广州日报数字报- 20年后孩子一出生 就生成数字化虚拟孪生

文、图/广州日报全媒体记者王纳

说到虚拟人体,大家脑海里会浮现出什么画面?是《钢铁侠》里的虚拟管家贾维斯,还是《银翼杀手2049》里的虚拟女友?这些只是电影工作者对未来的一种演绎,而真正的学术权威心中的画面是什么呢?中国工程院院士赵沁平的答案是——“虚拟孪生”。

前日,中国工程院院士赵沁平在深圳出席一场VR+AI研讨会上指出,“虚拟人体,是VR的终极目标。”赵院士畅想的未来是这样的,“当孩子出生后,就有一个完全等同的数字化虚拟孪生伴随其同步成长,作为其终生的健康档案和医疗实验体。”赵院士还给这个“未来”加了一个期限“20年”。

可在虚拟人体上做医学实验

前日,人工智能领域一场名为“从3I到4I,VR中的人工智能”的VR+AI研讨会在深圳麒麟山庄举办,会议由鹏城实验室(省实验室)主办,中国工程院院士赵沁平担任会议主席,高文、李国杰、徐扬生三位院士特邀出席会议。

赵沁平院士是我国虚拟现实(VR)科研领域的领军人物,从上世纪90年代初开始研究把虚拟现实应用在军事领域,2010年开始做虚拟现实在医疗方面的应用。他说:“我发现人体建模是最难的,如果把这个建模做到了,虚拟现实几乎什么都可以了,所以虚拟人体,是VR的终极目标。”

什么是虚拟人体?赵沁平说,虚拟人体是对真实人体进行动静态多源数据采集,并通过几何、物理、生理和智能建模,构建的数字化人体。数字化人体最后能发展成智能人体,这个人体行为具有智能特征。

“虚拟人体,当然要逐步逐步地建模,也是在一步一步发展。”赵院士说,其中人脑是最复杂的,要想完全建模虚拟人体,就必须完全认识人脑。

有了虚拟人体,就可以转化为医学研究的新平台和新实验手段。比如现在医学上做实验是动物身上,或者志愿者身上,而如果有虚拟人体的话,就可以在虚拟人体上做医学的实验了。在手术规划与设计上,也可以先在虚拟人体上做规划,然后再进行手术实验,再进行手术的评价,可以降低风险和成本。

虚拟人体在高交会上已露雏形

赵沁平描述的这些未来离我们还有多远?VR产业发展的现状如何?在这几年的高交会上,我们可以从中看到一些VR的发展脉络。

2016年,被誉为VR爆发式发展的元年。彼时的高交会,VR也是当仁不让的展会“明星”。人们排着队迫不及待地要体验VR过山车时的惊险连连、VR多人互动射击的畅快淋漓,此外VR影院、VR游乐场也受到人们的追捧。

在2016年到达“抛物线”顶点后,2017年VR概念的热度却急转直下,内容质量差、消费成本高,国内做VR游戏的厂家从上千家下滑到上百家,对VR的投资也开始遇冷。

而在今年的高交会上,VR行业应用又开始多点开花,医疗、教育等领域尤为显著,定制化的VR教育内容、临床手术引导,B端市场的VR应用开始逐渐成熟。记者发现,5G时代带来的高带宽、低时延的通信技术可能会给VR带来更大的发展机遇,这也成为业界对VR产业的新预期。

在本届高交会上,有一些产品已经出现了“虚拟人体”的雏形。如妙智科技的工程师向记者展示了VR在临床手术中的应用。比如在治疗腰椎间盘突出上,常见的微创手术需要用穿刺针,直接到达突出的椎间盘处,溶解、分解突出的椎间盘。这就要求穿刺的精度要高,避开重要的血管和神经。而利用VR手术规划系统,病人拍的骨骼CT片可自动转化成三维立体VR图像,因为与病人的实际骨骼1:1,医生在做术前规划时,可在VR图像中扎入一根模拟的穿刺针,确保用正确的角度和位置直达患处。

妙智科技创始人兼CE0谢智衡说,VR图像与人身体的比例完全重合,让医生在虚拟现实界面中进行三维观察、测量和切割成为现实。

在中科院深圳先进技术研究院的展位上,记者还看到了一套穿戴式的心脏健康全息投影系统。这套系统利用三维动画全息投影技术,当用户戴上仪器时,就能采集用户心电信号,同步在屏幕上展示出其心脏跳动情况,为用户分析其心脏健康情况。

虚拟孪生离我们多远?20年

虚拟人体的未来将是什么样子?赵沁平说,“人体各种尺度单元的生理模型和人脑及其智能特征模型是虚拟人体的终极研究目标,微秒级过程的仿真和千亿级脑神经元系统的模拟,是对计算能力的巨大挑战。”他现场这样描述了虚拟人体的未来应用——孩子出生后,先是称重量、量身高,以后就可以采集数据,生成一个虚拟孪生的兄弟或姐妹,这个虚拟孪生体将伴随着这孩子同步成长,作为孩子终生的健康档案和医疗实验体。

赵沁平说,“当然这是长远目标,可以一步一步实现。如果有这样的东西绝对是颠覆性的,我相信20年能够见效。”

赵沁平还表示,希望鹏城实验室能够在这些方面有所作为。