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  在萬物互聯(lián)時代，有了5G通信能力的強大保障，我們開始設想如何把我們日常生活的萬物納入到數(shù)字孿生空間，從而打造全場景智能化的數(shù)字世界。多材料纖維具有多層級多尺度結構的屬性，良好的柔性以及穿著舒適性，是功能多元化的極佳的物理載體。為了更好的服務醫(yī)療的智能化需求，針對當前醫(yī)療教育存在教學模式單一、醫(yī)學生練習資源缺乏以及公眾醫(yī)療知識掌握薄弱等問題，來自華中科技大學與武漢市金銀潭醫(yī)院等單位的交叉學科研究團隊在國家科學進展《National Science Open》期刊的創(chuàng)刊號上發(fā)表展望性文章“Digital Medical Education Empowered by Intelligent Fabric Space”。以智能纖維及纖維集合體為基本功能基元，以紗線和織物為結構載體，織物器件實現(xiàn)具備聲、光、電、熱、磁等多物理量協(xié)同感知功能，并兼?zhèn)淙嵝�、舒適、透氣、高耐久性等服用優(yōu)勢，同時易于在紡織結構上有機集成，可實現(xiàn)規(guī)模化、低成本的宏量生產(chǎn)和應用。通過打造感傳算一體化的醫(yī)療教育空間，由織物作為傳感單元、多層級網(wǎng)絡作為傳輸架構、人工智能技術作為計算核心幫助醫(yī)學生在虛擬空間中開展沉浸式的醫(yī)療訓練和向公眾普及醫(yī)學知識。

圖1 基于智能織物的醫(yī)療教育場景 來源：國家科學進展 National Science Open

  為了更好的服務到醫(yī)療的智能化需求，尤其是醫(yī)療教育的智能化，針對當前醫(yī)療教育存在教學模式單一、醫(yī)學生練習資源缺乏以及公眾醫(yī)療知識掌握薄弱等問題，團隊瞄準了醫(yī)療教育場景，通過打造感傳算一體化的醫(yī)療教育空間，由織物作為傳感單元、多層級網(wǎng)絡作為傳輸架構、人工智能技術作為計算核心幫助醫(yī)學生在虛擬空間中開展沉浸式的醫(yī)療訓練和向公眾普及醫(yī)學知識。醫(yī)學領域中數(shù)字化的推進以及5G的全面落地、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和人工智能的繁榮都為可穿戴織物提供強大的后備支撐。文章結合了材料科學、醫(yī)學和計算機科學等多個領域知識，服務于醫(yī)學生和公眾，助力于人們的生命健康。

圖2 基于數(shù)字孿生技術的物理與虛擬世界的智能織物空間 來源：國家科學進展 National Science Open

  智能織物具有三層架構：包括1. 織物終端層 2.網(wǎng)絡傳輸層 3. 邊端云層。在智能織物空間中，人們可以將智能纖維穿在身上、戴在手上或者部署在環(huán)境中的織物形態(tài)工具中。通過實時地采集醫(yī)學生的動作數(shù)據(jù)、操作速度數(shù)據(jù)以及生理數(shù)據(jù)等，該技術將多源數(shù)據(jù)上傳到云端進行分析和計算，以得到規(guī)范化的操作過程。相比傳統(tǒng)的傳感器而言，織物器件具備無感化和全方位監(jiān)測的特點，并且能夠不受光線、環(huán)境等的影響捕捉其操作狀態(tài)，可以廣泛部署到生活的方方面面。 

圖3 智能織物空間的三層架構 來源：國家科學進展 National Science Open

圖4 醫(yī)學教育的四種典型應用 來源：國家科學進展 National Science Open

  在未來智能織物空間也存在著諸多挑戰(zhàn)：需要研發(fā)更穩(wěn)定的可廣泛部署的傳感纖維、集成多物理量調控、實時傳輸性能更高的網(wǎng)絡架構以及精準度更好的人工智能算法。目前智能織物的研究尚未全面兼容織物和服務系統(tǒng)智能化的同步推進，難以無縫應用于醫(yī)療教育的實際場景中，從而阻礙了產(chǎn)學研一體化發(fā)展。為了全方位、科學和可信的滿足人們的多元化醫(yī)療需求，醫(yī)療智能化應朝著多學科深度融合的方向邁進，進一步推動我國醫(yī)療技術的發(fā)展。

  打造感傳算一體化的醫(yī)療教育空間，由織物作為傳感單元、多層級網(wǎng)絡作為傳輸架構、人工智能技術作為計算核心幫助醫(yī)學生在虛擬空間中開展沉浸式的醫(yī)療訓練和向公眾普及醫(yī)學知識具有深刻的探索意義。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1360/nso/20220011