Прежде чем облачиться в халат хирурга, врачи проходят долгий академический путь, чтобы освоить теоретические тонкости и практические требования своей дисциплины. В отличие от этого трудного пути, новый робот теперь может приобрести необходимые навыки, просто просматривая видеозаписи хирургических операций. В основе этого технологического вундеркинда лежит система обучения путем подражания, оптимизированная искусственным интеллектом. Разработанное исследователями из университетов Джона Хопкинса и Стэнфорда устройство обещает вывести медицинских роботов на уровень эффективности, сопоставимый с человеческими хирургами, утверждают авторы исследования.
Традиционно для того, чтобы робот мог провести хирургическую операцию, каждое его движение должно быть запрограммировано с особой тщательностью. Однако на недавно прошедшей «Конференции по обучению роботов» исследователи представили систему, которая преодолевает эти ограничения благодаря обучению по подражанию. Этот инновационный метод позволяет машине приобретать навыки, непосредственно наблюдая за работой хирургов-людей. «Мы рассматриваем это как значительное продвижение к новому рубежу в медицинской робототехнике», — говорит Аксель Кригер, ведущий автор исследования, представившего технологию, в пресс-релизе Университета Джона Хопкинса.
Исследователи отмечают, что разработанная ими модель обучения основана на архитектуре, схожей с архитектурой ChatGPT. Однако в отличие от ChatGPT, которая обрабатывает слова и предложения, генерируя лингвистические ответы, модель для хирургического робота фокусируется в основном на командах движения.
Эксперименты на роботе Da Vinci
В рамках своего исследования ученые протестировали робота Da Vinci, интегрировав в него модель искусственного интеллекта. Эта роботизированная система, оснащенная несколькими манипуляторами, широко используется для малоинвазивной хирургии. Она обеспечивает хирургически точное управление жестами и зрение высокой четкости, а также миниатюрные инструменты. Эти характеристики позволяют хирургам выполнять сложные операции через небольшие разрезы с точностью, превосходящей традиционные методы.
Модель была создана на основе анализа сотен видеозаписей, сделанных камерами, закрепленными на запястьях роботизированных рук Da Vinci в различных больницах. Эти видеозаписи, обычно используемые хирургами для послеоперационного анализа перед архивированием, оказались бесценными для процесса обучения.
От освоения простых задач к полноценным операциям
В ходе исследования команда обучила робота элементарным хирургическим навыкам, таким как захват, удержание и точное манипулирование иглой. Робот также научился поднимать ткани тела и накладывать швы. Результаты этого процесса обучения были увековечены в видеоролике (ниже), где робот демонстрирует эти навыки.
По словам исследователей, эксперимент прошел успешно: робот выполнял задания с ловкостью, сравнимой с ловкостью хирургов-людей. Он даже развил навыки, которым исследователи его не учили. «Если он роняет иглу, то автоматически поднимает ее и продолжает работу, чему мы его не учили», — объясняет Кригер.
Основываясь на этих многообещающих результатах, команда сейчас готовится к тому, чтобы робот провел полную операцию. По словам Кригера, для обучения робота различным процедурам будет достаточно нескольких дней. В настоящее время в мире эксплуатируется около 7 000 роботов Da Vinci, а десятки тысяч специалистов обучены их использованию. Такое широкое распространение гарантирует доступ к огромному количеству видеоматериалов, обогащающих базу данных, предназначенную для обучения по подражанию.
Читайте все последние новости здоровья и медицины на New-Science.ru
