隨著先進技術(shù)、新材料技術(shù)的快速發(fā)展，近年來，世界各國紛紛掀起了新一輪的機器人研發(fā)浪潮。
除了在制造業(yè)大顯身手之外，各種用途的機器人也已滲透到人類生活的方方面面：水下機器人、仿生機器人、家庭服務(wù)機器人等也逐漸為公眾所熟知。
而在醫(yī)療領(lǐng)域，機器人也逐漸開始滲入其中，對醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)生革命性的影響，并開啟了智能醫(yī)療的新時代。
提及醫(yī)療機器人，可能很多人首先想到的便是動畫電影《超能陸戰(zhàn)隊》中那個憨態(tài)可掬、溫暖治愈的龐然大物——“大白”（Baymax）。在電影中，大白是一個陪伴型個人醫(yī)療保健型充氣機器人，它可以檢測出人類疾病以及受到的傷害，還會想方設(shè)法撫慰人們的傷痛。
看過這部電影的人大多都會感慨：好想有個大白�？茖W(xué)家們卻實事求是地表示，盡管大白身上的部分功能目前已經(jīng)得以實現(xiàn)，然而電影中所展示的生活離我們還是太遠。
不過，在機器人軍團中，微型機器人卻是一個特別的存在。隨著精準醫(yī)療的深入推進以及人工智能技術(shù)的發(fā)展，微型機器人技術(shù)不斷取得重大突破，正在改變著人們的生活。
小而強大
當(dāng)你生病的時候，只要服下一顆包含微型醫(yī)療機器人的小藥丸，就可以不必忍受打針帶來的“皮肉之苦”，輕而易舉地解除病痛；外科手術(shù)時，微型醫(yī)療器人可以讓你不再承受傳統(tǒng)手術(shù)所帶來的切肉換骨之痛……
這些一直處于想象中的場景，正在全球研究機構(gòu)的共同努力下，逐漸變成現(xiàn)實。
醫(yī)學(xué)干預(yù)手段越是先進，侵入性就會越低。比方說，過去做減肥手術(shù)，需要打開病人的腹腔，從肚臍一直開到隔膜；而現(xiàn)在，這樣的手術(shù)只需要通過腹腔鏡技術(shù)，開幾厘米大的小口便可完成。但有了微型醫(yī)療機器人，連這樣的小口都會顯得多余。
美國麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)明了一款微型折疊機器人，其可以在胃里完成簡單的手術(shù)，而且完全不需要切口或連接外部纜線——病人只需從口中把機器人吞下去就行。
這種微型機器人被包裹在用冰做成的口服含片里，被人服下后會通過食道進入胃里。冰膠囊融化后，機器人會像折紙一樣打開。展開后的機器人看起來就像一張有皺褶的紙，材料上的皺褶、縫隙和補丁的位置都是經(jīng)過精心設(shè)計的，它們遇熱或受磁場作用時會膨脹或收縮，進而使機器人移動。
這種移動方式與生物體關(guān)節(jié)和肌肉的運動方式非常類似。外科醫(yī)生通過外部電磁場影響機器人身上的磁鐵，進而控制機器人的運動。機器人也能通過屈伸自己的皺褶，沿著胃壁爬到指定的位置。
這款機器人的主體由生物相容性材料制成——部分材料來自豬的小腸，也是香腸腸衣的材料。這些材料可以使其向體內(nèi)傷口給藥或是像創(chuàng)口貼那樣固定在傷口上。
當(dāng)然，這款機器人的作用還不止這些。它還可以用自帶的磁鐵“捕捉”并移除異物，比如誤吞的紐扣電池等。根據(jù)科研人員的調(diào)查，每年美國發(fā)生誤食紐扣電池的事件高達3500多起，而這個微型機器人則可以在不進行外科手術(shù)的情況下，從人體消化道中移除異物。
“我的父親在20世紀70年代得了腎結(jié)石，醫(yī)生們差不多切開了他的半個身體才取出結(jié)石。”領(lǐng)導(dǎo)這項研究的麻省理工學(xué)院計算機科學(xué)和人工智能實驗室主任Daniela Rus說道。
這款微型折疊機器人在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用潛力讓她感到興奮：“（微型機器人）還需要很多年才能付諸使用，但一旦投入實用，可以想象它能對這些手術(shù)產(chǎn)生多大的影響。”
Rus指出，未來他們計劃為微型折疊機器人加入更多的傳感器，并且對機器人進行重新設(shè)計，使其在不使用外加電磁場的情況下實現(xiàn)自動控制。
精準治療
微型機器人體型雖小，但能量巨大，其廣闊的應(yīng)用潛力令全世界的科學(xué)家們?yōu)橹Α?/font>
近年來，科學(xué)家們一直在嘗試開發(fā)出能夠進入人體，并在特定位置進行給藥或者精準手術(shù)的微型機器人，為人們的健康謀福祉。
實際上，早在2015年，美國的科研團隊就研發(fā)出了一種超微型機器人。這款已經(jīng)通過了美國食品藥品監(jiān)督管理局批準的機器人非常袖珍，甚至沒有硬幣大。它能夠被用在耳朵、支氣管、尿道等較小的人體部位，縮小了需要打開的切口。
而由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院和蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)科研人員研發(fā)的一種模仿細菌的微型機器人則具有更多運動模式，其既可以用于體內(nèi)給藥，還可以進行精準的手術(shù)操作。
與傳統(tǒng)機器人不同，這種微型機器人是柔軟而有彈性的，且無需馬達驅(qū)動，它由生物可相容的水凝膠和磁性納米顆粒組成。這些納米顆粒具有兩種功能：在制造過程中給微型機器人成形以及讓微型機器人在電磁場中移動。
這款微型機器人是科研人員模仿能夠引起非洲昏睡病的細菌來制造的，在加熱的情況下，微型機器人能夠得以展開。這種微型機器人能夠進入人體，注射藥物，并且可以高精度地執(zhí)行正確的手術(shù)操作，例如堵塞動脈清理以及干細胞培養(yǎng)。
“全新生產(chǎn)方法可以讓我們測試一組形狀和組合陣列，以及獲得在給定任務(wù)中的最佳運動能力。我們的研究也在細菌如何在人體內(nèi)運動及它們?nèi)绾芜m應(yīng)周圍環(huán)境等方面提供了有價值的見解。”瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院科學(xué)家Selman Sakar指出。
深入人體為患者吃藥，也是微型機器人的職責(zé)所在。哥倫比亞大學(xué)生物工程教授Samuel Sia帶領(lǐng)團隊研發(fā)出的一款包裹著水凝膠的15毫米微型機器人正是為此而生。
這款奇特的機器人無需電池或電線驅(qū)動，但醫(yī)生可以在體外精確控制藥劑的用量和釋放。目前，該研究團隊已在患有骨癌的小白鼠身上完成了初步測試，通過對照組對比，能精準進行藥物靶向釋放的微型機器人確實效果明顯。
這款機器人能滿足用戶個性化醫(yī)療的需求。“醫(yī)生可以根據(jù)病人的反應(yīng)對療法進行相應(yīng)的調(diào)整。”Sia表示，除了釋放藥物，未來這套裝置還能控制荷爾蒙的釋放。
醫(yī)療界的AlphaGo
2016年3月15日，谷歌人工智能AlphaGo與世界圍棋冠軍李世石的人機大戰(zhàn)，AlphaGo最終獲得了勝利。
AlphaGo的橫空出世，可以說對人工智能產(chǎn)生了巨大的沖擊。用深度學(xué)習(xí)和強化學(xué)習(xí)的結(jié)合來判別現(xiàn)在所在的棋盤是好是壞，同時預(yù)測未來有利的走向，這是Deepmind團隊為AlphaGo的搜索引入的一個新概念。
這一新概念對從事人工智能的科學(xué)家而言無疑具有極大的啟發(fā)性。有人便提出，是否可以在醫(yī)療領(lǐng)域重復(fù)AlphaGo的成功呢？
比方說在癌癥治療方面，癌癥治療一般是用放射性射線來殺掉癌細胞，而每一個癌癥患者所需要的劑量、角度、頻次可能都不相同。如果能把所有的相關(guān)信息以及治療結(jié)果都記錄下來，這樣就有了數(shù)據(jù)、特征以及問題的持續(xù)反饋，并且這個過程是可以重復(fù)的，這將對于未來人們攻克癌癥有極大的裨益。
實際上，相關(guān)的應(yīng)用研究近年來已在國內(nèi)外悄然開始。德國漢堡飛利浦研究院的科研人員探索出了一種新方法，在磁場的作用下，可以控制微型機器人群體中的任意一個，使其自由運動且不干擾其他微型機器人的運動。有了這項技術(shù)，醫(yī)生可利用這些機器人攜帶藥物，精準地投放在腫瘤區(qū)域。
而韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)院的科研人員則研發(fā)出了一種可遠程遙控的快速移動微型機器人。這種機器人通過人體血液可以直接將器官所需的治療藥物輸送過去。不僅如此，科研人員還設(shè)想了可注射微型機器人，它在完成使命后可以在體內(nèi)無害溶解。
1949年，諾貝爾物理學(xué)獎獲得者理查德·費曼曾在演講中這樣說過：“如果你能吞下一名外科醫(yī)生，那么手術(shù)將變得有趣而簡單。但是我們怎樣才能制作出這樣微小的外科醫(yī)生呢？這是我的夢想，我把它留給你們來實現(xiàn)。”
68年后的今天，這個曾經(jīng)存在于科幻中的美好夢想正在智慧的科學(xué)家們手中逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實，并不斷融入人們的生活�！�