的文章，提供給大家參考!

　　1 醫療大資料

1.1醫療大資料的產生

隨著網際網路的迅速發展和不斷普及，雲端計算和物聯網等技術也快速興起，資料正在以一個前所未有的速度累積和擴張，一個屬於大資料的時代已經到來，各種研究部門以及機構都已經將目光放在大資料的問題上。大資料通常是指一些龐大的資料集，這些資料集在進行採集、管理或者處理時所消耗的時間超過可容忍時間。大資料的概念在強調資料規模和多樣性的同時，也考慮到了產生和變化的速度以及確定性。大資料不單單是一項單純的新技術，而是將引領資訊科技產業的又一項顛覆性的革新技術。據相關預測，中國的大資料市場將在2012-2016年增長5倍，其中，醫療衛生行業將是其中佔據份額最多的行業之一。

目前我國的醫療資訊化建設程序不斷加快，各類醫療衛生機構的資訊系統以及數字醫療裝置和儀器的廣泛應用使醫療資料呈爆炸性增長，這些資料資源是非常有價值的醫療衛生資訊，他們對疾病的診斷，治療，研究有很大的價值，醫療費用控制。醫學資料量的快速增長，使醫療衛生行業迎來了屬於自己的大資料時代，對這些醫療大資料的創新性管理和應用，將給生命科學和醫療領域帶來一場革命。

醫療大資料主要來自於包括臨床醫學、疾病監控、醫學研究、製藥企業、費用管理、生物資訊、健康管理、社交網路等方面，如何利用這些海量醫療資訊來更好地為醫療行業服務已被更多的研究人員和機構所關注。大資料時代的來臨無疑會對我國醫療資訊化建設起到巨大的推動作用，醫療大資料的相關技術將解決以往無法解決的一些難點和問題，如何利用好大資料技術並且讓其充分發揮作用是今後相關科研工作者研究的重點。

1.2醫療大資料的特點

醫療大資料有以下幾個主要特徵：

1)資料巨量化

每家醫療機構每天的患者都有可能擁有上萬人，而每個地區可能包含上百家醫療機構以及上百萬人口，這些患者的病歷資料都需要至少記錄60年。而隨著醫學的發展，各種先進的醫療儀器不斷被髮明，這些儀器產生的資料也十分巨大。

2)服務實時性

醫療大資料不同於其他大資料，一般需要進行大量的線上分析和實時處理。

3)儲存形式多樣化

醫療大資料儲存的格式是多種多樣的，如一些資料表、化驗結構等是結構化的資料，而醫生的手寫病歷、文字、影像等為非結構化資料。

4)高價值性

醫療資料所蘊含的價值巨大，對各國的疾病防控、藥物研發以及健康保健都有著十分巨大的作用。 　　根據相關資料統計顯示，目前的.醫療行業裡，一張CT普通掃描的影象檔案大小就超過150MB;―個基因組序列檔案包含約750MB的資料;標準病理圖包含的資料量就更大，甚至接近5GB。如果將這些資料大小乘以人口基數以及人的平均壽命的話，僅僅是一個社群醫院所要累積的資料量，就高達TB甚至PB數量級，而且其中還包含了各種影象、視訊等非結構化的資料，而其他大型醫療機構的資料量就更加龐大。

因此，如何能快速地在海量的醫療大資料中提取到有用資訊正成為各企業以及研究機構的戰略性發展方向，通過大資料探勘分析，得到有價值的資訊，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 雲端計算

2.1雲端計算的定義

雲端計算有很多的定義。下面給出一個由美國國家標準與技術研究所提出的改進定義。雲端計算是一種模型，它可以實現隨時隨地、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，資源能夠快速提供並釋放，使管理資源的工作量或與服務提供商的互動減小到最低限度。雲端計算模式有五大主要特徵：

1)使用者可以利用任何服務提供者的現有計算資源，包括處理能力、儲存空間、或是應用程式等等，而不需要人工互動。

2)任何標準的聯網裝置可以隨時隨地訪問這些計算資源。

3)服務提供者的計算資源可以被合併起來提供服務，而這些合併的資源可能分佈在各地的多個數據中心。同時，供應商的計算資源可以被多個使用者分享使用。這些計算聲�]可以按需、動態地分配給使用者，通常，使用者也無須考慮地理位置，世界上任何地方的使用者都可以使用這些計算資源。

4)使用者可以彈性利用這些計算資源，一個使用者可以在需要時申請更多資源，而不再需要後可以釋放它們。從使用者角度來看，這些資源是無限的，而使用者只需要為他們使用過的資源付費。

5)雲端計算系統是一個自適應系統，它可以自動平衡負載並且優化資源的利用。使用者可以監控資源的使用從而令賬單透明化。

2.2雲端計算的獨特特徵

2.2.1雲端計算有五個主要特徵：

1)提供者不但要投資建設基礎設施，還要進行維護。

2)基礎設施供應商提供的服務會被很多使用者分享。

3)使用者按需獲得服務。

4)提供的服務是彈性且可擴充套件的，換句話說，使用者可以按需獲得一個無限的服務。

5)使用者只為他使用過的資源買單。

6)供應商提供特定的服務質量保證。

2.2.2由於計算的特殊性質，雲端計算還有五個主要需求：

1)基礎設施應該是動態的、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採用不同的“化身”。

2)當應用程式作為一項提供的服務時，應用程式的諮詢也同時作為服務供應商的一部分工作。這往往不是傳統供應商的鮮明特徵。

3)一旦應用程式被使用，供應商和使用者之間需要建立起一個雙向的連線，以便於處理程式中的錯誤以及提供諮詢服務。

4)供應商有義務保證使用者資料和程式的安全。

5)由於供應商的計算機以及資料儲存位置的國際性，目前沒有相關法律適用於處理雲端計算供應商及使用者相關的糾紛。

2.3按服務型別的分類

雲端計算按照服務型別分類主要有以下三種。

2.3.1基礎設施即服務(IasS)

在這類服務中，供應商主要提供資料中心服務，包括計算機服務舉、儲存伺服器、通訊基礎設施，使用者可以在其上層部署和執行任何軟體。資料中心包括安全建築的硬體配置、不間斷電力供應、空調以及不間斷通訊裝置，使用者也可以部署他們自己的應用軟體和作業系統，供應商只負責提供硬體元件。由於不同的使用者需要在雲端安裝不同的作業系統及軟體，所以需要供應商根據使用者需求分層部署軟體，仿照硬體的執行模式，這就是我們所說的虛擬化。又由於多個使用者可能同時使用伺服器且所使用的作業系統可能不同，這就需要伺服器可以提供多個虛擬機器以供使用者使用，這些都由被稱作超級管理程式的軟體控制。IasS可以給多個獨立的使用者提供基礎設施的共享使用。普通的IasS公司通過提供應用程式介面給使用者，以便於其使用，同時IasS也可以同它的使用者簽訂伺服器級協議。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，都向使用者提供滿足他們需求的虛擬系統。

2.3.2平臺即服務(PaaS)

這一項服務是建立在IasS之上，去除掉軟硬體的基礎設施，這項服務提供了包括作業系統、程式語言、開發環境以及開發工具等。換句話說，這項服務迎合了使用者所有關於系統程式開發環境的需求，包括微軟的或者UNIX開發環境等等。這類服務供應商包括微軟Windows Azure，亞馬遜的Web Services，IBM的SmartCloud，以及Google的App Engine。

2.3.3軟體即服務(SaaS)

SaaS是一種通過Internet提供軟體的模式，供應商將使用者需求的應用軟體部署在自己的基礎設施上，客戶可以通過連線網際網路裝置進行訪問，電子郵件就是SaaS服務的早期典範。同時還有一些第三方軟體可以在雲端執行以管理使用者關係、納稅申報、銷售管理等等，同時還有其他各種各樣的常見軟體，包括文書處理、電子表格以及資料庫管理等等部署在雲端。

2.4 按服務方式分類

按照部署與訪問的方式，雲平臺也被分為如下幾類：

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使用者使用，這類雲平臺通常位於供應商的所在地並且由供應商控制，所以基礎設施會被很多使用者所共享。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、辦公軟體以及電子郵件，而亞馬遜的EC2則是付費的公有云。