通过观看经验丰富的外科医生的视频，一个机器人首次接受了训练，并熟练地完成了与人类医生一样的外科手术。

成功地使用模仿学习来训练手术机器人，消除了为机器人在医疗过程中所需的每个动作编程的需要，并使机器人手术领域更接近真正的自主，机器人可以在没有人类帮助的情况下完成复杂的手术。

资深作者阿克塞尔·克里格说：“拥有这个模型真的很神奇，我们所做的就是给它输入摄像头，它就能预测手术所需的机器人动作。”“我们相信这标志着医疗机器人技术向新领域迈出了重要一步。”

本周在慕尼黑举行的机器人学习会议（Conference on Robot Learning）上，由约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）研究人员领导的研究结果备受关注，这是机器人和机器学习领域的顶级活动。

这个团队包括斯坦福大学的研究人员，他们利用模仿学习训练达芬奇手术系统机器人进行基本的外科手术：操作针头；抬起身体组织，缝合。该模型将模仿学习与支持ChatGPT的相同机器学习架构相结合。然而，在ChatGPT处理文字和文本的地方，这个模型用运动学说“机器人”，这是一种将机器人运动的角度分解为数学的语言。

研究人员给他们的模型提供了数百个视频，这些视频是在手术过程中由安装在达芬奇机器人手臂上的手腕摄像头拍摄的。这些视频由世界各地的外科医生录制，用于术后分析，然后存档。全世界有近7000台达芬奇机器人在使用，超过5万名外科医生接受了该系统的培训，为机器人“模仿”创造了一个庞大的数据档案。

虽然达芬奇系统被广泛使用，但研究人员表示，它是出了名的不精确。但该团队找到了一种方法，使有缺陷的输入工作。关键是训练模型执行相对动作，而不是绝对动作，这是不准确的。

“我们所需要的只是图像输入，然后这个人工智能系统就会找到正确的行动，”主要作者吉雄“布莱恩”金说。“我们发现，即使进行了几百次演示，该模型也能够学习整个过程，并概括出它从未遇到过的新环境。”

该团队训练机器人执行三项任务：操作针头、提起身体组织和缝合。在每一种情况下，经过团队模型训练的机器人都像人类医生一样熟练地完成了同样的外科手术。

克里格说：“在这里，这个模型很好地学习了我们没有教给它的东西。“比如如果它掉了针，它会自动捡起来继续。这不是我教它做的。”

研究人员表示，该模型可用于快速训练机器人执行任何类型的外科手术。该团队目前正在使用模仿学习技术来训练机器人，使其不仅能完成小手术任务，还能完成完整的手术。

在这一进步之前，编程机器人来完成手术的一个简单方面需要手动编写每一步。克里格说，有人可能会花上十年的时间来模拟缝合。这只是一种手术的缝合。

“这非常有限，”克里格说。“这里的创新之处在于，我们只需要收集不同程序的模仿学习，我们可以在几天内训练机器人学会它。它使我们能够加速实现自主目标，同时减少医疗差错，实现更精确的手术。”

作者：约翰霍普金斯大学

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241111123037.htm

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