數字人

備受關注的“中國虛擬人男一號”數據集日前在廣州南方醫科大學構建成功。八月七日，中國“數字人”研究聯絡組組長鍾世鎮院士透露，“中國虛擬人男一號”數據量和解析度均為全世界虛擬人之最。據介紹，目前國內共有十個整體數字人數據集，其中四例在南方醫大，標本來源分別為兩名男性、一名女性和一名嬰兒，其中的育齡女性數據集和女嬰數據集均是世界首套數據集。

據悉，我國數字人數據集的研發已率先嚮應用性方向發展。國內已有近150個科研單位合作對數據集進行開發研究，領域涉及醫學、藝術、航天、汽車工業以及人機工程等。數字人產業化也提上了議程。南方醫大目前正在開發的實用軟體為“美容評估與虛擬化手術設計”，預計應用投產後能使整形美容外科手術成功率大大提高。

數字人的發展有4個階段：“數字可視人”、“數字物理人”、“數字生理人”和“數字智能人”。目前世界數字人的研究還只是剛邁進“物理人”階段，離真正意義上的“數字人”還有很長一段路要走。

鍾世鎮教授，男，中國工程院院士，1925年9月24日生。1952年畢業於廣東中山大學醫學院，現任廣東省和中國人民解放軍醫學生物力學重點實驗室主任；南方醫科大學臨床解剖學研究所所長；中國解剖學會名譽理事長，第六屆全國人大代表；全國優秀教師；全國高校先進科技工作者；全軍優秀共產黨員；解放軍總後勤部“科學技術一代名師”。

84歲的鐘世鎮院士因其在解剖學、創傷救治、航天醫學、數字人研究等多個領域的重要成就，被授予廣東省科學技術突出貢獻獎。 2003年初，我國首例女性數字人數據集在南方醫科大學構建成功，中國成為繼美國、韓國后，世界上第三個擁有本國數字人資料庫的國家，中國數字人和數字醫學的研究工作便是在鍾世鎮院士的一手倡導下開展起來的。他在我國數字人領域的地位毋庸置疑。但他卻一再對“數字人之父”的頭銜擺手———“千萬不要這麼叫我！”在他眼裡，數字人的研究已不再是當下的重點，而對於這一點，他沒感到失落，卻有欣慰。他說如果永遠最輝煌，就是停滯不前了。

為儘快將數字人技術應用於實際，繼“數字人”之後，溫州醫學院又啟動了“中國近視人群數字眼庫”和“中國康復人群數字足庫”的建設，結合溫州醫學院眼視光學科優勢和溫州地區製鞋工業優勢，提升溫州地區眼視光裝備和鞋業製造的國際競爭力。

吳立軍介紹，“中國近視人群數字眼庫”主要按照近視人群的眼球形狀的不同，將近視人的眼球以磁共振圖像的方式掃描下來，然後做成三維模型輸入資料庫，按照一定的規律進行分類，為近視眼的研究提供最基礎的數字化資料。

“中國康復人群數字足庫”主要採集的是非常規足樣，通過CT把這些人的足部圖像和數據進行收集，為運動醫學、足的防護和康復治療及鞋樣的製造提供最基礎的數字化資料。

作為數字人研究新的發展階段，數字醫學將在數字化條件下以醫院和病人為主體，一方面解決現代醫院如何完善自身管理與醫療服務質量，建立具備新型醫院信息系統的數字化醫院；另一方面，逐步建立數字人體和數字醫學技術平台，研究人類自身疾病、培訓教育醫學人才、開展計算機輔助的醫學診斷與治療，並建立適應小康中國的數字醫學診治體系。

溫州醫學院是國內較早開展數字化醫學研究的大學之一。2007年該校成立了專門科研機構：數字化醫學研究所，撥款數百萬元進行實驗室基礎建設，設立了“第二代中國虛擬人”重大科研專項。

8月7日，中國“數字人”研究聯絡組組長鍾世鎮院士在南方醫科大學舉行的現代臨床解剖學進展研討會上透露，“中國數字人男1號”數據集在南方醫科大學(原第一軍醫大學)構建完成，並成為目前世界上數據量最大、解析度最高的“虛擬人”。

雖然我國目前的“數字人”家族“人丁興旺”，這一領域的研究也開展得如火如荼，但對於普通百姓，“數字人”這個概念還好似霧裡看花，在“中國數字人男1號”橫空出世之際，我國這一領域的權威專家鍾世鎮院士對“數字人”的種種疑問進行了一一解答。

“中國數字人男1號”屍體標本為一名28歲的漢族健康男性，祖籍湖南，身高1.66米，體重58公斤，沒有任何傳染病和代謝疾病

所謂“數字人”，實際上是在電腦里合成的三維人體詳細結構。數字人是怎麼誕生的呢？據介紹，南方醫科大學的科研人員在多具自願捐獻的屍體中，挑出了健康的屍體作為切片標本，根據得到標本的先後順序命名為“中國數字人男1號”、“中國數字人男2號”等。有了屍體標本后，科學家所做的工作就是用精密切削刀將屍體橫向切削成薄片，每切下一片，就用高效數碼相機和掃描儀拍照，然後轉化成數據，輸入電腦，最後由電腦合成三維的立體人類生理結構。2003年初，被稱為“中國數字人女1號”的我國首例女性數字人數據集在南方醫科大學構建成功，標誌著繼美國、韓國后，中國成為世界上第三個擁有本國數字人資料庫的國家。

“中國數字人男1號”屍體標本為一名28歲的漢族健康男性，祖籍湖南，身高1.66米，體重58公斤，沒有任何傳染病和代謝疾病。該男子2002年4月死亡，自願捐獻屍體做科學研究。因為標本質量最好，課題組沒有貿然動刀，今年在技術相對成熟后才開始切削工作。

“數字人”並非切得越薄越好，片層精度的厚或薄是取決於實際應用的要求

剛完成數據集的“中國數字人男1號”切削時間為27天。該數據集採用的切片斷面為0.2毫米，共切削為9215片，高效數碼相機像素達2200 萬，圖像解析度為4040×5880，是目前世界上0.2毫米虛擬人切削中解析度最高的數據集。此外，按60兆一幀釋放，該數據集的數據量超過540千兆，為世界之最。

“中國數字人男1號”0.2毫米的切削間距，與世界目前公布的各種數據相比，具有明顯優勢。但是否就說明我們所掌握的數字人技術就是世界第一？對此，鍾世鎮院士認為，“數字人”並非切得越薄越好，片層精度的厚或薄是取決於實際應用的要求。

“切片建模是數字人研究的基礎，但不是數字人研究計劃的全部。”鍾世鎮解釋，“看上去我們的切片距要比美國、韓國的小，但實際上目前的切片技術已可達到納米級，要切到多細都可以，關鍵是我們有沒有必要對標本進行這樣的切割。”

他說，切削精度應是按需切削，切削和數據集的建立應與實際應用緊密聯繫在一起，充分考慮其實際作用。例如，局部器官數據集，如骨頭、臟器等提供給應用單位，該“數字人”的切削精度為0.2毫米就足夠了，沒有必要追求更薄；但如果應用單位做的是內耳膜手術，則要求更為精細的切削片面距。

“徠另一方面，目前我們以0.2毫米的切片距進行切削，數據量已達540多千兆，對計算機存儲負擔來說，已經很大，如果再細一點，數據量就會更大，很多研究單位的電腦都運轉不了這麼龐大的數據集。這些都是我們作為研究者所必須考慮到的。”鍾世鎮說。

人體切片數據集的構建要特別重視質量而非數量，要為應用單位提供優質框架

目前，國內共有10個整體數字人數據集，其中4例在南方醫大，標本來源分別為兩名男性、1名女性和1名嬰兒，育齡女性數據集和女嬰數據集均是世界首套數據集。這10個數字人數據集分別具有年齡、地區、性別特徵。由於每個整體數字人的標本採集、數據建庫投入都很大，“究竟有沒有必要再建整體數字人數據集，這會不會只是一項重複勞動”是許多人心中的疑問。

鍾世鎮分析，數字人數據集有民族性、地區性，目前我國構建成功的整體數字中國人數據集可基本滿足中國、日本、韓國等人種近似的國家對數字人數據集的需求。但整體數字人的數據集究竟是否足夠，還是要從實際應用出發。他說，“人體切片數據集的構建要特別重視質量而非數量，要為應用單位提供優質框架。但隨著社會分工的細化，大部分應用單位都對局部更為專註，我們作為數據提供者就要有所針對地促進社會的發展。”

因此，鍾世鎮認為，今後不僅要有不同特色整個人體的數據集，更需要有針對性，可供各種醫學專科開發應用的局部數據集；不僅要有大體解剖學的數據集，還要與時俱進構建組織學、細胞學的數據集。據悉，南方醫大目前已完成了13個數字人局部數據集，作為今後數字人研究的主要發展方向。

我們的人體血管鑄型技術比較好，把它與計算機結合起來，可能在數字人的研究上取得較大優勢

2000年，美國科學家就已經建立了全身皮膚、肌肉、骨骼和心臟等部分器官的三維模型；韓國也早於我國完成第一例具有東方人種特徵的人體數據採集。我國“數字人”的優勢又在哪裡？

對此，鍾世鎮實事求是地告訴記者，數字人研究技術往往大致相同，不同標本之間的數據集往往各有特色，比如這個切片距更小一些，那個解析度精度更高一些，根據不同的應用各有千秋。很難說誰的水平更高、誰的數據集更好。

“但曾在一段時期內，美國、韓國的數據集分不清動脈和靜脈血管，而我們第一例女性數字人就把血管鑄型技術應用進去，使中國的數字人顯得‘有血有肉’。”鍾世鎮說，“我們的人體血管鑄型技術比較好，把它與計算機結合起來，可能在數字人的研究上取得較大優勢。”

至於把血管分隔出來的意義，鍾世鎮說，如果在數字人身上做模擬手術，醫生就可以清楚地分出動、靜脈血管，知道哪根大血管不能破壞，對手術具有重要指導意義。

目前世界數字人的研究還只是剛邁進“數字物理人”階段，離真正意義上的“數字人”還有很長一段路要走

許多老百姓並不明白在學界與業界“炒”得沸沸揚揚的“數字人”究竟對人類生存與發展有什麼幫助，不清楚“數字人”究竟離我們有多遠。

“不是有很多美容官司嗎？有了‘數字人’在計算機上虛擬成像，產生預期效果，人們在進行美容手術時就會有信心得多，官司也會減少。”鍾世鎮解釋， “數字人的生物數據和人類一模一樣，這樣一來，數字人在醫學、航天、航空、影視製作乃至軍事等領域都有著廣泛的應用價值。”他舉例說，比如人類在進行汽車製造時，可先在數字人身上進行汽車碰撞實驗，將各種影響數據輸入電腦，得出怎樣的汽車能對人體有最大保護才下線投產。相信有了數字人技術，汽車製造能從目前出廠前的真實碰撞80架次，減低到3架次。

據介紹，數字人的發展有4個階段：“數字可視人”、“數字物理人”、“數字生理人”和“數字智能人”。目前世界數字人的研究還只是剛邁進“數字物理人”階段，離真正意義上的“數字人”還有很長一段路要走。

據悉，我國數字人數據集的研發已率先嚮應用性方向發展。國內已有近150個科研單位合作對數據集進行開發研究，領域涉及醫學、藝術、航天、汽車工業以及人機工程等。數字人產業化也提上了議程。南方醫大目前正在開發的實用軟體為“美容評估與虛擬化手術設計”，預計應用投產後能使整形美容外科手術成功率大大提高。