RSSS脊柱手术机器人

■本报记者 沈春蕾 见习记者 丁宁宁

人工智能与生物智能的融合与协同能够发挥两种智能所长，使它们优势互补、协同工作，被认为是影响21世纪最重要的科技之一。2014年，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称深圳先进院）在“智能”与“健康”两大重点突破领域又迈出学科交叉的重要一步，成立了中科院人机智能协同系统重点实验室。

日前，中科院人机智能协同系统重点实验室主任李光林在接受《中国科学报》记者采访时说：“我们实验室致力于探索人工智能与生物智能增强与融合机制，研究开发智能服务、交互及医疗康复机器人关键技术和系统，以应对我国劳动力短缺、人口老龄化、残疾人康复等国家重大经济和社会需求。”

如何实现人机交互

当今社会，人们的生活和工作都离不开与机器的交互，每天，我们需要与手机、电脑、汽车、家庭电器等不同的机器进行交互。李光林表示，如何实现人与机器的“自然”“精准”和“安全”交互是人们对人机共融系统的期盼。

李光林指出，从物理的层面来讲，人机交互就是人和机器之间的互动；而从智能的层面来讲，人机交互就是机器智能或人工智能与人的智能或生物智能的交互。因此，实现人机“自然、精准和安全”交互的关键是人机智能之间的融合与协同。

深圳先进院一直倡导和坚持“IBT”发展思路，就是希望通过信息技术（IT）与生物科学（BI）高度融合，实现智能机器人系统、医疗器械、创新药物等多个学术方向的重大理论和技术突破。

为此，中科院人机智能协同系统重点实验室主要面向人机智能系统的重大科技需求与产业应用前沿，以高级人机交互智能系统为目标，依托信息技术和生物医学工程，围绕生物智能与人工智能融合及协同，重点解决多源感知觉和运动信息的融合与编解码原理、生物智能与人工智能的协同及互适应学习机理、人机协同系统混合智能行为的实现策略等三个关键科学问题。

脊柱手术机器人问世

智能医疗康复机器人技术及系统是重点实验室的主要应用研究方向之一，也是深圳先进院“十三五”的“三大重点突破”方向之一。

李光林介绍，中科院人机智能协同系统重点实验室成立以来，在生物智能领域，开展神经功能重建与智能增强、运动功能重建、言语功能重建、智能诊疗等方向的研究；在人工智能领域，开展智能视觉信息处理、基于人类认知学习的控制策略、面向复杂任务的经验学习等方向的研究；在智能交互领域，开展人机介入交互机理、虚拟现实增强、体感交互系统等方向的研究。

目前，中科院人机智能协同系统重点实验室已经在智能脊柱手术机器人与运动神经功能重建等领域取得了一些突破性进展。

据悉，实验室学术骨干胡颖博士与北京积水潭医院合作开发的脊柱手术辅助机器人系统，是我国首台完全自主知识产权的骨科机器人，实现了手术定位技术的重大突破。

在脊柱外科的手术过程中，细小的差错将可能带来灾难性的后果，因此手术要求医生操作精准。脊柱手术辅助机器人系统可针对脊柱手术危险性高、精度和稳定性要求高等特点，辅助医生开展脊柱外伤、退行性病变等手术治疗，该系统也于2014年和2015年先后获得了北京市科技进步奖一等奖和国家科学技术进步奖二等奖。

交叉团队攻关智能

中科院人机智能协同系统重点实验室定位医疗和康复机器人，集结了150人的交叉学科团队，开展人机交互基础理论和技术系统研究。研究团队中大部分人具有海外留学和工作的经历。

1999年，李光林在美国伊利诺伊大学芝加哥分校从事博士后研究工作；2006年，他任美国西北大学助理教授，并同时任芝加哥康复研究院资深研究科学家，从事神经康复技术和机器人的研究工作，参与了世界上第一个“仿生人”的研究工作。

李光林认为，突破人机智能交互基础理论，发展智能医疗康复机器人关键技术和系统，不仅是满足国家重大需求，同时也是国际学术的前沿。

“随着工业机器人技术及系统的逐渐成熟，目前由人和机器人共同参与的人机互融机器人的基础理论和关键技术是国际学术研究的重点之一。人工智能擅长海量存储、快速搜索、快速精确计算等；而人类智能擅长抽象思维、推理、学习等高级智能活动。将人的智能和机器智能结合起来，使二者优势互补、协同工作是实现人机自然、精准交互的关键。”李光林说，“我们的团队学科非常交叉，由神经功能重建、人机交互、机器视觉、言语认知、触觉传感、三维重建等交叉学科的科研人员组成。”