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  在萬物互聯(lián)時(shí)代，有了5G通信能力的強(qiáng)大保障，我們開始設(shè)想如何把我們?nèi)粘Ｉ畹娜f物納入到數(shù)字孿生空間，從而打造全場(chǎng)景智能化的數(shù)字世界。多材料纖維具有多層級(jí)多尺度結(jié)構(gòu)的屬性，良好的柔性以及穿著舒適性，是功能多元化的極佳的物理載體。為了更好的服務(wù)醫(yī)療的智能化需求，針對(duì)當(dāng)前醫(yī)療教育存在教學(xué)模式單一、醫(yī)學(xué)生練習(xí)資源缺乏以及公眾醫(yī)療知識(shí)掌握薄弱等問題，來自華中科技大學(xué)與武漢市金銀潭醫(yī)院等單位的交叉學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)家科學(xué)進(jìn)展《National Science Open》期刊的創(chuàng)刊號(hào)上發(fā)表展望性文章“Digital Medical Education Empowered by Intelligent Fabric Space”。以智能纖維及纖維集合體為基本功能基元，以紗線和織物為結(jié)構(gòu)載體，織物器件實(shí)現(xiàn)具備聲、光、電、熱、磁等多物理量協(xié)同感知功能，并兼?zhèn)淙嵝浴⑹孢m、透氣、高耐久性等服用優(yōu)勢(shì)，同時(shí)易于在紡織結(jié)構(gòu)上有機(jī)集成，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、低成本的宏量生產(chǎn)和應(yīng)用。通過打造感傳算一體化的醫(yī)療教育空間，由織物作為傳感單元、多層級(jí)網(wǎng)絡(luò)作為傳輸架構(gòu)、人工智能技術(shù)作為計(jì)算核心幫助醫(yī)學(xué)生在虛擬空間中開展沉浸式的醫(yī)療訓(xùn)練和向公眾普及醫(yī)學(xué)知識(shí)。

圖1 基于智能織物的醫(yī)療教育場(chǎng)景 來源：國(guó)家科學(xué)進(jìn)展 National Science Open

  為了更好的服務(wù)到醫(yī)療的智能化需求，尤其是醫(yī)療教育的智能化，針對(duì)當(dāng)前醫(yī)療教育存在教學(xué)模式單一、醫(yī)學(xué)生練習(xí)資源缺乏以及公眾醫(yī)療知識(shí)掌握薄弱等問題，團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)了醫(yī)療教育場(chǎng)景，通過打造感傳算一體化的醫(yī)療教育空間，由織物作為傳感單元、多層級(jí)網(wǎng)絡(luò)作為傳輸架構(gòu)、人工智能技術(shù)作為計(jì)算核心幫助醫(yī)學(xué)生在虛擬空間中開展沉浸式的醫(yī)療訓(xùn)練和向公眾普及醫(yī)學(xué)知識(shí)。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中數(shù)字化的推進(jìn)以及5G的全面落地、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和人工智能的繁榮都為可穿戴織物提供強(qiáng)大的后備支撐。文章結(jié)合了材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域知識(shí)，服務(wù)于醫(yī)學(xué)生和公眾，助力于人們的生命健康。

圖2 基于數(shù)字孿生技術(shù)的物理與虛擬世界的智能織物空間 來源：國(guó)家科學(xué)進(jìn)展 National Science Open

  智能織物具有三層架構(gòu)：包括1. 織物終端層 2.網(wǎng)絡(luò)傳輸層 3. 邊端云層。在智能織物空間中，人們可以將智能纖維穿在身上、戴在手上或者部署在環(huán)境中的織物形態(tài)工具中。通過實(shí)時(shí)地采集醫(yī)學(xué)生的動(dòng)作數(shù)據(jù)、操作速度數(shù)據(jù)以及生理數(shù)據(jù)等，該技術(shù)將多源數(shù)據(jù)上傳到云端進(jìn)行分析和計(jì)算，以得到規(guī)范化的操作過程。相比傳統(tǒng)的傳感器而言，織物器件具備無感化和全方位監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，并且能夠不受光線、環(huán)境等的影響捕捉其操作狀態(tài)，可以廣泛部署到生活的方方面面。 

圖3 智能織物空間的三層架構(gòu) 來源：國(guó)家科學(xué)進(jìn)展 National Science Open

圖4 醫(yī)學(xué)教育的四種典型應(yīng)用 來源：國(guó)家科學(xué)進(jìn)展 National Science Open

  在未來智能織物空間也存在著諸多挑戰(zhàn)：需要研發(fā)更穩(wěn)定的可廣泛部署的傳感纖維、集成多物理量調(diào)控、實(shí)時(shí)傳輸性能更高的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及精準(zhǔn)度更好的人工智能算法。目前智能織物的研究尚未全面兼容織物和服務(wù)系統(tǒng)智能化的同步推進(jìn)，難以無縫應(yīng)用于醫(yī)療教育的實(shí)際場(chǎng)景中，從而阻礙了產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展。為了全方位、科學(xué)和可信的滿足人們的多元化醫(yī)療需求，醫(yī)療智能化應(yīng)朝著多學(xué)科深度融合的方向邁進(jìn)，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展。

  打造感傳算一體化的醫(yī)療教育空間，由織物作為傳感單元、多層級(jí)網(wǎng)絡(luò)作為傳輸架構(gòu)、人工智能技術(shù)作為計(jì)算核心幫助醫(yī)學(xué)生在虛擬空間中開展沉浸式的醫(yī)療訓(xùn)練和向公眾普及醫(yī)學(xué)知識(shí)具有深刻的探索意義。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1360/nso/20220011