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人类与疾病的斗争,已经需要纳米机器人了

2017-07-13 08:34
木中君
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7月7日,中国计算机学会(CCF)主办,雷锋网与香港中文大学(深圳)承办的第二届CCF-GAIR全球人工智能与机器人峰会在深圳如期开幕。在大会第三天的医疗人工智能专场,香港大学讲席教授、尖端技术研究所所长、IEEE RAS候任主席席宁做了大会报告。

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席宁教授认为,人类对于生命的理解已经到达分子和细胞的尺度,药物研发和治疗手段的创新,需要在分子和细胞尺度上进行测量和操作的方法——微纳机器人。他进而例举了微纳机器人用于新药开发与诊断治疗的多个例子。他认为,微纳机器人扩展了人的能力,让人们对自然的探索深入到了纳米尺度,将为人类的方方面面带来颠覆性的影响。

以下内容由雷锋网整理自席宁教授的报告,有删减:

今天我想介绍下微纳机器人在医药和新药开发的应用。

我们知道医疗主要是诊断和治疗两个方面。在工程的角度,诊断是对人体的各种异常现象进行测量。治疗,在工程的角度是改变人体细胞现有的状态。而机器人的两个重要功能:传感(Sensing)和操作(Manipulation)正好能在诊断和治疗中发挥重要作用。

我们首先回顾人类和疾病做斗争的历史,开始的时候,诊断是看病人的气色好不好,中医看舌苔、看气色、脸色好不好。以后有了X光技术,可以看到身体里面,看到肺等器官,从器官的形态来诊断病人的身体状态。现在医学发展到了细胞、分子阶段,医疗诊断也一样。我们需要把诊断技术降到微米、纳米的尺度,在细胞分子的尺度进行Sensing,提供新的诊断方式。

治疗也是一样,开始是器官的角度,针对器官进行操作,以西医为例,器官的修补和切除都在这个尺度。随着分子生物学的发展,手术开始在细胞层次、DNA分子层面上开展,而DNA分子是控制细胞生长发育的核心密码,而细胞是组成器官组织的基本单元,将从更根本的原因上解决人类的疾病问题。同时,随着尺度的降低就需要更小的尺度上的Sensing和Manipulation方法。

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新药开发为什么需要这个?

最传统的中药,是人类通过几百上千年的积累,通过不断的试验总结出来的,是时间积累的结果。传统的新药开发则是以靶点为基础的新药开发,即基于信号通路转导(Signaling pathway )的新药研发这样全面看到疾病和各种因素之间的关系,对副作用考虑比较全面,这个层次进行新药开发需要新的手段和新的技术,即分子和细胞的层次上的Sensing和Manipulation,这同时为机器人的发展提供了新的应用领域。

药物开发是人类和疾病做斗争里很重要的一部分。现在人类面临很大的挑战,是新药开发的成本越来越高,开发一个药物需要10-15亿美元,耗费近10年时间。现在新药开发的投资每年不断增长,但药的数量基本上是持平的,说明新药出现的很少,成本不断提高投入与产出的差距越来越大。

与此同时,目前新的疾病越来越多,几十年前很多病没有听说过,但现在出现很多新病,药的数量没有增加,成本越来越高。这是人类和疾病做斗争很大的问题。解决这个问题需要开辟新的新药开发的途径,必须利用新技术才能改变现状。

超限机器人

机器人和自动化技术能不能帮助我们解决这个问题?

人工智能、机器人是很热的领域,在制造行业和生活里起到很大的作用,而且在新药和医疗诊断和治疗方面,同样也会起到很大的作用。

机器人最开始是代替人(机器换人),用来做人可以做但是不愿意做的事情,比如高重复性的劳动,但随着机器人技术的发展,机器人已经从简单的代替人变成了扩展人,不仅仅是代替人做人不愿意做的事,同时做人做不了的事。比如,机器人和现代信息技术、网络技术结合起来,机器人能在很远的地方进行操作,可以帮助人克服距离带来的困难。

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