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醫(yī)療機器人研究迎來黃金時期

2016-08-19
來源:搜狐網(wǎng)

  自1880年創(chuàng)立后,200多年間,《科學(xué)》雜志已經(jīng)發(fā)展為世界頂級期刊,成為全世界最權(quán)威的學(xué)術(shù)期刊之一?!犊茖W(xué)》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(xué)》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(yī)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(lǐng)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(chuàng)辦Science Robotics期刊。作為《科學(xué)》期刊家族的一員,Science Robotics秉承《科學(xué)》一如既往的品質(zhì),同時面向科學(xué)研究者和普通公眾。它是跨學(xué)科的,內(nèi)容既包括傳統(tǒng)機器人學(xué)科,也包括機器人領(lǐng)域的新興趨勢,比如說最新的材料和仿生設(shè)計。它關(guān)注所有尺寸的機器人,從龐大的計算系統(tǒng)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(yīng)用相提并重;并且能夠促進實驗的可重復(fù)性、在線補充材料、設(shè)計/代碼庫的發(fā)展。我們歡迎所有致力于機器人領(lǐng)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(xiàn)在《科學(xué)》期刊的官網(wǎng)上,作者是兩名科學(xué)家: Marcia McNutt和 Guang-Zhong Yang。


  Marcia McNutt

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

  而另外一名華人科學(xué)家楊廣中(Guang-Zhong Yang),也有著非同一般的經(jīng)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(xué)院留學(xué)獲博士學(xué)位。楊廣中教授是專門研究機器人外科手術(shù)倫敦帝國理工學(xué)院哈姆林研究中心(Hamlyn Centre)的聯(lián)合創(chuàng)始人和主任、全球衛(wèi)生創(chuàng)新研究所副主席。楊教授在帝國理工學(xué)院擁有重要的學(xué)術(shù)地位-他是皇家學(xué)會/沃夫森醫(yī)學(xué)影像計算實驗室(the Royal Society/Wolfson Medical Image Computing Laboratory)的主任和創(chuàng)始人、沃夫森外科技術(shù)實驗室(the Wolfson Surgical Technology Laboratory)的聯(lián)合創(chuàng)始人、普適傳感中心的主席(the Centre for Pervasive Sensing)。


  華人科學(xué)家楊廣中(Guang-Zhong Yang)

  楊教授主要的研究領(lǐng)域有三大方面:醫(yī)學(xué)影像、傳感、機器人。在醫(yī)學(xué)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(shù)取得突破,改變了體內(nèi)血流的定量和可視化,包括局部聚焦成像技術(shù)的發(fā)展結(jié)合利用實時導(dǎo)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(tài)流量壓力映射的突出成就獲得了國際醫(yī)學(xué)磁共振協(xié)會頒發(fā)的伊西多·拉比獎(ISMRM I. I Rabi Award)。他開創(chuàng)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(xué)習(xí)和知識獲取以及機器人的感知/認知行為方面范式的轉(zhuǎn)移。并且,在軀體傳感網(wǎng)絡(luò)的研究領(lǐng)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(jiān)控平臺。楊廣中教授被時代雜志評為「英國科學(xué)」最重要的100名科學(xué)家之一。

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


  說到外科手術(shù)機器人,我們最先想到的恐怕是「達芬奇」手術(shù)機器人(da Vinci)。但楊廣中教授認為當今的外科手術(shù)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(shù)機器人刷屏了,外科醫(yī)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(shù)系統(tǒng),但是「達芬奇」作為輔助性手術(shù)機器人,就是外科醫(yī)生手的延伸,整臺手術(shù)是在醫(yī)生地操縱下完成的,「達芬奇」并不具備自主完成手術(shù)的能力。

  鑒于目前外科手術(shù)機器人的缺點,楊廣中教授提出了未來醫(yī)療機器人的發(fā)展目標-「To sense, to act, to adapt, to learn, to evolve, to be intelligent, to disappear」(感知,操控,適應(yīng),學(xué)習(xí),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(shù)操作中的挑戰(zhàn),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(jié)合,共同實現(xiàn)對機器人的控制,并利用仿生學(xué)(以「蛇」為出發(fā)點)對機器人進行重新設(shè)計;

  「To adapt」,讓機器人能夠?qū)崿F(xiàn)主動束縛從而完成在人體關(guān)鍵部位進行的手術(shù);

  「To learn,to evolve, to be intelligent」,以視覺跟蹤技術(shù)實現(xiàn)人機合一;

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


  在BBC某次采訪中,楊廣中教授認為華人科學(xué)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(xué)術(shù)背景在學(xué)術(shù)工作上發(fā)展?!犊茖W(xué)》新創(chuàng)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(xué)家和其他任何種族背景的人一樣,能否在英國學(xué)術(shù)科研領(lǐng)域里發(fā)展,與個人的種族背景沒有關(guān)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(xué)態(tài)度,發(fā)揮華人的勤奮刻苦精神,華人科學(xué)家在英國,或是在國際上就有很大的發(fā)展。」

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



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