智能机器人的现状与发展趋势
一、 现状与关注重点
近20年来，随着人工智能研究成果融合于现代科技成熟技术,包括计算机模拟、移动通讯和互联网等, 智能机器人正逐渐成为应用于医疗、养老和康复领域最先进的技术和产品。从产业化来看，智能机器人已形成了四大产业链，即：1）工业与制造业；2）教育与娱乐业；3）医疗与健康产业；4）军事与航空航天业。其潜在市场和应用前景巨大。相对欧美和日本等发达国家而言,我国智能机器人领域的研发和产业化规模小且少有核心技术，也未形成产业链和成熟应用市场。
二、核心技术与成熟产品
20世纪中期以来，人工智能技术和产品日趋成熟，如微电子处理器、遥感技术、计算程序以及军事和航天工业的发展等。智能机器人也得到了划时代发展，智能化尖端技术在辅助人们日常生活起居和疾病监测方面逐渐得到了认可和应用。依据其医疗功能和应用场景，医用机器人又细分为五大类: 1）微创手术机器人；2）远程医疗机器人；3）护理及康复机器人；4）智能假肢/器官机器人；以及 5）特殊功能机器人。这五大类机器人在医疗实践中应用不尽相同。
1）微创手术机器人
以“达芬奇”微创手术机器人为主。该机器人系统已积累了十几年应用成果和百万例临床手术数据。目前，美国医院装备了约3000多台；欧洲装备了600台，预期2016年前我国将装备50台。2014年，FDA批准第四代达芬奇机器人Xi上市。该产品在技术性能上更加成熟且强化了操作安全性。
2）远程医疗机器人
尽管远程医疗（Telemedicine）已提出了近20年，随着互联网+、智能化移动通讯技术的普及,可移动远程医疗模式再次成为各国政府、医疗保险机构和医疗机构所青睐的领域。机器人可以应用于居家慢病管理和疾病远程随访等。在美国已获得了医疗保险公司（如凯撒医疗保险集团）和大型医疗服务机构（如梅奥医学中心、麻省总医院、霍普金斯医学院附属医院等）的认可。上述机构的医护人员已经利用远程医疗机器人开展远程诊疗服务并得到了患者好评。远程医疗机器人已成为实施远程医疗服务的得力助手。
在我国，远程医疗机器人特别适合于医联体优质医疗资源下沉和前移的国策。应用移动远程医疗模式，可以提高下级医院和社区卫生服务中心远程会诊的质量并满足转诊前咨询的需求。
目前医院建立的会议室式远程会诊中心，虽然从形式上解决了远程交流和数据传输等问题，但客观上局限了医生之间、医患之间居家疾病监测和随访，医生无法在任何地方、任何时候开展远程医疗咨询，甚至多点行医实践。我国在远程医疗机器人领域，包括成熟技术和上市产品等均属空白。
3）护理和康复机器人
随着全球人口老化趋势加速和慢病患者群体增加,各国都面临着专业护理人员和健康管理人员紧缺。解决问题最成熟的技术和产品是智能护理机器人和康复机器人。该类机器人不仅可以辅助患者住院医护操作规程，也能帮助患者居家护理和疾病康复。日本在护理和康复机器人领域最为成熟。据日本医疗机器基金会公布的信息显示，仅护理机器人所提供老年人家庭护理服务,每年就为日本政府节省了多达210亿美元医疗费用支出。
由于医疗专业服务与标准化监管机制，智能护理与康复机器人作为医疗器械产品同样面临着严格的监管标准和无差错操作要求。与此同时，智能化决策功能也随着患者/使用者的个性化需求愈加复杂化。例如辅助中风患者肢体运动康复相对于辅助居家老人的生活护理，可能需要各自的编程和特制智能化功能。目前国内该类护理和康复机器人技术和产品均无成熟上市产品，监管部门在此类机器人的监管和上市审评标准尚未健全。
4）智能假肢/器官及特殊功能机器人
得益于近十年来在人体神经学和行为科学研究进展，计算机程序功能化变革，以及遥感和移动通讯技术的成熟，科学家和医生们已不在满足于仿生学和机械传动假肢了。为了解决器官移植供需问题，科学家已研制出了人造器官机器人来替代丧失功能的器官。智能假肢和人工智能器官已成为生命科学与人工智能交叉领域最前沿的创新技术。与此同时，包括钠米材料微型机器人也进入了靶向治疗特殊工具,以及为清理和消除血管内斑块或修复心脏瓣膜的微型机器人技术等。
可以预见未来10-20年内,随着生命科学与现代科技成果的转化应用，智能机器人领域必将领衔高科技成果与转化应用的大趋势。
智能机器人核心技术与产业化瓶颈
根据美国国家科学基金会（National Science Foundation, NSF）和美国国立卫生研究院(National Institutes of Health, NIH)最近5年资助的智能化医用机器人研发项目/领域状况，我们归纳了以下五个方面智能机器人核心技术研发与产品转化热点/领域。
1． 核心技术与市场热点
1）兼容各类医疗与健康管理App，及其他现有医疗设备、可移动远程机器人等。这是由于家庭健康医疗模式的兴起和普及，未来居家养病和临床检测技术得以实践。
用途及范围：居家医疗与健康管理、慢病患者群体的医疗监测；特别是独居老人和慢病患者、健康监测和安全应用措施等。实现远程“实景”互动交流和各种疾病或健康数据即时性采集和管理。
2）慢病医护智能机器人技术和产品
随着社会人口老龄化的加速发展以及慢病居家管理需求,该类慢病医用护理机器人在最近10年内将会获得巨大变化和专业化发展。
用途及范围：如提醒和辅助患者用药；监测患者生命和疾病进展体征。还可应用于重大传染性疾病暴发状况的远程监测和灾难救护等特殊环境。
3）智能化假肢、可植入功能性假体、3D立体技术医疗机器人
由于智能化技术与神经科学领域的转化研究,智能化假肢等功能性替代机器人也成为了近年来关注热点。
用途及范围：人工智能和在日常生活环境下应用智能化感觉和视觉替代人体功能等植入了机器人模式。
4）外科微创手术机器人系统
尽管达芬奇微创手术机器人技术与市场已形成了垄断，为突破一家独秀局面，包括Google和J&J等国际企业已开始进入微创手术机器人领域。最具有发展前途的智能微创手术机器人将开辟专科化疾病领域，因而与功能大而全的达芬奇微创手术机器人技术形成新的市场竞争格局。
用途及范围：专科疾病领域微创手术机器人；癌症临床治疗用微型导航和影像机器人；用于心脑血管疾病治疗和疾病监测的智能化机器人等。
5）智能医用机器人专业技能模拟设施
随着越来越多医用机器人产品在临床诊疗中实际应用，对于专业人员操作规程和使用技能评估也面临着更高、更专业化的要求。因此，未来几年中针对各类智能机器人的临床应用、居家养老和健康管理都会引入机器人模拟培训系统。用途范围：模拟微创手术机器人系统和技能培训。
2．产业化瓶颈
智能医用机器人领域的知识产权与核心技术专利成为了产业化垄断与技术壁垒的保护伞。与新药创制悠久的历史不同,各国政府监管机构对医用机器人的技术与安全性评估仍处于起步阶段，特别是涉及医疗保险补偿机制仍缺乏卫生经济学和医疗费用成本核算的循证依据。
我国在智能医用机器人领域的核心技术和生产工艺流程等均处于启蒙阶段，部分大学院校或科研机构依靠国家科研项目资助摹仿国际成熟技术和产品，推进了部分技术和产品性能的更新和完善。但智能医用机器人产业化的总体布局仍无顶层设计和长远规划。因此，研究院希望利用工灵活多样的协作平台，依靠国内巨大的应用市场,重点突破几项核心技术瓶颈并逐步形成产业化体系。
根据前期市场调研和实际应用需求,建议遵从先易后难，进入具有普适性意义和市场化前景好的医用机器人领域，例如移动远程医疗机器人和居家慢病护理与康复机器人领域。然后通过协同合作，开发适用于中国市场的更多品种的智能机器人产品。在5年内争取突破产业化核心技术瓶颈，与此同时,需要首先建立以下转化研究项目和市场机制：
1）人工智能应用与转化研究；
2）传感技术与计算程序应用研究；
3）特殊材料和辅助材料工艺研究；
4）医疗机器人市场化产品审评标准；
5）医疗机器人产品质量检测与应用验证；
6）医用机器人技术监管法规与生产许可准入。
无论圈儿内，还是公共媒体，越来越多人关注智能机器人，尤其是机器人辅助养老已被提上政府的工作日程。尽管目前我们中大多数人还未到老年，但是，开始关注未来吧!因为我们都会去那里。如何借助智能机器人养老和助老? 20年之后的情形是如何? 请看详情。
全球性人口老龄化日益加剧，人类预期寿命越来越长，慢病群体与日俱增，中国自然也不例外。最近，政府十三五规划导向已把养老—智能机器人列为重点之一。
若我们加以想象，20年后的街景将是如此：行人中有三分之一老弱病残；三分之一须眉交白；而另外三分之一，则是摩登时代的宠儿，他们只顾自己摩登，把精子、卵子全部超低温速冻(人类的种子呀!)。为此，已有人预言，2040年全世界智能机器人总数将超过人类总数也合情合理，电影《我·机器人》的场景将真实出现在现实里！届时的社会生态环境，似乎果真更适合于机器人而非人类！所以，美国NASA已经在实施逃离地球的计划和路线图！
让我们再来看一些实例：日本是当今世界老龄人口数量最高的国家之一，其中人口总数1/4超过了65岁，20年后，1/3人口将全面进入老年化。并且，日本人口预期平均寿命为男性80岁、女性86岁。那么，日本如何应对养老与助老？ 唯一的答案就是：加速智能机器人发展，提前进入智能机器人时代！
加速拓展“机器人助理”市场
进入智能机器人时代，首先必须有物美价廉的机器人产品上市。正如当年风靡全球的日本家电统治全球一样，日本高科技企业和家用电器公司都在转型之中，并迅速布局进入“智能机器人”细分产品领域。如此这般，日本的精密制造、高科技和人工智能等产能，必将迅速改变世界智能化工业的格局(类似德国工业4.0；美国NASA外太空发展路线图)。
据权威机构预测，20年后日本仅“机器人助理”市场，即将达到37亿美元，而今天已接近了2亿美元。这一增长速度得益于日本政府资助了2千万美元来扶植企业转型，期望他们批量生产的“机器人助理”市场价低于900美元/台(相当于一台大屏幕电视机的价格)，以便让更多普通家庭可以在日常康复护理或健康管理中使用。
哪些日本企业转向“养老机器人”领域?
首先，著名的松下电器公司(Panasonic)在养老和助老领域率先明确了细分产品市场，即智能机器人床+轮椅，该产品定位为老年人起居室及简单户外活动。通常，老人不方便起床和行走，而松下的“智能机器人床+轮椅”其独特功能就是把老人的床变成轮椅。而且，能够自控出入老年公寓和养老院等地。各位不妨测算一下潜在市场!松下电器公司已进行过预测，10年内这种智能机器人床+轮椅将有8-10倍增长幅度。
另外，安川电机公司的智能机器人定位也是类似老人起居，诸如去洗手间、抱起老人从床上移入座位等。非但如此，安川电机还首创智能机器人的国际ISO 13482质量标准体系。
从上述两个案例可以体会到，智能机器人产品初衷就是要解决实际使用问题。而那些亟待解决的问题，一定是面临着人工劳力的短缺，或占用社会有效劳动力的合理化使用 (别忘了，那时候的社会是活人少于机器人了！)。
什么是养老机器人的“刚需”?
所有关注老年机器人领域的企业都在探讨“刚需”，而所谓的“刚需”几乎就是生活必需的代名词。那么，助老的必需功能，除了上述松下和安川所定位的起居和简单户外活动外，科学家们的研究表明，老人还需要社交活动，更确切地讲是需要“智能机器人伴侣”。其实，Robot英文含义就是人型机“奴隶”。开发这类机器人产品的最大难点即是个性化，套用现在时髦词就是精准化。每一位老人、甚至每一天都可能有不同情感和生活需求(完全有别于起居和去洗手间的需求)。因此，医学家、心理学家、健康管理专家以及人工智能专家似乎走进了“死胡同”，而始终制造不出能满足如此个性化的智能机器人。亦或，即便满足了智能化需求，却致使“超级智能机器人”的造价成本高达20-30万美元/每台。看来关于养老助老智能机器人的设计思路还需要继续磨练。
总之，在理解20年后老年社会刚需问题上，还需要借助“未来学”和全社会公共资源的综合评估，最终确定我们需要什么样的“智能机器人”来伴陪我们的未来!
