11月10日至24日，受医院和科室委派，我跟随安徽省属部分高校及医院的人工智能、工业制造、智能医疗专家培训团一行15人，赴德国马格德堡和法兰克福进行了为期14天的考察学习活动。此次考察的目标是学习德国在工业4.0、人工智能技术创新、智能制造及智能医疗的发展情况及最新技术，寻求与德国人工智能及科研工业界进行合作的机会，并在智慧医疗、工业自动化方面的技术创新和人才培养方面与德方专家、教授、管理人员进行了深入的探讨。
考察学习的第一站，我们来到德国马格德堡大学。著名的证明真空存在的马德堡半球实验就诞生在这里。马格德堡大学是世界500强大学，德国大学综合实力排名第4（德国明镜周刊报道）。马格德堡计算机学院Lars Thiele教授向团队成员介绍了工业4.0的内涵和思想。工业4.0是工业产品与信息技术和通信技术的结合，以智能系统和网络系统为基础，是人、机器、设备、物流和产品之间直接交流和合作的自组织生产，使整个价值创造链得到优化，以数字化、网络化和自动化为特征。德国政府为推进工业4.0和人工智能发展所采取的措施，人工智能在生物制药、神经网络医学影像、人工网膜影像识别中的应用。
教育与媒体学院Gunter Saake教授则阐述了大数据在智能制造中的应用，全球大数据技术发展战略，机器人技术的发展与应用。如何建立“互联网+”云计算医疗大数据，如医疗保健云分析案例、传感器扫描解剖生理特征、量化环境、个性医疗、临床数据库的建立，高性能精细化医疗分析等实际应用。
作为西门子等大型企业定点培训中心的结构，SBH国际事业部的主管Heidrun Schwartz向团队成员详细介绍了德国双元制职业教育模式，职业教育与大学教育的区别。Klaus-Dieter Terzer则展示了德国最大的职业培训模拟软件MillturnSim，可以模拟实物操作。了解德国高端装备制造业中的高端人才培养模式，德国制造背后的人才教育支撑体系，应用技术大学以及普通高校的课程设置以及医教学及产学研结合模式。
考察学习的第二站，学员赴德国著名的弗劳恩霍夫研究所和马格德堡大学初创企业M3DP公司参观了3D打印在医学上的应用。Fabian Klink博士介绍了3D打印的原理、技术和方法，并在实验室展示了3D打印在血管介入等医学上的应用成果。3D打印技术也称之为“快速成型技术”或“增材制造技术”。它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。近年来，3D打印技术的发展在医疗领域做出了不小贡献。例如，制作医学模型、辅具、假肢、手术导引装置、骨头、软骨，或用于血管、胆道、气管、尿道内的支撑物或替代品，以及多种组织和脏器等。
德国工程师和我们打了一个比方，“从古到今，我们所做的制造加工都属于‘减材制造’或‘增材制造’，一块大木头用斧头砍、用刀子雕，最后制出一个我们需要的产品，浪费了很多材料。”而3D打印技术则相对更快速、简化，也更加环保。3D打印只需在一个一无所有的平台上铺上第一层材料粉末，通过加温或粘接剂固定后，再铺第二层、第三层、第四层材料粉并逐层粘结。全部完成后，再把多余的材料粉收集起来进行二次利用。所有采用的材料粉可能90%以上都能被利用。因此，3D打印在医疗领域和制造业的创新应用，被认为是一种革命性颠覆。不少3D打印的支持者认为：“3D打印是对旧有加工技术的颠覆，是制造业前所未有的革命，它的出现可以跟蒸汽机、互联网相提并论。”德国工程师向我们展示了3D打印的脑膜瘤、前列腺肿瘤以及脑血管瘤等等，3D打印确实太神奇了，它深深吸引了我们，因为很多医生的梦想都能够借以实现。凡是放进病人身上的东西，如果大多数都能定制。接下来，德国工程师还告知3D打印的工作步骤：首先使用CAD软件来创建物品，如果你有现成的模型也可以，比如动物模型、人物、或者微缩建筑等等。然后通过SD卡或者USB优盘把它拷贝到3D打印机中，进行打印设置后，打印机就可以把它们打印出来。3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的。3D打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个完整的三维立体模型，然后在进行打印输出。只不过3D打印它的喷的不是传统的墨水，而是液体或粉末等“打印材料”，利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。考察学习的第三站，参观访问德国最大的应用科技大学达姆施塔特应用科技大学（Hochschule Darmstadt University of Applied Sciences）。主讲Stefan Valentin教授为计算机科学系5G Lab带头人，首先介绍了大数据的关键概念、3V特征和元素，并引出机器学习方法，介绍了机器学习的过程、原理和汽车驾驶、人脸识别、语音识别等应用，再向团队成员详细介绍了科技创新、金融创新、产业创新在德国产业重点区域的实施和发展，具体分析了在教育卫生方面的案例体现。通过小组讨论，由每个小组自己定义一个机器学习任务的形式增加大家对人工智能在身边医疗应用的理解体会。最后，以卫生保健应用为例，分析了医疗健康大数据快速诊断、财务管理、医学研究、创新商业模式、大规模疫情爆发、远程医疗、实时健康监控等应用领域，并阐述了IT专业人才、财务支持、安全及协同操作等方面面临的问题。考察学习的第四站，参观德国海德堡大学附属医院及乌尔姆斯医院，达芬奇手术机器人进行了时长90分钟的前列腺切除手术。达芬奇外科手术系统是一种高级机器人平台，又称“内窥镜手术器械控制系统”，达芬奇手术机器人是目前全球最成功及应用最广泛的手术机器人，其也代表着当今手术机器人最高水平。其设计的理念是通过使用微创的方法，实施复杂的外科手术。达芬奇机器人由三部分组成：外科医生控制台、床旁机械臂系统、成像系统。主刀医生坐在控制台中，位于手术室无菌区之外，使用双手（通过操作两个主控制器）及脚（通过脚踏板）来控制器械和一个三维高清内窥镜。助手医生在无菌区内的床旁机械臂系统边工作，负责更换器械和内窥镜，协助主刀医生完成手术。成像系统（Video Cart）内装有外科手术机器人的核心处理器以及图象处理设备，在手术过程中位于无菌区外，可由巡回护士操作，并可放置各类辅助手术设备。外科手术机器人的内窥镜为高分辨率三维（3D）镜头，对手术视野具有10倍以上的放大倍数，能为主刀医生带来患者体腔内三维立体高清影像，使主刀医生较普通腹腔镜手术更能把握操作距离，机器人“内腕”较腹腔镜更为灵活，更能辨认解剖结构，提升了手术精确度，患者术后恢复快，愈合好。在手术中手术器械可以滤除人手的自然颤动，进一步提高了手术精确度；同时，术者在轻松的工作环境手术，减少疲劳更集中精力，并减少参加手术人员。最后，德国医学院的教授给我们做了一个关于达芬奇机器人的幻灯讲座，介绍了达芬奇机器人的前世今生。详细介绍了达芬奇机器人手术技术，技术特点与先进性；双方就此与传统手术在同疾病疗效、安全、费用等方面的对比展开了深入讨论。教授还向团队成员介绍了德国达芬奇手术机器人在介入诊疗中的运用情况，普及与推广，业内与社会对达芬奇技术的评价，实例分析并通过Workshop展示了使用微创手术方式来协助进行复杂手术的机器人外科手术系统。数据还显示，达芬奇手术系统在中国内地84家医院实现装机102台，共累计手术量达12万例，基本上每30秒就有一位达芬奇主刀医生开展一台达芬奇手术。可以说，大数据面前，未来已来，科技已至，没有人可以置之事外，唯有奋起直追、开拓思维、迎头赶上。两周的时间转瞬即逝，此次访问体会深刻，感慨良多，深刻感受到德国在工业4.0、医疗自动化技术、人工智能、智慧医疗等几个方面的先进经验以及和我们国内的不同与互补之处，进行了总结和思考：首先，要坚定不移地拥护习近平总书记的要求，在自己的本职岗位上，不断推动我国工业4.0及新一代人工智能健康发展。总书记指出，人工智能是引领这一轮科技革命和产业变革的战略性技术，具有溢出带动性很强的“头雁”效应。在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论新技术的驱动下，人工智能加速发展，呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征，正在对经济发展、社会进步、国际政治经济格局等方面产生重大而深远的影响。加快发展工业4.0及新一代人工智能是我们赢得全球科技竞争主动权的重要战略抓手，是推动我国科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的重要战略资源。其次，未来的临床与科研既要走专业化、专科化，又要走自动化、智能化、智慧化，并不断深化医工结合交叉之路。人工智能作为新一轮产业变革的核心驱动力，正在深刻改变人类生产生活方式，推动经济结构调整和社会生产力进步。大力发展医疗人工智能产业，是推动医疗创新、驱动发展、产业转型升级和医疗变革进步的重要途径。展望未来，一方面，在科大附院临床医疗大数据的基础上，挖掘人工智能合作潜力，拓宽合作领域，在医院领导和科室主任的支持下，与省内各高校建立联系，充分利用类脑智能技术及应用国家工程实验室等研发机构平台，在未来的科研工作中坚定不移的走医工交叉、医工结合之路；另一方面，借助德方的科研合作平台资源，利用多种渠道，加快与德方及省内高校人工智能重点领域和重点项目的合作，集中力量取得突破，逐步推进，形成与德国人工智能医疗领域的全方位合作关系；最后，利用此次所学所闻所见，在医疗卫生日常工作的各个方面，如临床诊疗、医院管理、患者服务能力、新药开发研究、公共卫生管理以及医疗保险等，在科室尚主任的带领下，时刻践行人工智能的理念，使人工智能逐步辅助医生决策、智能辅助诊断、拓展医生的手术治疗能力，来帮助医生显著提高其工作效率以及工作质量，降低误诊误治的发生概率，最终实现医疗卫生资源的优化分配。而这，正是我们此行来德国交流的目的，增加与德国同道的交流，进一步增加中德人民之间的友谊，提高中国安徽医疗的智能化、信息化、个性化和精准化水平，更好的为安徽老百姓的身体健康加油助力。（骨科关节外科/朱晨 审稿人/尚希福 方诗元）
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