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超能陆战队机器人大白背后故事:医学家的预言

2017-7-19 11:12| 发布者: 编辑| 查看: 529| 评论: 0

摘要: 3月12日消息,近日,迪士尼最新动画电影《超能陆战队》席卷全球,其主角机器人大白也一时间成为街头巷尾最受欢迎的动画形象。而值得注...
   3月12日消息,近日,迪士尼最新动画电影《超能陆战队》席卷全球,其主角机器人大白也一时间成为街头巷尾最受欢迎的动画形象。而值得注意的是,大白在医疗治愈领域的前瞻性预言,让不少科学家以及医疗学家都引起了关注。

 


超能陆战队机器人大白

 

   迪士尼的《超能陆战队》(Big Hero 6)是一部以一个可爱的、棉花糖般的充气机器人为主角的儿童电影吗?还是说,这是一个对未来的敏锐预言,值得工程师、投资者和政策制定者们好生探讨分析?《超能陆战队》的诞生一定程度上算是我的错。因此,接下来,就让我试着从影片里那些一厢情愿的痴心妄想中,把未来真正有可能实现的事实挑出来吧。

 

2011 年,《超能陆战队》的联合导演之一唐·霍尔(Don Hall)拜访了我位于卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的实验室,看到了我们做的充气手臂。当时我们正在研究一项技术,想要创造出一种“柔软而又安全的机器人”,希望将来有一天它能照料我们的父母,给他们穿衣服、照料他们。而当我们自己老了,它也可以这样照顾我们。唐正是从此次拜访中获得了灵感,从而创造出了他心目中的大白(Baymax)——一个能够陪伴人们的个人医疗保健型充气机器人。(它和漫威公司[Marvel Comics]出品的漫画原作《超能陆战队》中那个原版的巨型变形机器人大白可完全不同。)

 

“你是我的病人。照顾你是我的职责。”


超能陆战队机器人大白

 

在迪士尼出品的这部电影中,大白可以检测出人们的疾病和受到的伤害,抚慰人们的伤痛,还会轻柔地反复叮咛青少年,要他们注意安全,照顾好自己。大白会说话,也能听懂人们的话。他能在自己的皮肤上显示信息,也能读懂那些信息。他能感受到、也能产生体温变化之类的触感。虽然电影里没提到大白的味觉和嗅觉,但是作为一款医疗保健型机器人,大白一定有嗅觉(可以分析空气中的化学物质)。而且对一个可以排气的充气机器人来说,释放各种气味也是件易如反掌的事。

 

电影展示了能够陪伴人们的个人医疗保健机器人是如何与人互动的,这将会在较长一段时间内推动人机界面设计进一步发展。影片中,用户能够改进并自己设定机器人的新动作,还可以自定义机器人的外型和运作方式。大白会用它的手臂和透明胶带一类的工具修补自己身上的破洞、维持自己的外型。它平时能够自动放气压缩,存放在行李箱里。而用户需要时,它又会充气出现。

 

“我哥哥制造大白是为了帮助人们。”


超能陆战队机器人大白

 

从某种程度上来说,机器人专家讨厌这样的电影,因为这类电影塑造的美好愿景当下还不可能实现。不管是《星际迷航》(Star Trek)里的机器人 Data、《星球大战》(Star Wars)里的机器人 C3PO,还是《终结者》(The Terminators)里出现的任何机器人,都还离我们很遥远。但陪伴型个人医疗保健机器人并非如此。希望通过我的述说,你能够明白,大白身上的某些功能如今已经能够实现了,而其他那些功能离实现的那天也不远了。

 

现在,许多看护人员都是病患的配偶或者家属,他们往往自己也都上了年纪,很明显,他们迫切地需要人们的帮助。这一现状以及我自己个人的经历,再加之科技的进步,让我有了设计一个大白这样的机器人的想法。科技或许可以减轻护理者承担的压力,使老年人有更长的时间呆在自己的家里。不仅如此,它还提供了新的契机,让人们能够经常进行身体检查——这一方面能检查出人们是否患有癌症、痴呆这样的疾病,另一方面也有利于监测药物的起效时间、药效、副作用以及人们对药物的反应。美国战后婴儿潮一代很快就要退休了。这一代人生的孩子少,家庭流动性则日益增大。随着他们的退休,社会上希望能够在老去后依然能保持独立的老年人将会越来越多,而能帮助他们的家庭看护人员则会越来越少。面对这一挑战,科技能够起到关键性作用,而且它也必须承担起这一重任。

 

“治疗起作用了,你的神经递质正在稳步增加。”


超能陆战队机器人大白

 

我的父亲最终被确诊患有结肠癌,因为一项一年一次的血液测试显示,他体内缺乏铁元素。不幸的是,一年做一次身体检查通常是不够的。我的兄弟五十多岁时死于前列腺癌。我想知道,为什么我们不能一个月检查一次癌症。在使用抗抑郁药物时,我们甚至应该每天做一次检查,以确保药量使用合理——这类治疗通常很难平衡药物的疗效和其带来的不良副作用。为什么我们不能那么做呢?

 

照料一名家庭成员是个很重的负担。如果科技能让看护人员平静地休息上几个小时,不必去想被看护者的事,那情况就会大为改观了。让老年人在自己的家里住得更久,不仅能让他们本人心情愉悦,更能促进整个社会的经济繁荣。我认为,如今的科技足以应对这种种挑战。

 

如今的智能手机有了云计算功能,能够有效地帮助人们感知事物、诊断疾病、提供成年人看护服务,还有着认知辅助的功能。我们很快就能在传统金属机器人的基础上,制造出有用的机器人仆从,帮助那些有身心障碍的人以及老年人更好地掌控自己的生活,让他们能够活得更有尊严、更加独立——或者说,尽可能地延长他们独立生活的时间。


超能陆战队机器人大白

 

看护机器人应当能够和那些需要接受身体护理的人们接触互动。从帮助病患下床走到椅子边坐下,到帮他们换尿布,这些应当都能由机器人来代劳。而如何造出这样的机器人,还有待我们从基础入手,进一步调查研究。目前,移动病患会给看护人员的身体造成伤害,许多专业的看护人员都因此而被迫辞职。陪伴性个人医疗保健机器人恰能够减轻看护人员在这方面的一些负担。

 

任何家用机器人都应当带有故障保护措施,以免伤害宠物、过分热情或者恶毒的小孩子,以及被它看护的人。我认为,要想让机器人有这么高的安全系数,唯一的方法就是开发一种新型的超轻机器人。充气机器人正是这样一种超轻机器人。它不仅轻,而且足够结实强壮,不但能举起车子和房子,还能保护美国宇航局(NASA)发射的探测器登陆火星。

 

“你是我的病人。你的健康是我唯一关心的事情。”


超能陆战队机器人大白

 

或许更重要的是,陪伴型个人医疗保健机器人能够一天 24 小时、一周 7 天全年无休,为用户提供持久的一条龙服务——目前,病患往往要面对一系列五花八门的专家,身边的看护者也常常换来换去。从某种程度上来说,大白是一个聪明、自然、便携,还能够与人互动的个人健康电子档案。

 

“我现在就扫描你。”


超能陆战队机器人大白

 

电影中,大白感知周围事物的能力令人印象深刻(相对一个机器人而言),他还能够扫描人的身体,检测并诊断用户是否患有疾病或受到了伤害。那么现实生活中,机器人和其他电子设备有这些能力吗?就目前的技术水平而言,MRI 和 CT 扫描仪体积都太大了,而且也过于昂贵,不适合装在陪伴型个人医疗保健机器人上。但需要和患者身体直接接触的超声扫描仪现在的体积已经缩小到了手机那么大,完全能够装在机器人的手上,或者其他什么便携扫描工具上。

 

专门的手持型设备可以检测出特定的人体损伤,比如红外吸收扫描仪就能够检测脑血肿(Infrascanner 2000)。或许现实生活中的大白需要携带一系列专门的扫描设备,和真正的医生一样,根据初步评估选择合适的诊断测试。

 

现实生活中的大白还可以有各种颜色,能够创造出“具有深度”的图像,精确映射出物体的形状。如今有了价格较为低廉的热成像技术,机器人将能检测出因血流不畅、生物钟紊乱或者其他身体失调引起的异常体温。除此之外,热成像技术也使得机器人感知人类及其举止变得简单了起来。


超能陆战队机器人大白

 

虽然现实生活中目前还没有电影里那种颇具科幻色彩的全能扫描仪,但事实证明,我们会穿上许多各式各样的设备。这些可穿戴设备能够向穿戴者提供健康信息,提出治疗方法。Fitbit、Jawbone、Fuelband 这三大厂商推出的健身腕带,以及其他一些类似的可穿戴监测设备现在出奇地流行。它们能够测量人们一整天的生理和行为指标,包括心率、生物电信号、体温、走了几步路、爬了多少级楼梯、行进了多少距离、燃烧了多少卡路里、睡觉的方式和质量、饮食习惯以及其他日常活动习惯等等。可穿戴的心脏情况记录仪、心脏起搏器以及心率检查笔(Heart Check PEN)这样的手持型心脏监控设备如今也已经出现了。

 

有趣的是,还有一些设备不止能够反馈测量的数据以及其与正常值或目标值之间的差距,它们还能提醒或“推动”用户,告诉他们该喝水了、该休息了或者该增加睡眠时间了。改变人们的行为——这是陪伴型个人医疗保健机器人所面临的另一项更加艰巨的挑战。啰啰嗦嗦的劝说可能会致使人们厌弃设备,要是能找到一种更有效的影响人们行为的方式就好了。或许,比起被其他人念叨,人们更容易接受机器的劝说。

 

“血型为 AB 阴性,胆固醇低……体温低,血压上升——你好像很紧张啊。”

 

未来,可穿戴设备或许还会辅以吞咽或者植入人体的组件,以便接触体液。它们可能会被植入在牙齿或者齿冠里,以便接触唾液以及人们的呼吸,也可能会被植入人的体内,直接接触血液。其实目前已经有类似的设备出现了。为了防止在太空漫步时出现问题,宇航员需要吃下能够测量、传递他们体核温度的药丸。还有一些胶囊里带有摄像头,可以观察人的肠道。目前,科学家们正在开发可以进行血液测试的植入设备。

 

“你的情绪状态变好了。”

 

环境也可以对人们的一系列指标进行测量。我们在乔治亚理工大学建立了一座名叫 Aware Home 的房子,里面装有永久摄像头以及其他传感器,能够监测居住者的活动,对他们的需求和意图作出预测。

 

“别扫描我!”

 

不管是陪伴型个人医疗保健机器人、房子、可穿戴设备还是植入式设备,他们都涉及到一个问题,那就是个人隐私。老年人通常会向看护人员和家人隐瞒发生的意外事故。如果他们觉得那些带有监控功能的设备是用来暗中监视他们的,他们就会拒绝使用这样的设备。不过,老年人这么做有他们自己的理由。一旦行为举止发生了什么改变或者出了什么事故,他们就可能会失去一定的自由。家人或看护人员会加强对他们的约束,他们还有可能会被送到老年生活助理中心或者养老院去——人们会说“那是为了他们好”。而许多事故恰恰就发生在浴室、卧室这些对监控特别敏感的地方。


超能陆战队机器人大白

 

 

我们需要树立一项原则,确保拥有用户数据、能够决定数据用途的只有用户自己,而不是医生或者其他看护人员、医院或者养老院、保险公司、产品厂商或者服务提供商。在信用卡、电话和汽车引擎上,我们已经犯过类似的错误了。如今,我们的财务信息、和别人的交流对话、我们所在的位置以及驾驶信息被卖给了不知名的人,我们不知道他们用我们的这信息做了什么——如果我们知道的话很可能并不会同意他们这么做。保护这些数据的一个方法,就是定期删除它们,只保留总结性信息。把信息传输或储存到另一台电脑或者云端上并不安全,它们很容易受到黑客的攻击以及监视。因此,设计者们需要认真考虑该如何建立一个值得信任的系统来储存这些私人数据。

 

那么,该由谁来解读这些数据呢?我们得考虑到一点,老年人有时候会把其他人(包括医生和其他家庭成员)看成敌人,认为他们想要拿走自己的车钥匙,或者用规矩束缚住自己。在这种情况下,自动化代理商就可以协助解读这些数据,向用户提出一些简单事物的处理建议,帮助他们决定要和他人分享哪些数据,告诉他们什么时候必须得请求他人帮助。电脑和汽车引擎监控软件已经能做到这点了。如果老年人觉得自己不能掌握这些设备和数据,他们或许就不会用它们了。

 

有趣的是,根据我的经验,很少有人会反对装在机器人身上的传感器采集他们的数据。因为,“很显然”,机器人要看、要听、也要感觉。

 

这些设备还面临着一些其他的问题。比如,我们该如何订立“关怀照料的标准”?又该如何处理那些针对自动化监视系统的事故纠纷?如果这些设备没能探测到某些疾病、出现了诊断错误,又或者错误地处理了某些疾病,那用户该起诉谁呢?哪些药物需要经过美国食品及药物管理局(FDA)同意才能使用,哪些无需政府批准就能使用呢?

 

“我这么碰你会痛吗?”


超能陆战队机器人大白

 

和我的祖父母在一起的经历也激发了我设计机器人的想法。我的祖父患有肌萎缩侧索硬化症(ALS)。他会从椅子上滑下来或者摔到在地上,而我的祖母没办法把他扶起来。于是她就会打电话到我家。接到电话,我便驱车前往祖父母家,当她的机器人。她告诉我该怎么做,而我帮助她完成这些事情。我希望能有一个真的机器人来代替我做这些事。

 

设定机器人,让他们在用户的监管下做出有用的举动。在这方面,我们和其他一些科学家已经取得了一些重大的进展。你可以在卡内基梅隆大学(CMU)的个人机器人研究(Personal Robotics)的研究成果以及美国国防部高级研究计划局机器人挑战赛(DARPA Robotics Challenge)中看到我们这一进展。能够触摸用户、给用户穿衣喂食、照料用户、帮助用户清洗身体、抱起并能稳固地支撑用户,还要能够和用户进行别的身体上的互动——要想建造一个拥有如上功能的机器人非常困难。大白这个轻型充气机器人带有故障保护措施,还能够安全地和人们互动接触。你可以在这个网站上看到我们在建造真正柔软安全的陪伴型个人医疗保健机器人方面做出的努力。


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