英國「學童」取代「病理學家」？！辨識癌細胞的人工智慧

18 世紀工業革命，人力從家庭進入工廠，連孩子們也無法倖免。為了保障童工的權利，1819 年英國制定了《工廠法》（Factory Act），規範合法工作年齡和時數。^[1]現在 COVID-19 又把部份勞工趕回去，在家工作的現象，竟讓英國企業動了「善用」童工的念頭……。

學童成為人工智慧幕後推手

2020 年英國政府因應 COVID-19 疫情，成立了「橡樹國家學院」（the Oak National Academy）網路平台，提供線上教學課程。這招多少能挽救受學校停課影響的教學品質，但解決不了封城或隔離期間課後活動的匱乏，無聊到快抓狂的孩子，差點逼瘋在家工作的家長。此時，數位病理科技集團 PathLAKE 橫空出世，為家長分憂，「順便」利用學童來發展人工智慧。^[2]

• 人工智慧（artificial intelligence）的「機器學習」（machine learning），大略分為三種：

1. 監督式機器學習（supervised machine learning）：把標註好的資訊，餵給機器。由於標註的步驟是人類執行的，機器在學習的過程中，會逐漸朝人類設定的目標，愈加精準。^[3]
2. 非監督式機器學習（unsupervised machine learning）：要求程式從未標註的資料中，找出現象或模式。在人類沒有插手的狀況下，有時會得到出乎意料的結果。^[3]
3. 增強式機器學習（reinforcement machine learning）：設下獎勵機制，讓機器從嘗試中學習。例如：告訴自駕車它在行駛中，做對了哪個決定。^[3]

PathLAKE 集團想做的是病理圖像的「監督式機器學習」。然而，標註資料的工作耗時費力，近年選擇從事病理科工作的醫師比例又大不如前。於是，「童工」就成為填補業界人力空缺的另類解方。

PathLAKE 的策略，大致上是這樣的：首先，昭告天下說這裡有個線上課外活動，即將開放給學童參加。拐來一票願意簽署同意書的家長後，先教他們的小孩癌細胞長怎樣。等小鬼頭們學得差不多，便可以玩遊戲闖關，藉此驗收他們的學習成果。依循此模式，將來或許就能聘僱為數龐大的「童工」，來標註病理圖像，然後再以此數據資料訓練人工智慧機器。^[2]

「打敗病理學家」細胞形態辨識競賽

PathLAKE 集團舉辦的活動分二個梯次，每次都招募 3 個不同年齡層的學童：4 到 11 歲、11 至 16 歲以及 16 到 18 歲。他們透過網路學習基礎的「細胞形態學」（cell morphology），以辨識乳癌細胞染色影像的 4 種類型：陽性癌細胞（positive tumour cell）、陰性癌細胞（negative tumour cell）、陽性非癌細胞（positive non-tumour cell），還有陰性非癌細胞（negative non-tumour cell）。課程結束，便參與競賽。^[2]

以下是二個梯次競賽部份的內容與差異：^[2]

• 測試版競賽（Pilot competition）:

1. 關卡：遊戲總共有三關，關卡名稱「微辣」（Mild）、「中辣」（Hot）、「大辣」（Spicy），聽起來頗像麻辣鍋的辣度分級……，每一關分別有 20、30 和 50 張影像，要參賽者辨識。
2. 成績：報名並完成線上課程的 28 名學童中，僅有 5 人參加競賽。其中只有 1 人成功地從「微辣」晉級到「中辣」，而「特辣」根本沒人玩。教學和遊戲的難度，明顯須要調整。

• 主要競賽「打敗病理學家」（＂Beat the Pathologists＂）：

有了上一梯次的經驗，PathLAKE 團隊修改設計，於 2020 年 10 月的「牛津科學節」（the Oxford Science Festival）推出「打敗病理學家」活動。

1. 關卡：這回有「微辣」（Mild）、「中辣」（Hot）、「大辣」（Spicy）以及「特辣」（Supercharger），共 4 個關卡，邀請參賽者分別得挑戰 20、40、60 和 80 張影像。
2. 成績：總計 98 位學童登記報名中，有 95 人參與競賽。其中 91 人通過「微辣」考驗，經過層層過關斬將，最終 22 人成功解鎖（含 15 人晉級）「特辣」關卡。

成效與願景

皇家病理學家協會（the Royal College of Pathologists）在 2020 年「國家病理週」（National Pathology Week）期間，宣傳 PathLAKE 的活動。PathLAKE 集團本身也萬分滿意其成效，在 2022 年 5 月 12 日的《科學報告》（Scientific Reports）期刊中，表示「學童有精確標註細胞的高度潛力……，期望此類的競賽不光使他們對病理學和人工智慧產生興趣，還能促進病理學家與電腦科學家的合作」，並預告他們之後會推出一個標註「腺體結構」（glandular structures）的新活動。^[2]

當然，看完「資方」的心得與願景，也該來瞭解一下「勞方」的處境。在英國文豪狄更斯（Charles Dickens）小說《孤雛淚》（Oliver Twist）描述的 19 世紀維多利亞時代，兒童被家長或監護人逼迫去工作，工時冗長且勞動環境惡劣。^[4]

將近二個世紀的時間過去後，COVID-19 疫情期間的英國學童，是否受到相對優渥的待遇？

從 PathLAKE 團隊的片面描述，我們可以得知：除了病理知識外，每位活動成員均得到參與證書一份，前三名則另有獎項。

參考資料

1. Impact of government acts improving working conditions（BBC）
2. Lessons from a breast cell annotation competition series for school pupils（Scientific Reports, 2022）
3. Machine learning, explained（MIT Sloan School of Management, 2021）
4. Children in Dickens’s Novels（International Journal on Studies in English Language and Literature, 2014）