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  在萬物互聯時代，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字孿生空間，從而打造全場景智能化的數字世界。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，織物器件實現具備聲、光、電、熱、磁等多物理量協同感知功能，并兼?zhèn)淙嵝浴⑹孢m、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，可實現規(guī)模化、低成本的宏量生產和應用。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)學領域中數字化的推進以及5G的全面落地、物聯網的發(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)學生的動作數據、操作速度數據以及生理數據等，該技術將多源數據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