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(jī)一樣,,不斷地收縮舒張運(yùn)送血液,。我們知道學(xué)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(xì)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(jì)數(shù)的復(fù)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(jié)構(gòu)在電腦中合成三維圖案,,細(xì)致到還原出每一處骨骼和器官,在電腦中調(diào)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(yán)格記錄下人體功能應(yīng)用的生理反應(yīng),,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(yùn)作方式,。有了以上幾步后,就可以對真實(shí)人體進(jìn)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(gòu)建的數(shù)字化人體,。
目前來說,,人體數(shù)字化正進(jìn)行到第一步和第二步,第三步則相對遙遠(yuǎn),。首先我們可以來看看,,物理上的人體數(shù)字化是如何實(shí)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(shí)現(xiàn)的,也只有這樣,,才能將人體精準(zhǔn)的還原成數(shù)字圖像,。
從全球來看,美國是率先開啟這一計(jì)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(xiàng)計(jì)劃,。當(dāng)時關(guān)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(xiàng)計(jì)劃,,關(guān)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(jié)構(gòu)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(guān)機(jī)構(gòu),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(shù)刀和切割器,甚至還與參與計(jì)劃的醫(yī)學(xué)生們打成一片,。在2015年去世時,,物理人體數(shù)字化的技術(shù)也已經(jīng)獲得了長足的進(jìn)步,蘇珊的遺體被切割成了27000片,,是至今最為精細(xì)的處理方式,。如今醫(yī)學(xué)機(jī)構(gòu)正在對蘇珊的各個組織、器官、血管等進(jìn)行描繪標(biāo)注,,未來將開放出更多細(xì)節(jié)化數(shù)字人體數(shù)據(jù),。
相比之下,生理性的人體數(shù)字化進(jìn)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(dǎo),。加利福尼亞大學(xué)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(yùn)動量等等150項(xiàng)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(biāo)和腸道菌落數(shù)據(jù),。
綜合這些數(shù)據(jù),,LarrySmarr認(rèn)為自己可以通過計(jì)算的方式對自己生活狀態(tài)進(jìn)行量化,如同建立起汽車的儀表盤,,好知道什么時候應(yīng)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(shí)紀(jì)錄,。
據(jù)皮尤研究中心的調(diào)查顯示,有75%使用手環(huán)等體征記錄設(shè)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(yīng)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(xué)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(yīng)來判斷健康狀況,還是依賴設(shè)備上的數(shù)據(jù),。
從物理角度來說,,人體數(shù)字化完美解決了醫(yī)學(xué)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(xué)機(jī)構(gòu),、醫(yī)科學(xué)校中非常緊缺,。而有了數(shù)字化的人體,解剖再“復(fù)原”的過程可以被無限重復(fù),。尤其是未來結(jié)合上VR,、AR技術(shù),這些用數(shù)據(jù)構(gòu)成的人體可以在教學(xué)和科研的過程中發(fā)揮更多作用,?;蛟S醫(yī)學(xué)生不再需要圍在實(shí)驗(yàn)室里,在世界各地就可以通過VR眼鏡進(jìn)行遠(yuǎn)程科研工作和學(xué)習(xí),。
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(shí)驗(yàn)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(jī)器學(xué)習(xí)將生活方式與身體狀況進(jìn)行映射,將睡眠,、運(yùn)動量等等與身體健康的關(guān)系進(jìn)行映射,,從而給出合理的生活方式指導(dǎo)。如果能夠?qū)崿F(xiàn)分子細(xì)胞層次的物理模擬,,更是可以進(jìn)行藥物的虛擬實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)驗(yàn),,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(dāng)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(jī)器學(xué)習(xí),、5G傳輸,、云平臺等等技術(shù)的支持之上。相比更復(fù)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(xiàn)遺體和數(shù)據(jù)的人,,就能在人類醫(yī)學(xué)發(fā)展歷史上發(fā)揮出更多價值,。