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令人期待的未来:医疗机器人“大白”怎么造? - 移动医疗专区

2015-03-05 15:42 [医疗器械] 来源于:网络整理
导读:你好,我叫大白,是你的私人健康助手,在你嗷地叫一声的时候,我会察觉出你需要医疗护理。

令人期待的未来:医疗机器人“大白”怎么造?

来源:雷锋网 2015-03-05 14:48

“你好,我叫大白,是你的私人健康助手,在你嗷地叫一声的时候,我会察觉出你需要医疗护理。”这是《超能陆战队》里大白出现的场景。这个腿很短、软绵绵、喜欢抱抱的充气医护机器人,不仅憨态可掬,萌值爆表,更有不少酷炫技能,电影一上映俘获众多影迷的心。

Hello

迪斯尼最新的动画电影《超能陆战队》描写了一个东西方结合的的虚拟都市“旧京山”(San Fransokyo),结合了旧金山和东京。讲了14岁精通机器人技术的小神童宏(Hiro)和机器人健康助手大白(Baymax)的故事。可是这个萌萌哒大白究竟离我们的现实生活有多远,应该怎么造?雷锋网曾刊载文章,告诉你大白怎么造。

迪斯尼的这部2014年底的电影可以说是好莱坞的票房黑马,从一个技术宅的角度看,他们切中了美国科技界两个热点:机器人和医疗健康领域。这两个市场在中国科技领域也是大热,一个预估在2020年将达到10万亿,一个则是8万亿。

这部获得奥斯卡最佳动画长片奖的电影看上去并不是那么乌托邦,为了使它尽可能的真实,导演唐?霍尔与克里斯?威廉斯坚持在影片中采用真实的技术,他们拜访了卡内基梅隆大学,哈佛大学,麻省理工学院以及东京的学者,从这些学者中了解到下一代机器人的趋势,并将其反映在电影中。

电影里的机器人是受什么启发的

在整个电影的制作中,导演和动画制作者都试图从现实中找寻灵感,正如唐?霍尔所言,主角们的超能力源自于他们自身的智慧,电影本身就传达了一种信息:这是真正的极客们的狂欢。根据美国科技博客Gizmodo的报道,电影中不管是大白的外形,动作还是控制它的工具,甚至是那些密密麻麻的小型机器人,都可以在现实的实验室中找到出处。

大白的外形灵感源自于卡内基梅隆大学的软机器实验室(Soft Machine Labs),在这个实验室中,机器人都是用可拉长可膨胀的材料制成,有点像人们在危急的情况下所穿的正压衣物(positive-pressure suit)。

卡内基梅隆大学的官方网站介绍说,除了不能飞之外,大白的身体是可以制作出来的,不过,它的大脑则没办法制作,像电影中那样成功地用语音,面部表情,动作与人进行交互就更难了。

软机器实验室的专家克里斯(Chris Atkeson)还解释了他为什么要制作这样一个可膨胀的充气机器人,他说,他的妻子喜欢看犯罪片,他也因此了解到可以伤害到人的很多方式,人们可能会被锋利的物体刺伤,被剪刀剪伤,被钝物击中等等,软软的机器人就可以减少这些风险。(听上去太萌了~)

充气机器人既强壮又很轻,与此同时,它的外膜还可以免于其受到气体和液体的损坏,可以应对恶劣的天气,它很容易被清洗,因此,它可以清理潮湿混乱的环境,在游泳池这些地方,它都可以帮到人们。

而大白可爱的动作也是有原型的,麻省理工学院的媒体实验室在 2011 年发明了一种叫做 Boxie的纸板机器人,它是移动记者的一种,电影制作者很喜欢Boxie灵活有趣的一面,从下图中可以看到两个机器人都长一样的圆眼睛。

电影制作者们还在东京参观了由本田汽车公司制作的机器人——阿西莫(Asimo),阿西莫在人机相互上也为大白给予了启发。 至于那些智能的成群结队的微型机器人则受到 yutube 上一位关于无人机视频的影响,这些由由宾夕法尼亚大学的GRASP实验室所发明的“纳米表演者”可以以同步、紧凑的形状飞行,不过在准确性上令人担忧。

看看大白的外形,气球外壳是有些儿童向,但是碳纤维的骨骼,可爱的外观设计,具备语音识别和人体体征扫描的能力,这些都是非常合理又主流的设计。大白是三大科技产业的集合体:移动医疗、机器人制造和人工智能。

先说移动医疗

现在大家比较通常的叫法是mHealth。美国在2010年的移动医疗峰会上,对mHealth下了一个定义——通过移动设备提供医疗服务。这样一想,会移动的机器人大白,确实符合这个定义。

移动医疗英文最初的全称是“Emerging mobile communication and network technologies for healthcare”,翻译过来就是“医疗保健行业新兴移动通信与网络技术”。所以移动医疗的兴起,一开始的根本原因是通信与网络技术的发展与普及,成本的下降、设备的普及,特别是智能手机的大量部署,才有了移动医疗的爆发。目前移动医疗还处在通信技术红利的发展中期。

按逻辑来说,移动设备的普及,促成了移动医疗产业。那么机器人产业是否成熟,就是大白何时造出的指标了。那么笔者可以自信的告诉你,大白确实距离我们不远了。一个24小时陪伴左右的医生护士是成本极高的,但是由机器人健康助手来代替,成本确实会降至不可思议的低。

美国和日本都正在做,并且各有自己制造医疗机器人的特色。

美日医疗机器人案例

美国

Intouch Health——这家老牌移动医疗公司,实现了美国1万个社区与诊所的互联。他们的战略投资方美国顶级机器人公司iRobot的一手为Intouch Health打造了机器人系列,他们称之为——远程医疗机器人。

这些机器人可以在社区医院、患者家、病房等地方发挥医生替身的作用。一个医生远程控制机器人,就能够长期跟踪一个患者的生活,监督其生活习惯,为其提供更为彻底的疗程。

另外,全美前五的医疗机构Digital Health也在制造自己的远程医疗机器人。

美国陆军——美国陆军的远距离医学与先进技术研究中心委托马萨诸塞州的机器人公司VECNA研发了一种自动化战地救护技术,最终演变成了战地协助撤退机器人(BEAR),来实现救护、转运伤员等整套战地救护功能。

日本

Twendy-One——日本早稻田大学发明的机器人,和Intouch Health的远程医疗方向不同,twendy-one最重要的目标就是模拟人类护工。这款机器人的手部极力模仿人类,在最初的演示里已经可以捡起习惯、挤番茄酱,预计在2015年投入使用,用来照顾老人和病人。缺憾是定价昂贵——在3000万日元左右。

丰田——2011年发布了4种应用在医疗护理领域的机器人,用于帮助由于下肢瘫痪等而行动不便的人行走,包括“独立行走助手”、“行走练习助手”、“平衡练习助手”、“帮助移乘助手”。丰田专务董事井上洋一说:“随着少子和老龄化的加剧,用于护理与医疗的助手机器人会越来越重要”

安川——2014年发布了康复机器人,辅助患者进行肢体康复。不过他们的产品,更多的是原有康复器材的自动化改型,更符合人体工学,更提高医护的护理效率。

HAL——日本筑波大学企业CYBERDYNE的产品HAL(Hybrid Assistive Limb)是世界上第一款作为可穿戴助力系统通过ISO13482认证的设备,它的医用改进型更是作为医疗设备通过了欧盟CE认证。它被设计用来帮助下肢肌肉萎缩的患者,当你想要站起来、行走、停住、抬起腿上下楼梯时,它都会恰如其分的来帮助你完成。

你可以将HAL称之为可穿戴机器人,从名称缩写上可以看出向库布里克的2001太空漫游致敬的意思,那部电影里的机器人就叫HAL。

创造人工智能

一个医疗机器人的人工智能需要多强?可能是科幻电影对人工智能有太多的想象,从灭绝人类的天王,到《人工智能》里近乎完美人类的裘德洛。但其实人工智能早就在大家的生活里了,这些被细密设计的“软件”旨在帮助你提高效率。也许现在的医疗机器人的人工智能不能取代医生,但是肯定有办法让你更健康。

大白最大的任务就是通过摄像头等设备,扫描目标用户,感知其体征、健康数据和情绪,然后采取措施进行健康护理。在动画里,主人公阿宏两次被大白抱住,一次是因为自己哥哥去世,心情的低落被大白扫描到;一次是掉入水中,被大白感知到体温下降,而被抱住。大白还调整了自身的温度,来提高阿宏的体温。想想这是不是跟NEST很像?其实NEST就是以物联网、人工智能和机器人才被Google看中并收购的。

你是fat

这里笔者整理几个可制造大白的公司的产品。

JIBO——作为家居应用的代表,相比DeepMind和IBM的沃森,没有那么聪明,但他们有个重要功能——语音互动和情绪识别。JIBO的系统利用 NLP(神经语言程序学)来理解命令甚至日常会话。能够识别用户及其家人,通过用户的不同,以及识别用户情绪的不同,来进行不同的语音互动。

Nest——来自美国人对恒温器的使用习惯,能够学习用户对温度的敏感程度,通过物联网对周边环境温度等的变化,来调节所有联结在NEST上的设备,从而达到用户喜欢的室温、湿度等等。

DeepMind——这是Google在收购NEST之后收购的人工智能公司的名称,他们被并入了Google最老牌的搜索小组,被赋予的任务就是做知识。是不是很高大上?那是因为DeepMind的深度学习算法,让他们的人工智能已经具备学习能力,此前在CES上,他们展示了DeepMind如何“玩”一个全新的游戏。一个医生教几次,他的机器人就会诊疗了,这个未来看起来不错吧?

机器人的视觉

除了满足自动化的人工智能,大白那个扫描人体的能力也是必不可少的,而这样的黑科技在现实里是有参照物的,这就是最近拿出Hololens这样神物的微软。他们的Kinect One(电脑版名为Kinect V2,此处简写为Kinect2)常年吊打深度摄像头领域的对手们,就是大白最好的视觉设备啦。

Kinect2——微软选用了TOF来代替结构光(Kinect1的技术)。目前已经可以识别肌肉拉伸、体表温度和心率——这些都是健康护理中需要的数据。实现的原理,用温度和炎症来简单举例,就是通过截取人体体表的颜色,来识别其温度,准确率还在进化。

国内也有团队在利用普通摄像头和OpenCV相关技术来完成类似的任务——点康科技号称能够利用摄像头测血压技术,不过笔者没有实地验证过。

我们怎么做

作为在家庭服务机器人和远程医疗机器人领域创业的团队,我们目前基于开源的ROS(机器人系统),制作了大小两种护理机器人,主要是面向小孩和老人。核心功能与Intouch Health类似,就是远程控制。

另外,为了让目标用户群接受机器人,我们在机器人中放入了仿生压力感应器和自然语言合成芯片,这样机器人就能够感受到至少10级的抚摸,并给予互动。结合自然语言处理系统,机器人可以合成用户熟悉的声音来代替机器人声音,做到读文字信息和语音互动的功能。比如一个视力不好的老人,就可以合成他儿女的声音,为老人读短信,提醒她吃药等等。

(编辑:)

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