機(jī)器人抗擊傳染病

此次新冠病毒凸顯了機(jī)器人在與傳染病對(duì)抗中的重要作用。與人類相比，機(jī)器人不會(huì)感染傳染��；與疫苗相比，它們對(duì)特定的傳染媒介是不可知的；與抗生素相比，它們不會(huì)產(chǎn)生耐藥菌株。盡管有這些好處，但要成功部署機(jī)器人來抵抗傳染病暴發(fā)，仍然存在巨大的技術(shù)、文化和社會(huì)心理挑戰(zhàn)。2016年Kory Kraft發(fā)表“Robots Against Infectious Diseases”，我們整理了該文與大家分享。

1、背景

傳染病對(duì)世界各國(guó)人民構(gòu)成了長(zhǎng)期威脅。疫苗和抗生素似乎是高度傳染、高毒疾病的靈丹妙藥。但是，這些工具的開發(fā)需要時(shí)間、大量資金的投入，并且仍然具有高度的疾病特異性[1]。例如，盡管自1976年以來我們就了解埃博拉病毒�。‥VD），但目前最有希望的疫苗試驗(yàn)是在國(guó)際社會(huì)對(duì)最近爆發(fā)的恐懼加劇之后才開始的[2]。為了保證其有效性，每一種疫苗必須針對(duì)每一種病毒，有時(shí)還要針對(duì)每一種毒株進(jìn)行定制。機(jī)器人不能代替疫苗和治療、控制和預(yù)防傳染病的傳統(tǒng)方法。但是，它們是可以在多種傳染原暴發(fā)中起作用的通用平臺(tái)，直到開發(fā)出合適的疫苗或抗生素為止。

在疫情暴發(fā)期間，工作人員可以使用遠(yuǎn)程操作和自主機(jī)器人執(zhí)行常規(guī)的輔助性醫(yī)療保健任務(wù)。這將減少工作人員在危險(xiǎn)污染區(qū)花費(fèi)的時(shí)間，這也將減少佩戴抑制性個(gè)人防護(hù)設(shè)備的時(shí)間，這樣衛(wèi)生保健工作人員將能夠?qū)⑺麄兊淖⒁饬�和努力引向醫(yī)療保健中最困難的部分。最后，在確保醫(yī)護(hù)人員安全的同時(shí)，患者會(huì)獲得更高效的個(gè)人護(hù)理。

圖1 遙控機(jī)器人從模擬的埃博拉病毒治療裝置中的嬰兒床上取下床單

為了在傳染病暴發(fā)時(shí)有效地部署機(jī)器人，需要解決以下研究問題，包括：?jiǎn)栴}1：在未來的傳染病爆發(fā)中，機(jī)器人能做什么？應(yīng)該做什么？問題2：提出的遠(yuǎn)程操作替代方案將如何影響以下各項(xiàng)之間的相互作用：a)機(jī)器人和病人之間？b)機(jī)器人與醫(yī)療服務(wù)提供者之間？c)醫(yī)療服務(wù)提供者與患者之間？問題3：當(dāng)涉及遠(yuǎn)程操作機(jī)器人時(shí)，物理可見性代理對(duì)提高醫(yī)療保健提供者與患者之間的舒適度和信任度的效果如何？

2、相關(guān)工作

機(jī)器人目前正應(yīng)用在醫(yī)療行業(yè)中。例如，直覺外科公司的達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)自1999年以來一直在市場(chǎng)上銷售[3]，固定的機(jī)器人系統(tǒng)是由同一個(gè)房間的外科醫(yī)生遠(yuǎn)程操作的；Aethon公司的拖船機(jī)器人用于在醫(yī)院運(yùn)輸和運(yùn)送物品[4]；Xenex銷售紫外線消毒機(jī)器人[5]；像帕羅(Paro)和梅迪(Medi)這樣的社交機(jī)器人(建立在NAO機(jī)器人的基礎(chǔ)上)正被用于醫(yī)療保健環(huán)境中以安撫患者[6]。

在資源受限的環(huán)境中爆發(fā)的傳染病疫情，如埃博拉疫情，與醫(yī)療機(jī)器人文獻(xiàn)中經(jīng)常討論的情況和考慮因素相比存在很大差異。令人驚訝的是，醫(yī)學(xué)機(jī)器人文獻(xiàn)與救災(zāi)機(jī)器人的文獻(xiàn)除了研究如何在災(zāi)難搜索和救援場(chǎng)景中使用機(jī)器人為患者提供有限的遠(yuǎn)程護(hù)理外沒有其他方面的探討[7]。因此，在傳染病暴發(fā)的情況下部署機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)被忽視了。當(dāng)人們看到機(jī)器人的操作員時(shí)，人們會(huì)更信任操作員，并且整體上會(huì)更舒適[8]。

3、研究方法

對(duì)于問題1：正確的人與機(jī)器人交互研究必須要對(duì)真實(shí)生活、真實(shí)的人和真實(shí)的機(jī)器人的復(fù)雜性的深刻理解。論文作者建議通過在比利時(shí)布魯塞爾的MedicinsSans Frontiers培訓(xùn)總部花兩周的時(shí)間來進(jìn)一步進(jìn)行這項(xiàng)工作，親自接受部分疫情培訓(xùn)應(yīng)對(duì)方案，與員工培訓(xùn)人員進(jìn)行面談并審查高層流程。之后再前往塞拉利昂的一個(gè)已部署埃博拉病毒治療中心，觀察并采訪相關(guān)的當(dāng)?shù)鼐用�，收集到�?dāng)前抗擊傳染病的組織面臨的特殊挑戰(zhàn)和可用資源，將為未來提出的機(jī)器人解決方案提供更好的評(píng)估指標(biāo)。 

對(duì)于問題2：論文作者將先前的研究在Amazon Mechanical Turk上進(jìn)行虛擬重組和部署[8]。參與者將得到與前一項(xiàng)研究類似的提示，觀看一段視頻(根據(jù)情況將提供兩段不同的視頻)并回答調(diào)查問題。這項(xiàng)研究會(huì)使更多的文化被觸及，并對(duì)影響的文化成分給予深入的了解。當(dāng)然，這將以收集生理反應(yīng)為代價(jià)，并將人們置于一個(gè)真實(shí)的機(jī)器人模擬環(huán)境中。作者會(huì)進(jìn)行一項(xiàng)縱向的2×2的受試者內(nèi)部用戶研究，以研究所提議的遠(yuǎn)程操作替代方案如何影響機(jī)器人和衛(wèi)生保健提供者之間的交互界面(共享自主與遠(yuǎn)程操作)和可見性(完全可見性與無可見性)將隨受試者的不同而有所不同。隨著時(shí)間的推移，任務(wù)會(huì)增加難度。在研究接近尾聲時(shí)，作者將扮演病人的角色，指標(biāo)將被用來評(píng)估參與者完成任務(wù)的能力，參與者在培訓(xùn)期間的沮喪程度以及參與者對(duì)模擬患者的同情程度，參與者是當(dāng)前醫(yī)療保健專業(yè)的學(xué)生。

對(duì)于問題3：之前研究結(jié)果表明，操作人員對(duì)患者的可見性影響了患者對(duì)操作人員的信任度和舒適度。我們需要做的工作是，看看是否可以通過物理可見性的代理來克服這個(gè)問題。這項(xiàng)新研究將分析和評(píng)估對(duì)提議的代理的響應(yīng)，例如在機(jī)器人的面部、房間的電視上增加操作員的視野或者允許患者和操作員之間進(jìn)行雙向語音通信，研究將遵循受試者之間的設(shè)計(jì)不同的視覺代理。

4、總結(jié)

無論是幾年前西非爆發(fā)的埃博拉疫情，還是當(dāng)前全球的新冠病毒肺炎疫情，提醒我們研究者，應(yīng)該充分發(fā)揮機(jī)器人在這個(gè)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，積極改善對(duì)未來疫情的情況。