大模型與智能醫(yī)療機器人：態(tài)勢與展望

要了解機器人，首先應(yīng)當了解一下什么是大模型。大模型指的是利用海量數(shù)據(jù)訓練而成的深度學習模型，它們具備強大的數(shù)據(jù)處理和生成能力。例如，OpenAIde的GPT系列、深度求索的deepseek以及百度的文心一言都是典型的大模型代表。

大模型在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。語言處理方面，大模型能夠生成高質(zhì)量的文本，廣泛應(yīng)用于智能客服、內(nèi)容創(chuàng)作等場景；圖像識別領(lǐng)域，大模型能夠準確識別圖像中的物體、場景，并具備生成逼真圖像的能力；語音識別方面，大模型可以實現(xiàn)高精度的語音轉(zhuǎn)文字和語音合成等功能。

人工智能是一個廣泛的領(lǐng)域，它涵蓋了多種技術(shù)和方法，其中機器學習是其重要組成部分。機器學習通過讓計算機從數(shù)據(jù)中學習規(guī)律，進而實現(xiàn)智能決策和預(yù)測。而深度學習，作為機器學習的一個分支，通過構(gòu)建深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來模擬人腦的工作方式，實現(xiàn)了在圖像識別、語音識別、自然語言處理等領(lǐng)域的突破。

再看大語言模型，它主要是處理語言的，處理什么數(shù)據(jù)就叫什么模型，除了語言模型還有處理視覺、音頻、生成數(shù)據(jù)等其他作用的模型。ChatGPT只是人工智能大語言模型里的一個類別，現(xiàn)在也是國際上最前沿的人工智能技術(shù)。我們知道OpenAI有千億美金這樣一個規(guī)模，它的計算能力可以講是名列前茅的，這樣的大模型跟ChatGPT相比，國內(nèi)的發(fā)展還是有一定的距離。

人類社會從機械化時代的工業(yè)1.0，到電氣化時代的工業(yè)2.0，再到信息化的工業(yè)3.0，再到正在邁向的工業(yè)4.0智能化時代，工業(yè)機器人、服務(wù)機器人和特種機器人發(fā)揮著越來越重要的作用。智能機器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、國防安全、智能服務(wù)、醫(yī)療等各個行業(yè)，呈現(xiàn)出同步發(fā)展的趨勢，并具有廣闊的應(yīng)用前景。以大模型為代表的人工智能技術(shù)，正在成為引領(lǐng)新一代產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力。

醫(yī)療大模型訓練需要大量文本、影像、生化指標等多模態(tài)的數(shù)據(jù)樣本，但醫(yī)療行業(yè)對患者隱私保護和數(shù)據(jù)安全的要求較高。如何化解這一矛盾是醫(yī)療大模型發(fā)展的重要課題。我認為，大模型在設(shè)計上更應(yīng)考慮不同層級結(jié)構(gòu)之間既要隔離又要打通的特殊需求。

未來科技賦能人類發(fā)展創(chuàng)新技術(shù)，機器人輔助手術(shù)是臨床醫(yī)學發(fā)展的里程碑。借助微創(chuàng)手術(shù)和相關(guān)底層技術(shù)發(fā)展，手術(shù)機器人能從視覺、聽覺和觸覺上為醫(yī)生進行手術(shù)操作提供輔助支持，被用于普腹外科、泌尿外科、心血管外科、胸心外科、骨科、神經(jīng)外科等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對手術(shù)器械的精準控制。手術(shù)機器人具有操作高度復(fù)雜手術(shù)、減少術(shù)后并發(fā)癥、三維高清成像、震顫濾除、縮短學習曲線、減少輻射及暴露等諸多優(yōu)點，按照功能可以劃分為操作手術(shù)機器人和定位手術(shù)機器人。

市場空間之廣闊、技術(shù)迭代之必然、技術(shù)路徑之融合是手術(shù)機器人的未來發(fā)展趨勢。手術(shù)機器人在國外發(fā)展迅猛，而國內(nèi)正處于起步階段，面臨研發(fā)投入低、創(chuàng)新力弱、高端市場技術(shù)壁壘高、核心部件依賴進口、研發(fā)周期長、準入門檻高等發(fā)展難點。現(xiàn)階段手術(shù)機器人仍存在諸多局限性，臨床輔助達不到需求，需要進一步迭代。未來手術(shù)機器人會向安全化、精準化、小型化、多術(shù)式兼容發(fā)展，實現(xiàn)操控與導(dǎo)航定位融合、成像設(shè)備與導(dǎo)航融合、人機交互與機器人融合、人工智能與機器人融合、5G技術(shù)與機器人融合。

人工智能技術(shù)已經(jīng)深度融入科研活動中，尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域。未來，人工智能有望為醫(yī)生提供治療決策支持，甚至能夠預(yù)測治療效果。此外，人工智能在藥物研發(fā)和醫(yī)療設(shè)備創(chuàng)新等方面也將發(fā)揮重要作用。

我本身是從事醫(yī)療行業(yè)的，我們團隊自主研發(fā)的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，經(jīng)過從基礎(chǔ)科研到成果轉(zhuǎn)化的全鏈條攻關(guān)，最終獲得了6項國家三類醫(yī)療器械注冊證和4項二類醫(yī)療器械注冊證。手術(shù)導(dǎo)航機器人的研發(fā)涉及光學、機械、電子、計算機等多個學科，需要高度協(xié)同的跨學科合作。在這一過程中，團隊克服了諸多技術(shù)難題，最終成功研發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的手術(shù)導(dǎo)航機器人系統(tǒng)。我們的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)亞毫米級的定位精度，這對手術(shù)的精準性和安全性至關(guān)重要。此外，系統(tǒng)具備實時導(dǎo)航、圖像融合、安全預(yù)警等功能，顯著提升了手術(shù)效率和安全性。這些突破不僅依賴于高精度硬件的支撐，更得益于先進算法和軟件的深度研發(fā)，凝聚了團隊多年的科研心血。

增強現(xiàn)實技術(shù)作為當前備受關(guān)注的前沿領(lǐng)域，其核心在于將虛擬目標與真實目標精確疊加，融合渲染至醫(yī)生的手術(shù)視野中。這項技術(shù)能夠?qū)⑵は陆M織結(jié)構(gòu)直觀地呈現(xiàn)在醫(yī)生眼前，為手術(shù)安全性提供有力保障。

現(xiàn)在，國外已相繼批準了多款與增強現(xiàn)實手術(shù)導(dǎo)航相關(guān)的醫(yī)療器械注冊證，而國內(nèi)在這一領(lǐng)域雖已取得一定進展，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。要真正實現(xiàn)增強現(xiàn)實技術(shù)的臨床應(yīng)用，需克服諸多技術(shù)難點，比如，虛實融合深度辨識度、交叉辨別度、疊加區(qū)分度等方面的能力還需進一步提升。此外，虛實目標融合的真實感不足、融合精度低也是目前臨床應(yīng)用的重大難點性問題。目前，國內(nèi)所謂的增強現(xiàn)實或混合現(xiàn)實系統(tǒng)多用于教學、培訓和學術(shù)交流，而在實際臨床場景中的廣泛應(yīng)用尚屬空白。

增強現(xiàn)實技術(shù)將顯著拓展醫(yī)生的術(shù)野，極大提升手術(shù)的精準性和安全性。目前，我們團隊已在虛實融合精準度、真實感提升等方面取得了諸多研究成果。隨著技術(shù)的不斷成熟與應(yīng)用的深入，增強現(xiàn)實技術(shù)將在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮變革性作用，為現(xiàn)代醫(yī)學精準診療帶來全新可能。

專家名片

楊健：北京理工大學二級教授、博導(dǎo)，國家杰出青年科學基金獲得者，國家新一代人工智能重大項目首席科學家

本版內(nèi)容由科學導(dǎo)報記者楊洋根據(jù)錄音整理