未来元宇宙的发展现状如何涉及哪些行业顶尖科学家给出独特视角

#问顶?元宇宙院士专访

 

头条新闻“中国元宇宙100人”系列访谈,本期独家专访中国科学院深圳工业大学计算机科学与控制工程学院院长潘毅院士,首届中国民主协会元界工作委员会主席。 这也是“问题之首”?《元宇宙院士访谈录》第一期。

头条新闻记者王志国

他是生物信息学领域的全球专家。 毕业于清华大学计算机工程硕士学位和美国匹兹堡计算机科学博士学位后,长期从事计算机与生物信息学交叉领域的研究。

他具有全球视野,是美国医学与生物工程院、英国皇家公共卫生学院、乌克兰国家工程院院士。 他被选入世界前2%的科学家之列。

他首先主张将“生命”带入虚拟宇宙,并以此为经纬,提出了虚拟宇宙发展的三阶段理论,这是对虚拟宇宙的独特视角。

他眼中的医学虚拟宇宙是什么样子的? 您如何看待元界未来在医疗领域的应用? 如何将“生命”带入虚拟世界? 这个过程需要多长时间? 未来人类将如何应对“活的”数字生物? 他为什么说现在的脑科学研究就像盲人摸象呢? AI超级医生有哪些局限性? 医学虚拟宇宙的最终目标是什么? 元宇宙有没有中国道路?

针对这些问题,头条新闻《中国元宇宙100人》系列访谈,本期独家专访中国科学院深圳工业大学计算机科学与控制工程学院院长潘毅院士。科学,也是中国民协元界工委第一任主席,这也是《问高层?元界院士访谈录》第一期。

接下来,头条新闻将邀请不同领域的院士,从哲学、人文、理论、方法、技术、行业、场景、实践等不拘一格的维度,权威解读院士们对元宇宙在中国和不同行业发展的理解。 、建议,以此科普、把脉、探索未来,为中国乃至世界虚拟宇宙的发展提供一面镜子。

数字细胞、数字心脏和数字孪生平台

头条新闻记者:您认为,称之为医疗虚拟宇宙和健康虚拟宇宙哪个更合适?

潘毅院士:有两种观点,角度略有不同。 医疗更注重生病后看医生,然后治疗。 健康的范围更广,包括诊断和治疗,以及如何保证自己前期有良好的营养和准备。 、保护等

头条新闻记者:目前医学领域有数字细胞、数字器官。 它们如何工作? 3D打印心脏未来能应用到什么程度? 它与数字心脏有何关系?

潘毅院士:数字细胞可以无限复制,用于实验和教学。 成本相对较低。 这是一个计算问题。

3D打印的心脏仍然是物理的,而不是真实虚拟宇宙中的数字心脏。 数字心脏是虚拟的,你无法实际触摸它。 它在数字世界中构建了一个数字孪生心脏。 通过分析心脏的生物学、物理和化学,它研究心脏如何输血。 它的好处是:它会感受到所有的反应,用它代替人体做实验就足够了。 未来,药品将趋于个性化、定制化。 数字心脏可用于确定患者所需的用药量,有力推动智慧医疗的发展。

当然,我们必须先制作一个数字心脏并建立一个模型,然后才能进行 3D 打印。 如果我们不使用这个数字心脏来3D打印它,那就叫人工模拟,让它看起来像一颗心脏。

头条新闻记者:这会是未来医疗发展的一个方向吗?

潘毅院士:有些3D打印是一个方向。 比如说,一个人的腿上的很多骨头到了70岁就会骨折。 然后可以 3D 打印一条腿来配置它。

但心脏是否可以3D打印,我认为很难。 由于涉及太多的血管和其他部件连接,因此仍然很难以如此精确的方式进行打印。 3D 打印模型意味着打印外部看起来非常精确的东西。 里面怎么能做到呢? 对于这个情况我也不太了解。 我认为这是一个全新且困难的课题。

头条新闻记者:您曾经提到过细胞数字孪生平台。 这是什么概念?

潘毅院士:数字孪生技术在虚拟宇宙场景中可以表达得更形象。 元宇宙是包罗万象的技术,它能做的事情也是包罗万象的。 数字孪生是元宇宙的一部分,可用于进行单一实验。

在国外,法国系统生物公司Deeplife创建了这样一个平台。 科学家可以在计算机上快速测试细胞对候选药物开发的反应,并利用数字孪生技术实现靶点识别和药物定向。

药剂学无非是找到一个小分子,使其与靶标有非常高的耦合度。 如果我有一个数字化的靶标,那么细胞、分子、蛋白质都可以数字化表达,我们就可以用数字化的细胞、分子等来进行实验。 到时候,我们的药物试验将接近于零成本,节省金钱和时间。

您看重医学虚拟世界的哪些领域?

头条新闻记者:医学虚拟宇宙的范围相当广泛。 我们的团队选择了元宇宙项目来早期筛查儿童自闭症。 这样做有哪些考虑?

潘毅院士:我本来是做儿童自闭症研究的。 我一开始使用脑成像,也称为磁共振成像。 这一判断是基于相对单一的来源。 后来我们逐渐增加了行为和遗传的理论和方法。 甚至有人发现,可以通过声音、脚步等来发现自闭症和非自闭症的区别。

这和元宇宙有什么关系? 这有很大关系,尤其是在行为科学领域。 每个人对外界环境的刺激的感受不同,反应也不同。 自闭症孩子没有最好的朋友,相对孤独。 他会出现一系列的行为反应。 现在我们做得越来越多。 我们可以利用数据通过语气、面部表情、面部对称性、眼球运动、睡眠时呼吸、肌肉状态等进行预测。

在虚拟宇宙中也是同样的情况。 孩子们可以戴上3D眼镜进入虚拟世界。 在这里,他可以更自然、更真实地传达自己的一些反应。 这个诊断也很有用。

头条新闻记者:医疗虚拟宇宙还有哪些应用领域?

潘毅院士:第一,元宇宙医学培训。 高度逼真的视觉技术已经可以在 VR 环境中为实习生、外科医生和医疗设备专家重现手术室场景。 VR遥控设备让医生在VR环境下操作更加方便。 虚拟环境演练各种手术的实际操作。

第二个是元宇宙手术。 虚拟人的存在将使对真实患者进行手术的过程更加清晰。

三是数字化诊疗。 虚拟世界提供了一个身临其境的环境,让人们尤其是精神病人能够生动地表达自己的感受,自然地表达自己的表情,有利于诊断和治疗。 此外,人工智能及相关技术可用于早期药物的低成本研发、临床前实验设计、临床试验、靶点发现等。

成为第一个将“生命”带入虚拟宇宙的人

头条新闻记者:您拥有清华大学计算机工程硕士学位和清华大学计算机工程博士学位。 美国匹兹堡计算机科学博士。 您长期从事计算机和生物信息学领域的交叉研究,是生物信息学领域的全球专家。 与来自特定背景的人相比,您对世界的看法是否有所不同?

潘毅院士:很多人还不明白如何实现医疗与虚拟世界的融合。 即使他们了解了一点点,也只是触及了表面。 那些只把元宇宙当成工具的人,只是想把所有IT技术连接起来,但如果这个元宇宙没有“生命”,仍然是一堆死板的东西,就很难说他们有深刻的理解。

头条新闻记者:所以您提议将“生命”带入虚拟宇宙。

潘毅院士:是的。 这意味着什么? 在虚拟世界中,你可以创建数字对象,无论是电视、汽车还是行走的人。 甚至可以让邓丽君的数字人像她一样。 形状可以实现,甚至姿势、旋转等都没有问题。 但是否有邓丽君的男神,这是一个问题。

头条新闻记者:怎样才能成就“神”?

潘毅院士:要有一个“神”,必须从分子、原子到细胞,把这个人数字化描绘,达到生命体的境界。 这是我提议的。 很多人都有局限性。 比如在发展超级计算的时候,他们说虚拟宇宙主要依靠超级计算能力。 还有人说,开发虚拟世界需要使用 VR。 其他人则说数字孪生是虚拟宇宙。 这都是片面的。

不要告诉我只使用你的直接投影。 为什么要扩大它? 未来的扩展将包括所有技术。 我们现在的技术不叫技术,它只是一种愿景。 我们需要 6G,而且它需要速度快。 我们需要以尽可能短的延迟连接所有设备。 我们可以与各方紧密合作,在各方面做得更好。

虚拟宇宙发展的三阶段理论

头条新闻记者:您提出了虚拟宇宙发展的三阶段理论。 现在处于哪个阶段?

潘毅院士:我是从数字人的角度来看这三个阶段。 第一阶段是虚拟数字人阶段。 这时,数字人就可以回答编程问题了。 第二阶段是数字人阶段。 已经具备了一定的逻辑思维能力。 第三阶段是逻辑数字人阶段。 我们的原子、细胞、组织、神经、器官都可以用数字来表达,一切都可以用数据来表达。

我想我们现在几乎不能谈论第二阶段。 最近在AI领域很火的ChatGPT就是这样一个小软件。 基本上,你问它,它也勉强能回答。 然而,这个AI系统可以用在任何人身上,无论是邓丽君、潘毅还是你,它都使用同一个系统。 它没有个性化,也没有个别的神。 只能说是一个比较简单的包罗万象的数据库和AI系统。

到了第三阶段,数字人更像是“生命体”,或者说,数字人有了“生命”。 如果你讲一个笑话,它可能会会意地微笑。 敲一下就会痛。 此时,它的神经已经可以用数字来表达了。

头条新闻记者:要多久才能达到有“神”的阶段? 这个持续时间是从什么维度来确定的?

潘毅院士:IT技术发展很快。 我们现在看到的细胞是数字化的,心脏也是数字化的。 在不久的将来,我希望能有可以数字化的小老鼠。 如果5-10年内小老鼠能够数字化,我们就不需要生物实验来进行实验和药物筛选。 我们可以在数字鼠标上做到这一点。 从这个意义上来说,预计如果再等30年到50年,也许人们就能实现数字化。

但30年到50年不一定准确,因为所谓的模拟和所谓的数字化还有一个标准问题。 举个例子:邓丽君在虚拟世界里。 如果你做得好、成功的话,五年之内也许就能做到。 然而,所谓现实与现实的相似,包括相似的眼睛、相似的眼球、相似的言语。 里面的数字相似,血压流动相似等等。生物与疾病之间有相似之处,神灵之间也有相似之处。

头条新闻记者:距离有多近?

潘毅:百分之七十到百分之八十就不错了,但是有人说应该接近百分之九十九。 这就涉及到能实现多久、能达到什么程度。 30-50年还有一定的时间缓冲。

当前脑科学的研究就像盲人碰大象

头条新闻记者:为了实现你提到的逻辑思维能力和神经感知能力,计算机或者生物信息技术需要在哪些方面实现突破? 您能简单描述一下需要什么水平的技术吗?

潘毅院士:生物技术,这是一个重要的问题,这也是我想涉足生物技术的原因。 我们现在的脑科学太简单了。 如果只有 1000 个相连的神经元,需要研究的规律仍然太少。

我们的脑科学研究就像盲人摸大象。 他只摸到了一只脚和一个树干。 我们甚至没有碰任何器官,只是碰了大象一只脚上的一根毛尖。 这样的研究与研究大象有很大不同,因此我们迫切需要继续了解人脑的反应和功能。 了解生物技术、提高计算能力、提高速度并减少延迟。 未来,计算机可以做更多事情。

头条新闻记者:据您了解,国内有这方面的努力吗?

潘毅院士:必须要有努力,科学家必须每小时都在做,但是这个东西其实太难了,大多数企业肯定不会做。 为什么? 一开始我赚不到钱。 说实话,依我看来,这个投资周期太长了。 一所大学或几十人的团队不太可能进行如此大规模的研究,因此需要更成熟的大公司来承担这些挑战,并主动带头做这件事。

谷歌将制作一款 AlphaGo 围棋游戏。 它要做什么? 看似没什么用,但它在围棋方面突破了AlphaGo之后,在其他很多方向也都取得了突破。 我也希望华为能够做出一些东西来表达和布局自己对未来的判断,而不仅仅是为了赚钱。

未来我们将如何对待拥有“神”的数字人?

头条新闻记者:虚拟世界目前以表象为主,缺乏核心,缺乏神灵。 但虚拟人有“神”,让人既期待,又感觉有些恐怖。

潘毅院士:这是一个发展的过程。 这个神实际上意味着反映一个人的主要文化背景和思想体系。 例如,如果你来自山东,你的饮食和文化习惯总是与江苏人不同。

如果你和我的虚拟人制作完成后声音、语调都一样的话,那就太无聊了。 两个人是3D打印的,他们的言语和动作都非常逼真。 这没有问题。 重音符号必须特别标记。 这是有区别的,但仅仅有不同的口音是不够的。 南北我们对一件事情的理解和反应是有差距的。 我们与中东人和美国人之间的差距更大。 这些又是如何体现的呢? 当然,必须体现在有数据支持的AI上。

这个“神”最终意味着什么? 也就是说,它必须能够反映一个人的逻辑、思维、观念、文化背景、推理能力。 有些人没有推理能力,所以如何将这种情况融入到每个不同人的情况中,是内部的事情。

头条新闻记者:您还提到了神经感觉能力。

潘毅院士:是的,神经感知就是你所有的神经如何协同工作。 不同神经元的连接创造了不断变化的人。 现实社会中,有的人脸皮厚,有的人脸皮薄。 如果他脸皮薄,你说什么他都会脸红;如果他脸皮薄,你说什么他都会脸红。 脸皮厚的话,连偷东西都会偷,而且还嘴硬,气场十足。 如何在虚拟世界中训练这种差异,就是成为“神”的道路。

头条新闻记者:未来人类将如何与这些有形、有精神的数字生命相处?

潘毅院士:这也是我经常思考的一个问题。 事实上,这也是一个很难回答的问题。 当电视关掉的时候,邓丽君就不见了。 如果你在虚拟世界中创造了一个人,那么它将永远存在。 不同的是,现实世界的人每天都有细胞在慢慢分裂、死亡、衰老。 虚拟宇宙中的它是否也需要这样去数字化,导致它一起衰老,是一个问题。

一个人如果不让数字人变老,当他80岁时,他仍然拥有60岁的数字人。 他可以给数字人很多建议。 这是好的一面,但不好的一面是,如果他娶了一个年轻25岁的漂亮妻子,素质高,能力强。 他不会让妻子的数字人同时成长。 他希望这个数字人永远是25岁。 当他60岁的时候,他会怎样呢? 他正在慢慢变老,但与妻子一模一样的数字人却永远年轻。 现在有关于虚拟性侵犯和与数字人发生性关系的新闻。 这是否被视为非法? 会引起问题吗? 这都是值得考虑的。

这种场景在虚拟世界中会很常见,但这个虚拟世界如何运作,也是人类、甚至下一代人未来必须考虑的问题。 这涉及到很多规则和伦理的设计,也需要规范社会发展的法律和伦理来控制这个问题。

AI超级医生的局限性

头条新闻记者:刚才您提到脑成像需要营造一个让精神疾病患者感到放松的场景,从而揭示一些影响病情的潜在因素。 设计如何才能实现这一点呢?

潘毅院士:您问得很好。 当我们诊断自闭症患者的时候,我们需要有一份调查问卷,比如说30个与疾病相关的问题,包括如何长期设计这个调查问卷。 这就是所谓的软科学。 这需要相关学科的医生来建议该怎么做。 为什么要问这 30 个问题而不问其他问题?

ADD是我们的注意力障碍疾病。 注意力是指无法集中注意力。 中文叫多动症。 在元宇宙中如何处理这个问题呢? 您可以设计更密集的游戏。 这个游戏可以让他们集中注意力。 如果他们玩一两个小时而不放手,就有可能减轻他们的多动症。 以后到了教室,也许能集中一两个小时没有问题。

这是一个指导方针,只是一个基本想法。 那么如何设计一款游戏,无论是摩托车还是过山车,无论是潜水还是跳海,这都需要医生们慢慢探索。 也许我们一步就制定了规则,但是如何实现沉浸式场景涉及到医生的设备、实验以及设计过程,就像设计一份调查问卷一样。

当然,我们也可以让了解虚拟宇宙的人参与进来,但首先我们需要告诉他们我们想做什么、我们能做什么、我们不能做什么。 毕竟只有专业人士才能进行问卷设计。

头条新闻记者:还有说AI超级医生,可以把很多老医生的经验加到数字医生上。 你觉得AI超级医生怎么样?

潘毅院士:还是我刚才提到的同样的问题。 这个虚拟医生没有神。 它来自AR,实际上只是一张脸。 这张脸对你说话就好像它是真的一样,但实际上它仍然是假的,对吗? 如果你问它我口干舌燥是怎么回事,它可以回答问题,而且它大概可以处理一些相对现成的问题并输入答案。 现在只能做到这一点,而且还是一个初级的虚拟空间。

如果想做一些个性化、差异化的处理,需要灵活机动,那还不够。 一个人是否适合手术,每个医生的诊断都不同,治疗的开放和保守程度也不同。 这涉及到个性化的医生推荐,目前还不可能。 按照我的说法,里面肯定有“神”,而且里面一定有精神注入。

头条新闻记者:您如何看待包括脑机接口在内的可穿戴设备未来在医疗领域的应用?

潘毅院士:脑机接口和可穿戴设备其实就是医疗领域的IOT,叫物联网。 这些设备的关键是收集数据。 这是元宇宙的一部分。 只有这些技术发展起来,元宇宙才能全面发展。 然而,这并不意味着一旦可穿戴设备准备就绪,元宇宙就完整了。 这些只是元宇宙的衣服。 如果有一种设备大家都愿意接受并且很受欢迎,它可以随时随地对一个人进行持续的检测,这肯定有利于疾病的诊断。

头条新闻记者:前几年有一个说法:跨境抢劫。 未来,是否会有一些可穿戴设备和脑机接口公司直接跨界进入医疗领域并主导市场?

潘毅院士:我们的虚拟宇宙基本上只是一个手段。 就像刚才提到的问卷和沉浸式场景内容,是谁设计的? 医院总得有个医生吧? 医生决定设计100个问题。 当明年发表新的研究文章时,将增加 20 个问题。 谁来设计这个? 这个过程可能会产生一个新的行业、新的公司,但是仍然需要和传统行业合作,否则还是行不通。

医学虚拟宇宙的最终目标

头条新闻记者:有人说医疗虚拟宇宙会改变现在的医院连接模式,彻底改变现在的医疗逻辑和医患关系。 你怎么认为?

潘毅院士:这个是有可能的。 如果你现在在县医院,你可能会感到不安。 如果以后你要去元宇宙去省城甚至是北京的医院看病,你不用怀疑医生的水平,因为元宇宙​​的医生可以复制数千人的技能。名医,但他可能是错的,而你却无能为力。 但你知道这位医生的医术仍然是最高的之一,所以也许你不会生气。 很多改变都需要一个过程。

头条新闻记者:未来从医疗咨询、诊断、治疗到康复,都可以在虚拟宇宙中实现吗? 有什么可思考的?

潘毅院士:部分可以通过虚拟空间来实现,但我认为还是需要在病床上进行护理。 复苏的问题可能有点太遥远了,我还没有往这个方向思考太多。

头条新闻记者:医疗虚拟宇宙的最终目标是什么? 您如何描述其未来的理想场景?

潘毅院士:我们一次只能迈出一步。 我认为最终的目标是我们能够很好地连接虚拟世界和现实世界。 患者和医生可以自由地在现实世界和虚拟世界之间来回穿梭。 穿梭机可以让医生感受到患者心脏的物理特性。 比如说,在物理世界中你可能跳不了很高,但在虚拟世界中,你却可以一举跳上一座山。 感受到这种感觉之后,很多基本的反应都可以被体验和诊断。

再比如,现在运动对心脏有什么好处? 跑步怎么能算剧烈运动呢? 我面对虚拟宇宙并奔跑,但我并没有真正移动那么多。 这能锻炼我的心脏吗? 在虚拟世界里,如果我跳上一座山,然后再跳下来,会不会增加我心脏的负担? 这个东西还有待研究。

如何在虚拟世界中体验生活,实现更有效的诊断、锻炼和康复是一个方向。 如果我要描述医学虚拟宇宙终极方向上的一个理想状态,我的想法就是自由,来回的自由。

元宇宙有没有中国道路?

头条新闻记者:您有国际背景。 您是美国医学与生物工程院院士、乌克兰国家工程院院士、英国皇家公共卫生学院院士。 您还兼任中国科学院深圳理工大学计算机科学与控制工程学院院长、中国民主工协委员。 任命为第一任总统。 目前国内外医疗虚拟宇宙的发展趋势如何? 您的观察结果是什么?

潘毅院士:虚拟宇宙目前处于初级阶段,医疗刚刚开始介入,主要是精神疾病的诊断、数字医疗、沉浸式感觉等。 在其他方面,现在说还为时过早。 数字心脏仍处于实验阶段并且还处于早期阶段。 国内外的竞争也不太明显。

比如,上海呼吸物联网医疗技术研究工程中心、复旦大学附属中山医院主任白春学教授,在医学元界上就比较靠前。 他早在2018年就以BRM一体机为代表发起了全球肺癌早期诊断多中心AR辅助物联网医疗临床研究,今年还出版了专着《未来就在这里——我们需要的虚拟宇宙医学”。 他希望通过全息构建技术-综合感知、全息模拟技术-智能处理等技术,实现名家专家直接造福虚拟医学普惠大众的愿景。

特别值得一提的是,他牵头成立元界医学协会和联盟,邀请亚洲、美国、欧洲的医生和IT专家组成多学科专家组,明确了元界医学的定义,即元界医学是基于AR技术实现的物联网医学。 大家一致认为,建立“元宇宙医学”的条件已经成熟,可以用于教学、科普、会诊、分级诊疗、临床研究。

头条新闻记者:国内外的优缺点有什么线索吗?

潘毅院士:中国优势明显。 我们有很多人和很多数据。 这是一方面。 此外,人工智能技术依赖于数据、计算能力和算法三驾马车,三者缺一不可。 我们的5G网络很好,速度高,延迟低,我们的AI整体也很好。

但是元宇宙是一个综合性的技术,涉及到很多技术方向,比如芯片等基础的东西。 如果我们做得不好,我们很容易就会被釜底抽干。 中国的生物学水平还不错,现在已经和世界接轨了。 不过,我们还是要多和世界其他国家交流,学习别人的好东西,别人也可以学习我们的好东西。

头条新闻记者:元宇宙有没有中国特色的发展道路?

潘毅院士:虚拟宇宙提供了想象什么能做、什么不能做的工具。 要有具体的内容,要有设计。 如果我们设计一个公园虚拟世界,如果是中国公园,可能会有中国特色园林; 如果是美国公园,那可能就是美国风格的公园。 技术可能是一样的,但各国历史、文化等背景不同,内容也会不同,所以发展路径肯定会有各自的特点。