【創新科研】中大以人工智能為微型機械人添自動導航 助於複雜環境內自主遊走

社會 15:03 2022/05/29

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中大機械與自動化工程學系張立(中)的研究小姐,與中大計算機科學與工程學系竇琪(右二)合作。(中大提供)

香港中文大學工程學院研究團隊成功開發一種結合人工智能的微型機械人集群自動導航技術,令微型機械人可成群結隊在人體內的複雜環境遊走,具備自動躲避障礙物的自主巡航能力。有關研究結果已於國際學術期刊《Nature Machine Intelligence》刊登,有望進一步推動微型機械人在醫學上的臨床應用。

目前微型機械人能攜帶藥物進入人體,但難以針對性地到達狹窄腔道等病灶,加上單一個微型機械人的容量和功能有限,如要有效輸送藥物,需利用外部磁場同時控制數千至數百萬個微型機械人成群進入人體執行任務。由於人體內環境複雜多變,如有不同性質的流體及蜿蜒曲折的腔道,大大增加手動控制的難度和失誤機會,甚或出現部分機械人不受控制的情況。

蜜蜂、魚類等有集群智能的動物,可按實際環境共同地改變集群形態,以穿越狹窄、彎曲的通道,避開障礙物,甚或對敵人展開攻擊。受牠們啟發,中大機械與自動化工程學系教授張立說,團隊以人工智能系統控制微型機械人本體,令機械人有集群自主巡航能力,可全自動、自主地在人體內進行任務,減少失誤機會。

張立與中大計算機科學與工程學系竇琪的團隊合作,利用深度學習技術和其團隊的研究經驗和數據,建立了一套人工智能微型機械人操控系統。它透過超聲波和X光螢光鏡等成像工具作為微型機械人的「眼睛」,偵測前進路徑上的障礙物,並實時調整移動方向;系統亦會控制磁場,引導磁性納米粒子機械人轉換集群形態。團隊在虛擬人體胎盤環境中進行測試,結果顯示系統在人體複雜的血管網路環境中,微型機械人亦能有效運作。

張立期望,自動導航系統日後可讓醫生在毋須接受特別操作培訓下,亦能利用微型機械人治療病人,例如將標靶藥物直接輸送到病灶。

中大研發人工智能技術,為微型機械人添自動導航。(中大提供)

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責任編輯:黃悅晴