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  数字化虚拟人向我们走来 杨先碧  
 

虚拟人以真人为蓝本

“数字化虚拟人”是“虚拟可视人”、“虚拟物理人”和“虚拟生物人”的统称,其原理是通过先进的信息技术与生物技术相结合的方式,在计算机上操作可视的模型,包括人体的各器官和细胞等。在进行科学研究时,研究人员只要佩戴特殊的眼镜,然后用电极对虚拟人体进行操作,就像是在真人身上进行操作一样,国外一些医学院已经用虚拟人让学生进行手术实习。

虚拟人替我们吃药挨刀

虚拟人数据集,具有广泛的应用开发前景,经过后续技术处理和有关参数补充,可以替代真人进行生命科学领域的研究,也可代替真人进行带有痛楚的临床试验,缩短研究周期,提高治愈效率。

只要通过人体三维空间摄像处理,便可以在电脑上清清楚楚地看见自己的身体,还可以穿越表皮,深入到内脏、血管、神经、骨骼、肌肉等等,每个人也都可以拥有自己的身体数据库,真正了解自己身体的运作。如果有了一个虚拟的自己,“他”就可以替我们“吃药挨刀”。因为虚拟人可以将一个人的所有人体信息收集储存在电脑里,开处方前,医生先将药物影响数据输入电脑,电脑里的“虚拟病人”就会显示服药后的生理反应,从而协助医生对症下药。在动手术之前,也可以在虚拟的自己身上开刀,电脑上会显示刀口断层及组织断面,为医生制定术前计划作科学参考。

虚拟人的应用前景

“虚拟人”有着广泛的应用前景,不但可以应用于医学研究和影视表演,还可广泛应用于航空、体育、汽车、建筑、服装、家具、国防等领域。

虚拟人在武器威力的研究上也很有价值。比如,可以用虚拟人来试验核武器、化学武器、生物武器的威力。现在的核爆炸试验都是利用动物进行。试验前在离核爆中心的不同距离放置动物,核爆后再把动物收回来检验。有了虚拟人,就可以直接用来做试验了。

如果有了虚拟宇航员,每一艘宇宙飞船都会节省出更多的空间供宇航员使用。虚拟宇航员不需要食物、氧气和水,甚至也不需要系安全带。然而,在进行太空探索方面,虚拟人可以与真实宇航员合作,通过监控探测器上各种系统以及自动对系统进行重要调整,减轻真实宇航员的工作负担,在关键时刻还有可能变成真实宇航员的救生员。

在体育运动中,虚拟人也有着广泛的用途。通过对获得冠军的运动员在爆发力的一瞬间全身各个肌肉或骨骼的状态的研究,教练员可以更好地训练自己的队员,使他们在关键时刻取得好成绩。

虚拟人会像真人一样对外界有反应:骨头会断,血管会出血。比如说,在做汽车碰撞试验时,虚拟人可以提供人体意外创伤的数据,这样可帮助改进汽车的安全防护体系。

各国大力开展虚拟人研究

美国在世界上最早开始进行虚拟人的研究。1989年,美国国立医学图书馆发起的虚拟人体计划。5年后,他们获得了一男一女的虚拟人数据。1996年,美国橡树岭国家实验室牵头酝酿虚拟人创新计划,他们设想,将人类基因组计划和可视人计划的研究结果结合起来,完成人体的物理建模,能够模拟人体器官组织和整体在外界物理刺激下的反应。

韩国于2000年开始虚拟人研究计划,该计划已顺利通过前期试验,是世界上第二例通过人体切片来进行虚拟人数据库建设的研究,也是首例具有东方人特征的人体数据采集项目。德国、法国、英国等均已开始“虚拟人”研究。

2001年,我国正式启动数字化虚拟人的科研项目。2003年2月,我国首个女虚拟人研制成功,其数据来源于一位年龄为19岁的广西姑娘。我国现在所用的许多人体模型研究标准还引自欧美人的数据,因此,研究开发具有中国人种特征的三维数字化人体模型,具有重要的意义。


 
   
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