7 月 7 日，由中國計算機協會（ccf）主辦，雷鋒網(公衆号：雷鋒網)、香港中文大學（深圳）承辦的第二屆 ccf-gair 全球人工智能與機器人峰會，在深圳如期開幕。在大會第三天的醫療機器人專場，機器人領域著名學者香港大學席甯教授，向與會嘉賓進行了主題報告——《用于生物醫學和制藥的納米機器人》。
席老師是香港大學機器人與自動化講席教授、ieee ras候任主席，主要研究方向包括機器人、制造自動化、微/納米制造、納米傳感器和裝置，以及智能控制與系統等。
衆所周知，醫療有診斷和治療這兩大方面：診斷是對人體的各種異常現象進行測量；治療，在工程機器人的角度是操作。納米機器人既可用于診斷也可用于治療，即 sensing 和 manipulation，傳感測量和操作。
随着醫學發展，診斷和治療需要新的手段，在更小的尺度上進行 sensing 和 manipulation。這就是現在的全新診斷、治療方式：在微米、納米尺度上診斷病情，用納米機器人在細胞、分子（比如 dna 分子）層次做手術。
制藥方面，傳統上，新藥開發以靶點為基礎。這裡面存在很多問題，是以現在新藥開發的規範是
signaling pathway
based，全面考察疾病和各種因素之間的關系，對副作用考慮更周全。這個層次進行新藥開發，需要新的手段和技術。在分子和細胞的層次上進行
sensing 和 manipulation 就成了一大技術支援。
現在，研發一個新藥物需要 10 到 15 億美元，10 年才能開發出來。新藥開發的投資每年不斷增長，但是藥的數量基本上持平，說明新藥出現的很少，成本不斷提高。這導緻投入産出差距越來越大。更嚴重的是，醫學界發現的新疾病在不斷增長，但藥的數量并沒有。這一難題日益凸顯，業内将其稱為 pharma innovation gap（制藥領域的創新缺口），亟需新技術、新途徑改變現狀。
為解決該挑戰，機器人和自動化技術被各界寄予厚望。
制藥工業的自動化程度很低，這和汽車制造業形成鮮明對比。怎麼才把自動化和機器人用于新藥開發？
可以用微型流水線，像工業生産一樣：細胞進來，像傳送帶那樣送過去，機器人把不同的藥物放到細胞上，同時對細胞進行測量——測量不同的靶點、不同藥的作用。整個過程高度自動化。但和汽車制造不一樣的是：汽車的零件尺寸是固定的，細胞不是。這要求機器人更智能化，對機器人的技術應用提出新的挑戰。
随着機器人技術的發展，機器人從簡單的代替人的能力，變成了擴充人的能力。正如剛才 brad nelson 教授講的，機器人能突破人原本的實體尺度、距離、環境限制，進行操作和測量，這就是超限機器人。
現在所謂的納米操作機器人，就可以在納米尺度上，對納米尺度的固體進行操作和測量。
但僅僅有納米機器人還不夠：要把納米尺度的環境顯示出來，這樣人才能看見、才能進行操作。我們發現一種技術能納米尺度下進行成像，産生像電影一樣的實時圖像。對此，我們利用了壓縮感覺的原理。因為尺度太小，又要高速的對環境進行測量，光學是看不見的，要用原子力顯微鏡、電子顯微鏡。
人體上皮細胞與細胞之間有一種蛋白質，那個蛋白質叫
desmosome。若它被破壞，皮膚表面就會形成很多水泡，很癢，會爛，還會産生其他免疫疾病。但醫學界不知道是什麼機制把 desmosome
破壞了，導緻皮膚病。有的猜想是抗體，也有的猜是人體信号傳導。由于環境太小，很難做驗證。
但用納米機器人，這個疑團很容易就解開了：用納米機器人切開 desmosome 以後，并沒有導緻水泡産生，證明這不是機械作用産生的疾病，而是信号傳導的過程出了問題。
（這裡僅對技術實作做概述，以下同。席甯老師報告的完整版，請關注雷鋒網的後續整理的講座全文+ppt 報道）
幹細胞的重要性無須贅言。預測它什麼時候分解、在什麼條件下分解，對分解的狀态進行測量，是非常難的事。但納米機器人可以測量其機械狀态。
有一個很成功的應用，是治療淋巴癌的一種靶點治療藥物名為藥美羅華。這種治療本身很好，沒有副作用，但存在一個嚴重的問題：有的病人使用有效，有的無效，醫生不知道是什麼原因。無效的情況會耽誤病人的寶貴治療時間。
後來用納米機器把靶點癌細胞抓出來進行研究，測量癌細胞結合力。發現隻有當結合力達到一定時候，才會有作用。從此以後，醫生能夠在治療前通過分析癌細胞對療效做預測，其臨床意義非常重大。
對于假肢，現在有一種成功的方法：把一個鋼管插到骨頭裡，這樣等于長在身體裡一樣，假肢效果跟真人一樣，但是跑得比真人快。
但是，這裡面有一個很大的問題：鐵管（鋼管）插到腿裡面，皮要長在鋼管外面會産生縫隙，那個縫隙會有細菌進去，引發局部感染，時間長了以後會引起骨頭感染，最後還要把這個東西取掉。即便這樣，有人做三四次手術還要做，因為這種假肢效果非常好，安上看不出來，對生活和各種活動影響很小。
于是研究人員就研究細胞和假肢之間的黏合力，希望找出一系列讓它們黏合得很好的方法，防止感染，其臨床意義非常重大。
這個課題很難，現在的突破口使用納米機器人測量粒子通道電流的信号，來實作對細胞黏合力的測量。
人類和疾病之間的鬥争，現在已經到了分子和細胞的尺度。開發藥物和新的診斷治療方法，必須得有手段在分子和細胞的尺度上進行測量和操作，把傳統的手術從器官的水準縮小到分子和細胞的水準。雷鋒網
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本文作者：三川