智行时代——具身智能技术生态
据Tech Xplore消息，一个经过手术视频训练的机器人，在没有人工协助的情况下，完成了一例耗时较长的胆囊切除手术。手术过程中，它能够响应团队的语音指令并进行学习，就像一位新手外科医生在导师的指导下进行操作一样。
机器人在试验中表现得十分镇定，甚至在现实生活中常见的医疗紧急情况下也能表现出与熟练的人类外科医生相当的专业技能。
这项研究由约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的研究人员领导，是手术机器人技术的一次变革性进步，机器人既能实现机械精度，又能具有类似人类的适应性和理解力。
医疗机器人专家Axel Krieger表示：“这项进步使我们的机器人从能够执行特定手术任务的机器人，迈向了真正理解手术程序的机器人。这是一个至关重要的区别，它使我们更接近于临床可行的自主手术系统，这种系统可以在混乱、不可预测的实际病人护理环境中发挥作用。”
该研究结果发表在《科学机器人》（Science Robotics）杂志上。
2022年，Krieger的智能组织自主机器人STAR在活体动物身上进行了首例自主机器人手术——为一头猪进行腹腔镜手术。但该机器人需要特殊标记的组织，在高度受控的环境中操作，并遵循严格的预定手术计划。Krieger表示，这就像教机器人沿着精心绘制的路线行驶一样。
但他说，他的新系统“就像教机器人在任何条件下行驶在任何道路上，对遇到的任何事情做出智能反应。”
手术机器人Transformer-Hierarchy，SRT-H，真正执行手术，实时适应个体解剖特征，即时做出决策，并在事情没有按预期进行时进行自我纠正。
手术机器人Transformer-Hierarchy执行的胆囊手术演示。图片来源：Johns Hopkins University
SRT-H采用与ChatGPT相同的机器学习架构，同样具有交互性，能够响应语音命令（“抓住胆囊头”）和纠正（“将左臂稍微向左移动”）。机器人会从这些反馈中学习。
该研究的主要作者、前约翰·霍普金斯大学博士后研究员、现就职于斯坦福大学的Ji Woong“Brian”Kim表示：“这项研究比以往的研究有了重大飞跃，因为它解决了在现实世界中部署自主手术机器人的一些根本障碍。我们的研究表明，人工智能模型可以足够可靠地实现自主手术——这曾经让人感觉遥不可及，但现在已被证明是可行的。”
去年，Krieger的团队利用该系统训练机器人执行三项基础手术任务：操作针头、提起身体组织和缝合。每项任务只需几秒钟即可完成。
胆囊切除手术要复杂得多，需要几分钟的时间完成17项任务。机器人必须识别特定的管道和动脉，并精确地抓住它们，巧妙地放置夹子，并用剪刀剪断各个部位。
SRT-H通过观看约翰·霍普金斯大学外科医生在猪尸体上进行胆囊手术的视频，学习如何进行胆囊手术。研究团队通过描述任务的文字强化了视觉训练。观看视频后，机器人以100%的准确率完成了手术。
尽管机器人完成工作的时间比人类外科医生要长，但其结果却与专家外科医生相当。
“正如外科住院医师通常以不同的速度掌握手术的不同部分一样，这项研究表明以类似的模块化和渐进方式开发自主机器人系统的前景，”合著者约翰霍普金斯大学外科医生Jeff Jopling说。
机器人在解剖条件并不统一的情况下以及在意外弯路期间表现完美——例如当研究人员改变机器人的起始位置以及当他们添加类似血液的染料时改变胆囊和周围组织的外观。
Krieger说：“对我来说，这确实表明，自主执行复杂的外科手术是可能的。而且这种模仿学习框架能够以高度的鲁棒性自动执行如此复杂的手术。”
接下来，该团队希望对系统进行更多类型的手术训练和测试，并扩展其执行完全自主手术的能力。
