芯耀
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3DAT、服務(wù)機器人、AI教練、智慧醫(yī)療，“兩個冬奧”讓我們直觀感受到了人工智能、5G等前沿技術(shù)是如何悄然改變?nèi)藗兩畹姆椒矫婷?；見證了智慧、創(chuàng)新是如何推動著人類社會的發(fā)展。
重大體育賽場必不可缺少應(yīng)急醫(yī)療體系支持。在冬奧期間，智能醫(yī)療機器人、機械手等智能醫(yī)療器械的遠程手術(shù)操作系統(tǒng)等，為3個賽區(qū)提供了一體化醫(yī)療保障[1]。其實，醫(yī)療行業(yè)始終處于人工智能應(yīng)用的前沿。早在1972 年，斯坦福大學(xué)就研制出了MYCIN專家系統(tǒng)（人工智能程序），成功地根據(jù)報告的癥狀和醫(yī)學(xué)檢查結(jié)果來診斷病人的血液感染情況。隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的成熟，手術(shù)機器人憑借更微創(chuàng)、更精準精細等優(yōu)勢已在多領(lǐng)域外科手術(shù)中成冊起到了輔助作用。
如今，人工智能和計算機視覺的迭代加速讓醫(yī)學(xué)領(lǐng)域迎來了前所未有的飛躍。在英特爾® 人工智能實驗室，證明了手術(shù)機器人可以足夠智能到執(zhí)行自動化任務(wù)。其中一個叫做MoTIon2Vec的半監(jiān)督式學(xué)習(xí)算法，正在幫助手術(shù)機器人學(xué)習(xí)如何完全自主地縫合傷口*。隨著技術(shù)的完善，它將作用于比最熟練的人類外科醫(yī)生更精確的人工智能手術(shù)機器人。
*該算法由加利福尼亞大學(xué)，英特爾® 人工智能實驗室和Google Brain的工程師開發(fā)，研究人員通過播放視頻訓(xùn)練兩臂的達芬奇機器人在織布機上插入針頭并進行縫合，該算法的成功率為85.5%。該研究意味著，機器人似乎能在外科手術(shù)中承擔一些最基本的任務(wù)。但完全替代外科醫(yī)生來做手術(shù)，還有很長的路要走[2]。
一、阻礙手術(shù)機器人發(fā)展的隱藏高昂成本
盡管現(xiàn)今人工智能技術(shù)已經(jīng)成熟應(yīng)用，但復(fù)雜的基本硬件、監(jiān)管限制、開發(fā)成本等等仍然制約著全自動手術(shù)機器人技術(shù)的進步。
這些系統(tǒng)中的控制模塊通常是專用的，依賴于離散的、固定功能的 CPU、GPU、加密處理器或 ASIC 來完成每個所需的任務(wù)。其結(jié)果是一個由多個組件組成的復(fù)雜系統(tǒng)架構(gòu)，不僅限制了機器人今天可以做的事情，而且還限制了其在未來的擴展能力。
更為棘手的是，一旦這些設(shè)計通過了功能安全標準認證，幾乎就是一成不變的。重新認證符合醫(yī)療安全標準的時間和成本壓倒了可升級性的優(yōu)勢，屆時，往往需要構(gòu)建或者購買一套全新的系統(tǒng)。
隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，未來人工智能手術(shù)機器人將需要部署多學(xué)科系統(tǒng)，諸上問題將變得更加棘手。因此，在人工智能機器人系統(tǒng)中，需要將能夠識別實時情況的視覺、運動控制和實時處理，以及高度的安全性結(jié)合到一起。
這也是英特爾推出第 11 代 Intel® Core™ vPro® 和 Intel® Xeon® W-11000E Series （之前稱為 Tiger Lake H）處理器的重要意義所在。
二、為下一代手術(shù)機器人提供更靈活的大腦
第 11 代 Intel® Core™ vPro® 和 Intel® Xeon® W-11000E Series處理器通過從根本上將多學(xué)科系統(tǒng)整合到一個10納米芯片集，提供了異構(gòu)多核處理性能、低延遲性、確定性通信，以及功能安全措施。這些性能優(yōu)勢僅依靠低至 25 W 的可配置熱設(shè)計功率 (TDP) 即可實現(xiàn)。在處理方面，產(chǎn)品組合中的設(shè)備提供了多達八個 CPU。
而真正能讓第 11 代處理器在手術(shù)機器人等復(fù)雜用例中脫穎而出的關(guān)鍵還是其周圍的計算功能：
1、集成英特爾® 超核心顯卡 (Intel® UHD Graphics) 支持 CV 和/或帶有并行選項可更高效地執(zhí)行任務(wù)的 AI 工作負載。顯卡單元還釋放了 CPU，使其可用于其他任務(wù)，例如控制、網(wǎng)絡(luò)管理和通用計算；
2、借助英特爾® 虛擬化技術(shù) (Intel® VT) ，硬件加速分區(qū)允許各種內(nèi)核、顯卡單元以及其他組件作為獨立虛擬平臺運行；
3、借助英特爾® 深度學(xué)習(xí)加速 (Intel® DL Boost) ，深度學(xué)習(xí)推斷性能實現(xiàn)了比之前幾代更高的性能指導(dǎo)說明。
同時，第 11 代英特爾處理器利用了時間敏感性網(wǎng)絡(luò) (TSN) 和英特爾® 時間協(xié)調(diào)計算 (Intel® TCC) 來確保硬性實時性能。TCC 能夠同步處理器內(nèi)的 IP 塊，并受到減少抖動和保護實時應(yīng)用程序免受干擾的工具的支持。并且第11代英特爾處理器還在功能安全性方面特別做了優(yōu)化，內(nèi)置掛鉤利用英特爾® Functional Safety Essential Design Package (英特爾® FSEDP) 映射理器硬件和固件，顯著減少了安全認證工作。
利用第 11 代英特爾處理器的優(yōu)勢，開發(fā)人員在未來可以通過更換基于下一代芯片集的 COM-HPC 模塊來實現(xiàn)更強大的功能升級，而無需重新設(shè)計整個機器人系統(tǒng)。這也帶來了顯著的成本節(jié)約。
有了英特爾提供的硬件基礎(chǔ)，未來像Motion2Vec這樣的人工智能技術(shù)將會發(fā)展到不僅是輔助外科醫(yī)生而且在某些特定情況下可以取代他們的程度。這一天的到來將極大地解決全球醫(yī)療資源緊缺、分布不平均等問題，造福地球上更多人。
參考文章：
[1]《賽場黑科技 惠及百姓家》
http://www.xinhuanet.com/tech/20220207/87451afe97e34c03bd604bc3d9db5701/c.html
[2] 《Motion2Vec算法的開發(fā)主要基于暹羅網(wǎng)絡(luò)和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)》
http://www.elecfans.com/jiqiren/1242617.html
