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3DAT、服務機器人、AI教練、智慧醫(yī)療，“兩個冬奧”讓我們直觀感受到了人工智能、5G等前沿技術是如何悄然改變人們生活的方方面面；見證了智慧、創(chuàng)新是如何推動著人類社會的發(fā)展。
重大體育賽場必不可缺少應急醫(yī)療體系支持。在冬奧期間，智能醫(yī)療機器人、機械手等智能醫(yī)療器械的遠程手術操作系統(tǒng)等，為3個賽區(qū)提供了一體化醫(yī)療保障[1]。其實，醫(yī)療行業(yè)始終處于人工智能應用的前沿。早在1972 年，斯坦福大學就研制出了MYCIN專家系統(tǒng)（人工智能程序），成功地根據報告的癥狀和醫(yī)學檢查結果來診斷病人的血液感染情況。隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術的成熟，手術機器人憑借更微創(chuàng)、更精準精細等優(yōu)勢已在多領域外科手術中成冊起到了輔助作用。
如今，人工智能和計算機視覺的迭代加速讓醫(yī)學領域迎來了前所未有的飛躍。在英特爾® 人工智能實驗室，證明了手術機器人可以足夠智能到執(zhí)行自動化任務。其中一個叫做MoTIon2Vec的半監(jiān)督式學習算法，正在幫助手術機器人學習如何完全自主地縫合傷口*。隨著技術的完善，它將作用于比最熟練的人類外科醫(yī)生更精確的人工智能手術機器人。
*該算法由加利福尼亞大學，英特爾® 人工智能實驗室和Google Brain的工程師開發(fā)，研究人員通過播放視頻訓練兩臂的達芬奇機器人在織布機上插入針頭并進行縫合，該算法的成功率為85.5%。該研究意味著，機器人似乎能在外科手術中承擔一些最基本的任務。但完全替代外科醫(yī)生來做手術，還有很長的路要走[2]。
一、阻礙手術機器人發(fā)展的隱藏高昂成本
盡管現(xiàn)今人工智能技術已經成熟應用，但復雜的基本硬件、監(jiān)管限制、開發(fā)成本等等仍然制約著全自動手術機器人技術的進步。
這些系統(tǒng)中的控制模塊通常是專用的，依賴于離散的、固定功能的 CPU、GPU、加密處理器或 ASIC 來完成每個所需的任務。其結果是一個由多個組件組成的復雜系統(tǒng)架構，不僅限制了機器人今天可以做的事情，而且還限制了其在未來的擴展能力。
更為棘手的是，一旦這些設計通過了功能安全標準認證，幾乎就是一成不變的。重新認證符合醫(yī)療安全標準的時間和成本壓倒了可升級性的優(yōu)勢，屆時，往往需要構建或者購買一套全新的系統(tǒng)。
隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，未來人工智能手術機器人將需要部署多學科系統(tǒng)，諸上問題將變得更加棘手。因此，在人工智能機器人系統(tǒng)中，需要將能夠識別實時情況的視覺、運動控制和實時處理，以及高度的安全性結合到一起。
這也是英特爾推出第 11 代 Intel® Core™ vPro® 和 Intel® Xeon® W-11000E Series （之前稱為 Tiger Lake H）處理器的重要意義所在。
二、為下一代手術機器人提供更靈活的大腦
第 11 代 Intel® Core™ vPro® 和 Intel® Xeon® W-11000E Series處理器通過從根本上將多學科系統(tǒng)整合到一個10納米芯片集，提供了異構多核處理性能、低延遲性、確定性通信，以及功能安全措施。這些性能優(yōu)勢僅依靠低至 25 W 的可配置熱設計功率 (TDP) 即可實現(xiàn)。在處理方面，產品組合中的設備提供了多達八個 CPU。
而真正能讓第 11 代處理器在手術機器人等復雜用例中脫穎而出的關鍵還是其周圍的計算功能：
1、集成英特爾® 超核心顯卡 (Intel® UHD Graphics) 支持 CV 和/或帶有并行選項可更高效地執(zhí)行任務的 AI 工作負載。顯卡單元還釋放了 CPU，使其可用于其他任務，例如控制、網絡管理和通用計算；
2、借助英特爾® 虛擬化技術 (Intel® VT) ，硬件加速分區(qū)允許各種內核、顯卡單元以及其他組件作為獨立虛擬平臺運行；
3、借助英特爾® 深度學習加速 (Intel® DL Boost) ，深度學習推斷性能實現(xiàn)了比之前幾代更高的性能指導說明。
同時，第 11 代英特爾處理器利用了時間敏感性網絡 (TSN) 和英特爾® 時間協(xié)調計算 (Intel® TCC) 來確保硬性實時性能。TCC 能夠同步處理器內的 IP 塊，并受到減少抖動和保護實時應用程序免受干擾的工具的支持。并且第11代英特爾處理器還在功能安全性方面特別做了優(yōu)化，內置掛鉤利用英特爾® Functional Safety Essential Design Package (英特爾® FSEDP) 映射理器硬件和固件，顯著減少了安全認證工作。
利用第 11 代英特爾處理器的優(yōu)勢，開發(fā)人員在未來可以通過更換基于下一代芯片集的 COM-HPC 模塊來實現(xiàn)更強大的功能升級，而無需重新設計整個機器人系統(tǒng)。這也帶來了顯著的成本節(jié)約。
有了英特爾提供的硬件基礎，未來像Motion2Vec這樣的人工智能技術將會發(fā)展到不僅是輔助外科醫(yī)生而且在某些特定情況下可以取代他們的程度。這一天的到來將極大地解決全球醫(yī)療資源緊缺、分布不平均等問題，造福地球上更多人。
參考文章：
[1]《賽場黑科技 惠及百姓家》
http://www.xinhuanet.com/tech/20220207/87451afe97e34c03bd604bc3d9db5701/c.html
[2] 《Motion2Vec算法的開發(fā)主要基于暹羅網絡和遞歸神經網絡》
http://www.elecfans.com/jiqiren/1242617.html
