Un sistem de formare revoluţionar deschide „o nouă frontieră” în robotica medicală. Rezultatele obţinute de cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins sunt prezentate săptămâna aceasta la Conferinţa privind instruirea roboţilor de la München, un eveniment de top pentru robotică şi învăţarea automată.
Un robot, instruit pentru prima dată prin vizionarea înregistrărilor video ale unor chirurgi experimentaţi, a executat aceleaşi proceduri chirurgicale la fel de abil ca medicii umani.
Utilizarea cu succes a învăţării prin imitaţie pentru antrenarea roboţilor chirurgicali elimină necesitatea de a programa roboţii cu fiecare mişcare individuală necesară în timpul unei proceduri medicale şi apropie domeniul chirurgiei robotice de adevărata autonomie, în care roboţii ar putea efectua operaţii complexe fără ajutor uman.
„Este cu adevărat magic să avem acest model şi tot ce trebuie să facem este să îl alimentăm cu date de la cameră şi el poate estima mişcările robotice necesare pentru o intervenţie chirurgicală”, a declarat luni autorul principal Axel Krieger, într-un comunicat al Universităţii Johns Hopkins.
„Credem că acest lucru marchează un pas înainte semnificativ către o nouă frontieră în robotica medicală”.
Rezultatele obţinute de cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins sunt prezentate săptămâna aceasta la Conferinţa privind învăţarea roboţilor de la München, un eveniment de top pentru robotică şi învăţarea automată.
Echipa, care a inclus cercetători de la Universitatea Stanford, a utilizat învăţarea prin imitaţie pentru a antrena robotul da Vinci Surgical System să efectueze proceduri chirurgicale fundamentale: manipularea unui ac; ridicarea ţesutului corporal şi sutura.
Modelul a combinat învăţarea prin imitare cu aceeaşi arhitectură de învăţare automată care stă la baza ChatGPT. Cu toate acestea, în timp ce ChatGPT lucrează cu cuvinte şi text, acest model vorbeşte „robotic” prin cinematică, un limbaj care descompune unghiurile mişcării robotice în matematică.
Cercetătorii şi-au alimentat modelul cu sute de înregistrări video înregistrate de camerele de mână plasate pe braţele roboţilor da Vinci în timpul intervenţiilor chirurgicale. Aceste înregistrări video, realizate de chirurgi din întreaga lume, sunt utilizate pentru analize postoperatorii şi apoi arhivate.
Aproape 7.000 de roboţi da Vinci sunt utilizaţi în întreaga lume, iar peste 50.000 de chirurgi sunt instruiţi cu acest sistem, creând o arhivă mare de date pe care roboţii le pot „imita”.
Deşi sistemul da Vinci este utilizat pe scară largă, cercetătorii spun că este cunoscut pentru imprecizia sa. Dar echipa a găsit o modalitate de a face ca datele de intrare defectuoase să funcţioneze. Cheia a fost antrenarea modelului pentru a efectua mişcări relative, mai degrabă decât acţiuni absolute, care sunt imprecise.
„Avem nevoie doar de o imagine, iar apoi acest sistem AI găseşte acţiunea corectă”, a declarat autorul principal Ji Woong «Brian» Kim.
„Am constatat că, chiar şi cu câteva sute de demonstraţii, modelul este capabil să înveţe procedura şi să generalizeze medii noi pe care nu le-a întâlnit”.
Echipa a antrenat robotul să îndeplinească trei sarcini: să manipuleze un ac, să ridice ţesut corporal şi să sutureze. În fiecare caz, robotul antrenat pe modelul echipei a efectuat aceleaşi proceduri chirurgicale la fel de abil ca medicii umani.
„Aici modelul este atât de bun încât învaţă lucruri pe care nu l-am învăţat”, a spus Krieger. „De exemplu, dacă scapă acul, îl va ridica automat şi va continua. Nu este ceva ce l-am învăţat să facă”.
Modelul ar putea fi utilizat pentru a antrena rapid un robot să efectueze orice tip de procedură chirurgicală, au declarat cercetătorii. Echipa utilizează acum învăţarea prin imitaţie pentru a antrena un robot să efectueze nu doar mici sarcini chirurgicale, ci o operaţie completă.
Înainte de acest progres, programarea unui robot pentru a efectua chiar şi un aspect simplu al unei intervenţii chirurgicale necesita codificarea manuală a fiecărui pas. Cineva ar putea petrece un deceniu încercând să scrie codul pentru sutură, spune Krieger. Şi asta pentru sutura unui singur tip de intervenţie chirurgicală.
„Este foarte limitativ”, a adăugat el. „Ceea ce este nou aici este că trebuie doar să colectăm învăţarea prin imitaţie a diferitelor proceduri şi putem antrena un robot să le înveţe în câteva zile. Acest lucru ne permite să accelerăm către obiectivul de autonomie, reducând în acelaşi timp erorile medicale şi realizând intervenţii chirurgicale mai precise”, a concluzionat specialistul.
Un robot, antrenat pentru prima dată să efectueze proceduri chirurgicale prin vizionarea unor videoclipuri cu intervenţii chirurgicale robotizate, a executat aceleaşi proceduri, dar cu o precizie mult mai mare. Utilizarea cu succes a învăţării prin imitaţie pentru instruirea roboţilor chirurgicali elimină necesitatea de a programa roboţii cu fiecare mişcare individuală necesară în timpul unei proceduri medicale şi apropie domeniul chirurgiei robotice de autonomia reală, în care roboţii ar putea efectua operaţii complexe fără ajutor uman. Credit foto&video: Universitatea Johns Hopkins, 11 noiembrie 2024
