云計算醫療大數據系統架構研究

云計算醫療大數據系統架構研究

　　醫療信息化的快速發展會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云服務的商業模式。下面小編準備了關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醫療大數據的產生

　　隨著互聯網的迅速發展和不斷普及，云計算和物聯網等技術也快速興起，數據正在以一個前所未有的速度累積和擴張，一個屬于大數據的時代已經到來，各種研究部門以及機構都已經將目光放在大數據的問題上。大數據通常是指一些龐大的數據集，這些數據集在進行采集、管理或者處理時所消耗的時間超過可容忍時間。大數據的概念在強調數據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。大數據不單單是一項單純的新技術，而是將引領信息技術產業的又一項顛覆性的革新技術。據相關預測，中國的大數據市場將在2012-2016年增長5倍，其中，醫療衛生行業將是其中占據份額最多的行業之一。

　　目前我國的醫療信息化建設進程不斷加快，各類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，這些數據資源是非常有價值的醫療衛生信息，他們對疾病的診斷，治療，研究有很大的價值，醫療費用控制。醫學數據量的快速增長，使醫療衛生行業迎來了屬于自己的大數據時代，對這些醫療大數據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。

　　醫療大數據主要來自于包括臨床醫學、疾病監控、醫學研究、制藥企業、費用管理、生物信息、健康管理、社交網絡等方面，如何利用這些海量醫療信息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。大數據時代的來臨無疑會對我國醫療信息化建設起到巨大的推動作用，醫療大數據的相關技術將解決以往無法解決的一些難點和問題，如何利用好大數據技術并且讓其充分發揮作用是今后相關科研工作者研究的重點。

　　1.2醫療大數據的特點

　　醫療大數據有以下幾個主要特征：

　　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，這些患者的病歷數據都需要至少記錄60年。而隨著醫學的發展，各種先進的醫療儀器不斷被發明，這些儀器產生的數據也十分巨大。

　　2)服務實時性

　　醫療大數據不同于其他大數據，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，而醫生的手寫病歷、文本、影像等為非結構化數據。

　　4)高價值性

　　醫療數據所蘊含的價值巨大，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。 　　根據相關數據統計顯示，目前的醫療行業里，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，僅僅是一個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以及研究機構的戰略性發展方向，通過大數據挖掘分析，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研究所提出的改進定義。云計算是一種模型，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，資源能夠快速提供并釋放，使管理資源的工作量或與服務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)任何標準的聯網設備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并起來提供服務，而這些合并的資源可能分布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用戶分享使用。這些計算聲�]可以按需、動態地分配給用戶，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)云計算系統是一個自適應系統，它可以自動平衡負載并且優化資源的利用。用戶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云計算有五個主要特征：

　　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用戶分享。

　　3)用戶按需獲得服務。

　　4)提供的服務是彈性且可擴展的，換句話說，用戶可以按需獲得一個無限的服務。

　　5)用戶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由于計算的特殊性質，云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采用不同的“化身”。

　　2)當應用程序作為一項提供的服務時，應用程序的咨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征。

　　3)一旦應用程序被使用，供應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。

　　4)供應商有義務保證用戶數據和程序的安全。

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

　　2.3按服務類型的分類

　　云計算按照服務類型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，供應商主要提供數據中心服務，包括計算機服務舉、儲存服務器、通信基礎設施，用戶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器且所使用的操作系統可能不同，這就需要服務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設施的共享使用。普通的IasS公司通過提供應用程序接口給用戶，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，都向用戶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，去除掉軟硬件的基礎設施，這項服務提供了包括操作系統、編程語言、開發環境以及開發工具等。換句話說，這項服務迎合了用戶所有關于系統程序開發環境的需求，包括微軟的.NET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軟件即服務(SaaS)

　　SaaS是一種通過Internet提供軟件的模式，供應商將用戶需求的應用軟件部署在自己的基礎設施上，客戶可以通過連接互聯網設備進行訪問，電子郵件就是SaaS服務的早期典范。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、電子表格以及數據庫管理等等部署在云端。

　　2.4 按服務方式分類

　　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商的所在地并且由供應商控制，所以基礎設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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