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[導讀] 人體究竟有多奇妙? 在4.5平方米的皮膚下,我們擁有300萬個汗腺,1600萬個毛囊。我們的心臟如同永動機一樣,不斷地收縮舒張運送血液。 我們知道學界一直致力于大腦數(shù)字化的研究,那么人體

人體究竟有多奇妙? 在4.5平方米的皮膚下,我們擁有300萬個汗腺,1600萬個毛囊。我們的心臟如同永動機一樣,不斷地收縮舒張運送血液。

我們知道學界一直致力于大腦數(shù)字化的研究,那么人體的數(shù)字化是否同樣也擁有價值呢?我們能否將每一根肌腱、神經(jīng)甚至所有細胞都模擬出來,去探索人體生長和衰老的奧秘?

相比神經(jīng)元數(shù)量難以計數(shù)的復雜大腦,人體的數(shù)字化似乎沒有那么困難。那么今天我們的人體數(shù)字化已經(jīng)走到了哪一步?又能夠發(fā)揮出哪些作用呢?

基本來說,人體數(shù)字化分為三步,第一步是物理上的數(shù)字化,第二步是生理上的數(shù)字化,第三步則是智能上的數(shù)字化。

物理上的數(shù)字化,是將人體結構在電腦中合成三維圖案,細致到還原出每一處骨骼和器官,在電腦中調用查看時,就如同真的在解剖尸體一樣。

生理上的數(shù)字化,則是追蹤人體的各種提升數(shù)據(jù),從心率、體溫再到血壓血糖等等,嚴格記錄下人體功能應用的生理反應,如此以來可以讓人體在數(shù)字世界中“活起來”。

至于智能上的數(shù)字化,概念就和模擬大腦十分接近了,主要是為了弄明白人類意識的運作方式。

有了以上幾步后,就可以對真實人體進行動靜態(tài)多源數(shù)據(jù)采集,并通過幾何、物理、生理和智能建模后,構建的數(shù)字化人體。

當人體被切成兩萬七千片

目前來說,人體數(shù)字化正進行到第一步和第二步,第三步則相對遙遠。

首先我們可以來看看,物理上的人體數(shù)字化是如何實現(xiàn)的。

說來有些恐怖,物理上的人體數(shù)字化,是通過對人類遺體冷凍后切片再掃描而實現(xiàn)的,也只有這樣,才能將人體精準的還原成數(shù)字圖像。

從全球來看,美國是率先開啟這一計劃的國家。從1986年開始籌備,直到13年后的1993年,一位男性死刑犯參與了這項計劃。當時關于遺體的身份和自愿性,都引起了很大爭議。1994年,一位死于心臟病的女性又參與了這項計劃,關于其自愿與否,至今仍然成謎。

這兩具遺體分別被切割成了1毫米和0.33毫米的切片,并且被記錄成了CT、磁共振成像和解剖圖像,向全球4000所醫(yī)療結構開放數(shù)據(jù)。

在物理人體數(shù)字化中,最著名的志愿者是一位名為蘇珊·波特的女性,她在2000年得知自己罹患癌癥后,便主動聯(lián)系了相關機構,稱愿意捐贈出自己的遺體。此后在15年的時間中,她參觀未來將處理自己的手術刀和切割器,甚至還與參與計劃的醫(yī)學生們打成一片。在2015年去世時,物理人體數(shù)字化的技術也已經(jīng)獲得了長足的進步,蘇珊的遺體被切割成了27000片,是至今最為精細的處理方式。如今醫(yī)學機構正在對蘇珊的各個組織、器官、血管等進行描繪標注,未來將開放出更多細節(jié)化數(shù)字人體數(shù)據(jù)。

每天記錄自己身上150項數(shù)據(jù),會獲得更好的生活體驗嗎?

相比之下,生理性的人體數(shù)字化進展還不夠成熟,大多數(shù)時候是由移動健康創(chuàng)業(yè)公司主導。

加利福尼亞大學的教授LarrySmarr就是一位人體數(shù)字化記錄支持者,他每天在腰帶上佩戴配建,記錄自己在不同狀態(tài)下的心跳、血壓、運動量等等150項數(shù)據(jù)。除此之外,他每個月還會記錄一次自己的血液指標和腸道菌落數(shù)據(jù)。

綜合這些數(shù)據(jù),LarrySmarr認為自己可以通過計算的方式對自己生活狀態(tài)進行量化,如同建立起汽車的儀表盤,好知道什么時候應該“保養(yǎng)汽車”了。

更有甚者,一位來自奧克蘭的創(chuàng)業(yè)者從十五年前就開始記錄自己的人體體征狀況,甚至連第一次接吻時的心率狀態(tài)都忠實紀錄。

據(jù)皮尤研究中心的調查顯示,有75%使用手環(huán)等體征記錄設備的人,都愿意與其他人分享自身的數(shù)據(jù)。蘋果曾經(jīng)推出的ResearchKit,也主張全球多款帕金森、糖尿病、心臟病等等應用的用戶分享數(shù)據(jù)用作研究。ResearchKit僅僅上線三天,就有超過4.1萬人自愿參與數(shù)據(jù)分享。

雖然用戶本身不介意數(shù)據(jù)分享,但這一過程本身在法律的合理性方面較為敏感,并且耗時很長。同時也有科學家稱,這樣時時刻刻記錄自身體征數(shù)據(jù),很容易造成神經(jīng)敏感形成疑病癥狀況,不知道是依靠自己生理上的自然反應來判斷健康狀況,還是依賴設備上的數(shù)據(jù)。

人體數(shù)字化帶來的未來醫(yī)學世界

人體的數(shù)字化究竟有什么作用?

從物理角度來說,人體數(shù)字化完美解決了醫(yī)學解剖資源的不足。解剖遺體本身就是一個不可逆的過程,在醫(yī)學機構、醫(yī)科學校中非常緊缺。而有了數(shù)字化的人體,解剖再“復原”的過程可以被無限重復。尤其是未來結合上VR、AR技術,這些用數(shù)據(jù)構成的人體可以在教學和科研的過程中發(fā)揮更多作用?;蛟S醫(yī)學生不再需要圍在實驗室里,在世界各地就可以通過VR眼鏡進行遠程科研工作和學習。

而從生理角度來說,人體數(shù)字化則可以在藥物、治療方式等等的實驗中發(fā)揮作用。通過對人體體征數(shù)據(jù)的記錄,可以通過機器學習將生活方式與身體狀況進行映射,將睡眠、運動量等等與身體健康的關系進行映射,從而給出合理的生活方式指導。

如果能夠實現(xiàn)分子細胞層次的物理模擬,更是可以進行藥物的虛擬實驗和臨床實驗,大幅度降低藥物研發(fā)周期,也可以減少對人體試藥需要。

當然,人體數(shù)字化意味著海量數(shù)據(jù)的處理和傳輸,這一切也要建立在機器學習、5G傳輸、云平臺等等技術的支持之上。

相比更復雜的大腦模擬,人體數(shù)字化已經(jīng)走在了路上。相信不久之后,那些為人體數(shù)字化無私貢獻遺體和數(shù)據(jù)的人,就能在人類醫(yī)學發(fā)展歷史上發(fā)揮出更多價值。

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