中国科学报刊载的数字人

中国科学报刊载的数字人

专家认为，“数字人”的发展分4个阶段：“数字可视人”、“数字物理人”、“数字生理人”和“数字智能人”，至21世纪初，还处于第一、第二阶段。中国数字人男1号器官切片“数字人”的起源要追溯到1989年美国国立医学图书馆发起的“可视人计划”。当时美国国立医学图书馆和美国科罗拉多大学试图完成人体截面图像的采集。要采集这些数据，需先将志愿者人体切成薄片，每切一次片，就用数码相机和扫描仪对已切片的切面进行拍照、分析，之后将数据合成三维的立体人类生理结构。5年后，负责项目实施的美国科罗拉多大学宣布，他们获得了一男一女两组光学照片数据，以及CT和核磁共振断层扫描图像。尽管科学界对“中国数字人男1号”技术予以很高的评价，但实际上当时“中国数字人男1号”在医学及相关领域的应用是有限的。1996年，美国橡树岭国家实验室牵头酝酿“虚拟人创新计划”，他们设想，将“人类基因组计划”和“可视人计划”的研究结果结合起来，完成人体的物理建模，能够模拟人体器官组织和整体在外界物理刺激下的反应，专家称之为“虚拟物理人”，他不同于“可视人”，他会像真人一样对外界有反应：骨头会断，血管会出血。比如说，在做汽车碰撞试验时，“虚拟人”可以提供人体意外创伤的数据，帮助改进汽车的安全防护体系。随后美国科学家联盟又提出包括“可视人”、“虚拟人”等全部内容的“数字人”计划。它的目标是实现人体从分子到细胞、组织、器官系统和整体的精确模拟，被认为是有史以来最雄心勃勃的研究计划。从美国的两个计划可以明确，“虚拟人创新计划”设想的是构建能对外界有反应的“物理人”，而“可视人”对应的是被数字化了的“解剖人”。2006年中国完成的中国数字人男1号与当年科罗拉多大学所完成的工作差不多，所以称之为“可视人”更科学。

中国数字人男1号的相关科学释疑

多少刀才能“切”出中国数字人男1号中国数字人男1号并非切得越薄越好，片层精度的厚或薄是取决于实际应用的要求“中国数字人男1号”切削时间为27天。该数据集采用的切片断面为0.2毫米，共切削为9215片，高效数码相机像素达2200万，图像分辨率为4040×5880，是世界上0.2毫米虚拟人切削中分辨率最高的数据集。此外，按60兆一帧释放，该数据集的数据量超过540千兆，为世界之最。“中国数字人男1号”0.2毫米的切削间距，与世界公布的各种数据相比，具有明显优势。切削精度应是按需切削，切削和数据集的建立应与实际应用紧密联系在一起，充分考虑其实际作用。例如，局部器官数据集，如骨头、脏器等提供给应用单位，切削精度为0.2毫米就足够了，没有必要追求更薄；但如果应用单位做的是内耳膜手术，则要求更为精细的切削片面距。另一方面，以0.2毫米的切片距进行切削，数据量已达540多千兆，对计算机存储负担来说，已经很大，如果再细一点，数据量就会更大，很多研究单位的电脑都运转不了这么庞大的数据集。中国有多少个虚拟人数据集有13亿人口的泱泱大国，不能够没有自己的数字人，必须开展此项科技工作——这是中国专家们的一致观点。专门研讨科技发展前沿的香山科学会议，2001年的主题是“中国数字化虚拟人体的科技问题”，当时中国专家还未曾在这一方面开展过工作，能不能开展好此项工作，还是“心中无数”。而两年后，2003年香山科学会议有了明确的答案。这一次研讨会的主题是“中国数字化虚拟人体研究的发展与应用”。与两年前的情况大小相同，参与这一次会议的专家们，带着亲自研究的资料和发展应用的目标来参加讨论，有备而来，研讨场面空前热烈。两年来，中国取得了令人瞩目的成绩，从无到有，从模仿到创新，从继承到发展，从理论探讨到开发应用。虽然起步慢，但是，中国数字人研究也取得有创新和有特色的成果。被称为“中国数字人男1号”的中国首例虚拟人数据集在第一军医大学构建成功。至2008年，上海、重庆、广州共有6个虚拟人数据集。10个数字人数据集够不够人体切片数据集的构建要特别重视质量而非数量，要为应用单位提供优质框架至2006年，中国共有10个整体数字人数据集，其中4例在南方医大，标本来源分别为两名男性、1名女性和1名婴儿，育龄女性数据集和女婴数据集均是世界首套数据集。这10个数字人数据集分别具有年龄、地区、性别特征。由于每个整体数字人的标本采集、数据建库投入都很大，“究竟有没有必要再建整体数字人数据集，这会不会只是一项重复劳动”是许多人心中的疑问。数字人数据集有民族性、地区性，构建成功的整体数字中国人数据集可基本满足中国、日本、韩国等人种近似的国家对数字人数据集的需求。但整体数字人的数据集究竟是否足够，还是要从实际应用出发。人体切片数据集的构建要特别重视质量而非数量，要为应用单位提供优质框架。但随着社会分工的细化，大部分应用单位都对局部更为专注，数据提供者就要有所针对地促进社会的发展。因此，不仅要有不同特色整个人体的数据集，更需要有针对性，可供各种医学专科开发应用的局部数据集；不仅要有大体解剖学的数据集，还要与时俱进构建组织学、细胞学的数据集。南方医大完成了13个数字人局部数据集，作为数字人研究的主要发展方向。“中国数字人男1号”能否超越“万物之灵”虚拟的“中国数字人男1号”能不能超过被称为“万物之灵”的人？应该取长补短。已经研究了一百几十年历史的机器人，若比试智力只有幼儿水平，“他们”赛足球时，一出场还是呆头呆脑的，连少儿队就能赢“他们”。但是机器人运用得当，可以24小时开工、不会疲劳，加工精确，在工业上起作用，还可以拆除爆炸物。