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醫療機器人研究迎來黃金時期

2016-08-19
來源:搜狐網

  自1880年創立后,200多年間,《科學》雜志已經發展為世界頂級期刊,成為全世界最權威的學術期刊之一。《科學》期刊家族也在不斷壯大,除了已有的Science、Science Advances、Science Immunology、Science Signaling、Science Translational Medicine期刊外,《科學》期刊家族又要迎來一位新成員:Science Robotics。


  無論是獨立工作還是與人類一起合作,機器人正在變得無處不在。它們在遙遠的太空里遨游,在神秘的海洋里探索,它們既是我們的醫生、也是我們的司機,它們正在融入我們的日常生活之中。我們急需一個平臺,在上面我們能夠傳遞機器人領域最新的科技進展,討論機器人倫理問題以及政策問題,進行深入的社會批判。為此,我們創辦Science Robotics期刊。作為《科學》期刊家族的一員,Science Robotics秉承《科學》一如既往的品質,同時面向科學研究者和普通公眾。它是跨學科的,內容既包括傳統機器人學科,也包括機器人領域的新興趨勢,比如說最新的材料和仿生設計。它關注所有尺寸的機器人,從龐大的計算系統到微/納米級別的機器人。它擁有廣泛的視野,理論進展與實際應用相提并重;并且能夠促進實驗的可重復性、在線補充材料、設計/代碼庫的發展。我們歡迎所有致力于機器人領域的研究者-無論是成熟的研究人員還是開拓者-來加入我們,為了人類福祉一起改寫機器人的歷史。

  -Guang-Zhong Yang 和 Marcia McNutt

  這段文字以「編輯手記」的方式出現在《科學》期刊的官網上,作者是兩名科學家: Marcia McNutt和 Guang-Zhong Yang。


  Marcia McNutt

  Marcia McNutt,2013年任《科學》期刊家族的主編,今年2月份被選為美國國家科學院(NAS)的校長。McNutt 的主要研究領域是海洋地球物理學,她在競爭激烈的科學界開拓了自己的領土:她是《科學》期刊歷史上第一位女性主編,同時她也是美國國家科學院歷史上首位女校長。

  而另外一名華人科學家楊廣中(Guang-Zhong Yang),也有著非同一般的經歷。1982年,楊廣中考取上海交大自動系,4年后考取上海交大圖像處理與模式識別研究所碩士研究生,并于1987年被選派到英國帝國理工學院留學獲博士學位。楊廣中教授是專門研究機器人外科手術倫敦帝國理工學院哈姆林研究中心(Hamlyn Centre)的聯合創始人和主任、全球衛生創新研究所副主席。楊教授在帝國理工學院擁有重要的學術地位-他是皇家學會/沃夫森醫學影像計算實驗室(the Royal Society/Wolfson Medical Image Computing Laboratory)的主任和創始人、沃夫森外科技術實驗室(the Wolfson Surgical Technology Laboratory)的聯合創始人、普適傳感中心的主席(the Centre for Pervasive Sensing)。


  華人科學家楊廣中(Guang-Zhong Yang)

  楊教授主要的研究領域有三大方面:醫學影像、傳感、機器人。在醫學圖像上,楊教授在新型磁共振相位對比度成像和計算機建模技術取得突破,改變了體內血流的定量和可視化,包括局部聚焦成像技術的發展結合利用實時導航回波解決高分辨率冠狀動脈造影的呼吸運動問題。同時,楊教授憑借在動態流量壓力映射的突出成就獲得了國際醫學磁共振協會頒發的伊西多·拉比獎(ISMRM I. I Rabi Award)。他開創了機器人控制的知覺對接的概念,而這個概念的提出代表了在機器人的學習和知識獲取以及機器人的感知/認知行為方面范式的轉移。并且,在軀體傳感網絡的研究領域(Body Sensor Network,BSN),楊教授研究出一個普遍、智能、符合語境的個性化無線監控平臺。楊廣中教授被時代雜志評為「英國科學」最重要的100名科學家之一。

  楊廣中創建的倫敦帝國理工學院哈姆林研究中心(Hamlyn Centre),專注于機器人外科手術。


  說到外科手術機器人,我們最先想到的恐怕是「達芬奇」手術機器人(da Vinci)。但楊廣中教授認為當今的外科手術機器人,包括「達芬奇」機器人缺乏智能性和針對性。在我們5月份文章外媒被這個超越達芬奇的智能手術機器人刷屏了,外科醫生請火速圍觀:雖然「達芬奇」是目前世界上最先進的軟組織機器人手術系統,但是「達芬奇」作為輔助性手術機器人,就是外科醫生手的延伸,整臺手術是在醫生地操縱下完成的,「達芬奇」并不具備自主完成手術的能力。

  鑒于目前外科手術機器人的缺點,楊廣中教授提出了未來醫療機器人的發展目標-「To sense, to act, to adapt, to learn, to evolve, to be intelligent, to disappear」(感知,操控,適應,學習,進化,智能化,最終與人融為一體)。

  「To sense」, 是為了解決目前在實際外科手術操作中的挑戰,通過3D重建與定位,以及更細微的顯像,將細胞水平的信息代入實驗中;

  「To act」,引入腕和肘,和手指結合,共同實現對機器人的控制,并利用仿生學(以「蛇」為出發點)對機器人進行重新設計;

  「To adapt」,讓機器人能夠實現主動束縛從而完成在人體關鍵部位進行的手術;

  「To learn,to evolve, to be intelligent」,以視覺跟蹤技術實現人機合一;

  「To disappear」,利用3D打印或微制造技術做出更小的機器人,實現有限元重構組織應力場以控制手術中的力度,它們甚至可以捕獲一個血細胞,從而最終實現彌散式、無處不在的醫療機器人。


  在BBC某次采訪中,楊廣中教授認為華人科學家要擴大在科研工作的影響力,就必須融入英國主流社會,依靠自己堅實的學術背景在學術工作上發展。《科學》新創立的子期刊Science Robotics由他擔任編輯印證了他曾說過的話:「華人科學家和其他任何種族背景的人一樣,能否在英國學術科研領域里發展,與個人的種族背景沒有關系,要看個人的科研水平,以及能否融入主流社會。只要有勤懇的治學態度,發揮華人的勤奮刻苦精神,華人科學家在英國,或是在國際上就有很大的發展。」

  目前,Science Robotics的總編輯由《科學》期刊主編Jeremy Berg擔任,楊廣中教授擔任編輯。Science Robotics將會發布原創、經過同行評審、以科學或工程為基礎可以推進機器人領域發展的研究文章。同時,還會有編輯委托的評論文章。作為《科學》 期刊家族的一員,國際學術編輯團隊會將Science Robotics文章保持在同一個高質量的標準。



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