“没有数据就不会有AI，但没有技术就不会有数据。”
1月10日上午，第36期AIR学术沙龙如期举行。本期活动荣幸地邀请到了新加坡工程院和国家科学院院士、新加坡国立大学医疗健康创新与科技研究院院长林水德教授，为我们作题为《人工智能医疗保健和虚拟世界的穿戴传感器和触觉技术》的报告。本次活动由AIR执行院长刘洋教授主持。
林水德教授是新加坡国立大学生物医学工程学会讲座教授和健康创新与技术研究院院长，新加坡健康技术联盟董事。他的研究方向包括人类疾病生物力学以及用于疾病诊断和治疗的创新生物医学技术的开发。他在 Nature、Nature Materials、Nature Physics、Science，Science Translational Medicine、Science Advances、PNAS、Advanced Materials 等发表了 450 多篇期刊出版物，并发表了430多场全体会议/主题演讲/特邀讲座。他也是一位连续创业者，曾共同创办了六家初创公司。林教授被选为美国国家发明家研究院、东盟工程技术学院、新加坡工程院和新加坡国家科学院院士。他和他的团队获得了超过 120 项研究奖项和荣誉，包括《自然》期刊科学导师终身成就奖，亚洲最具影响力科学家、高被引科学家、IES 著名工程成就奖、东盟杰出工程成就奖、亚洲科学家 100 强、瑞士信贷年度科技企业家奖、华尔街日报亚洲创新奖（金）和总统技术奖等。
自2017年成立以来，新加坡国立大学医疗健康创新与科技研究院（iHealthtech）已成为推动医疗科技创新的前沿基地。该研究院的愿景是通过医疗科技创新改善患者的医疗健康，其使命围绕“确认医疗需求与挑战（Identify）、创新医疗科技（Innovate）、孵化新医疗技术（Incubate）、产生实际影响（Impact）”这四个核心要素展开。
研究院倡导大学、医院和企业三方合作，通过在新加坡国立大学医院进行临床实验，将研发的新技术转化为实际应用。iHealthtech以其跨学科团队著称，团队成员涵盖了工程学、医学、生物学、数据科学等领域的研究人员、博士后和博士生。iHealthtech专注于三大研究策略：精准医疗、早期诊断和疾病预防。在创新医疗健康技术方面，研究院涉猎广泛，包括精准诊断、智能传感器与人工智能、以及大脑健康与衰老。
研究院的科技转化成效显著，已孵化6个初创公司，获得了2.2亿人民币的种子投资资金，创造了至少60个就业机会。这些初创公司包括Microtube Technologies（专注于医学应用的可穿戴传感器）、TACNIQ（研发柔性传感器用于机器人）等。作为医疗科技创新的先锋，iHealthtech不仅在新加坡，也在全球医疗健康领域扮演着重要角色。通过持续的创新和研究，该研究院正在为改善全球患者的医疗健康和推动医疗科技的发展做出重要贡献。
在本次讲座中，林水德教授主要介绍了研究团队在人工智能医疗保健和虚拟世界的穿戴传感器和触觉技术方面的相关工作。
在医疗保健领域，技术创新的需求日益增长，特别是在提高患者生活质量和满足临床需求方面。新加坡国立大学医疗健康创新与科技研究院（iHealthtech）正处于这场革新的前沿，尤其在人工智能的应用方面取得了显著成就。
人工智能在医疗保健中的应用覆盖了广泛的领域，包括疾病的早期检测、提高医疗决策的能力、辅助治疗、扩展医疗服务的可及性、相关护理以及提供更优质的患者体验。林教授在接受海峡时报采访时指出：“没有技术就不会有数据，而没有数据就更不会有AI”。这一观点凸显了技术在捕捉完整和准确数据方面的关键作用。
随着对医疗可穿戴设备的需求持续增长，美国市场的年增长率达到了25.7%。这些设备不仅帮助专业人员了解人们的健康状况和风险，还促进了个人对自身健康管理的理解。iHealthtech的实验室在生物学和疾病病理学方面进行了许多创新研究。其重点研究领域包括微流控生物医学技术，涉及皮肤芯片、血管芯片、可穿戴传感器、肿瘤芯片、单细胞分析、智能鞋垫、肠道芯片、液体活检芯片、体外疗法芯片、自体血液回收系统、微型PCR和智能触觉手套等。
林教授特别介绍了三项iHealthtech的创新技术。
iHealthtech推出了一项创新技术——智能鞋垫，旨在应对糖尿病溃疡和减少工作场所事故。
糖尿病是一种常见的长期疾病，其未被诊断的概率高达50%。由于糖尿病可能引发溃疡并最终导致截肢，智能鞋垫的研发目的是减轻患者的足底压力，从而降低截肢的风险。这种鞋垫采用了柔性液态传感器技术，结合微流控、液态导体和柔性基底，能够实时监测和记录足底压力。
当鞋垫检测到压力时，会产生动态电信号的变化，用户可以通过与之配套的手机软件查看压力数据。这些数据随后上传至云端，结合大数据和人工智能技术，医生可以据此更好地指导患者管理和预防溃疡。
除了医疗应用，智能鞋垫还针对工作场所的安全问题进行了创新设计。滑倒、绊倒和跌倒是导致工作场所重伤的主要原因。iHealthtech与新加坡国立大学的初创公司FlexoSense合作，在鞋垫中嵌入了导航系统，能够检测工作场所中的潜在危险区域，如滑倒和跌倒的高风险区。通过这种方式，公司能够及时观测并对工作场所进行必要的改进，使用人工智能和数据分析来预测事故发生的可能性。
这项创新技术不仅提高了糖尿病患者的生活质量，还为工作场所的安全管理提供了有效的工具，展现了科技在医疗和日常生活安全领域的强大潜力。
iHealthtech研究团队还成功设计和开发了一种先进的微流管传感器。这一技术通过将金属液体注入微管中，形成高度灵敏的微流控芯片，能够实时监测和记录压力与力度的变化。
微流管传感器的应用领域广泛，特别是在医疗和健康监测方面。传感器被编织进布料中，使得在拉扯布料时可以检测到压力变化。在复健领域，当患者进行膝盖运动时，传感器能够实时监测膝盖的弯曲并在显示器上显示弯曲幅度和速度。在脉搏检测方面，传感器能够精确地记录手腕处的脉搏跳动，并以波形图的形式实时展示。除此之外，这种微流管传感器已经在智能健身和医疗健康训练中得到应用，尤其是在新加坡和印尼。用户可以将传感器绑在身上，通过相关软件监测身体状况和运动进展。
iHealthtech还开发了集成微流管传感器的智能手套。这种手套已经在游戏、远程复健和医疗训练中得到应用，特别是在护士的插管训练中显示出极大的潜力。目前已有200名护士通过使用这种智能手套进行临床训练，证实了这种训练方式能显著提高工作效率。在插管训练中，护士通过模拟病人进行实践，手套能够提供实时反馈，如插管正确或错误时的不同反应，增强了训练的互动性和实效性。
iHealthtech最新推出的虚拟手套，是一项面向人工智能和健康元宇宙的革命性技术。这种无线气动手套旨在提供一个全新的医疗体验，通过提供触觉反馈，缩小了虚拟医疗体验与现实之间的差距。
该虚拟手套不仅能够通过AI捕捉用户数据，从而改善医疗体验，还为医疗提供者和患者在元宇宙中的互动提供了实时的触觉反馈。这种技术的应用范围广泛，从传统医疗挑战的解决、提升医疗可及性、个性化医疗服务到医学培训和模拟，乃至疫情应对准备。
与市面上其他类似产品相比，如HaptX glove和Meta glove，iHealthtech研发的手套更为轻便，仅重280克，相当于一部智能手机的重量。它结合了柔性可拉伸的应变传感器和小型轻量的气动触觉反馈模块，能够精准捕捉手指运动，并提供物体的软硬度、心脏跳动等触觉反馈。
在医学培训领域，这种手套尤为重要。它能用于触诊训练，帮助医学生和见习医生学习如何通过触摸识别器官的异常或肿瘤。iHealthtech也与清华大学智能产业研究院的智慧医疗组合作，利用ChatGPT驱动的虚拟病人和人工智能老师，基于大语言模型的智能体模拟和交互能力，结合智能硬件的感知、反馈能力，创造虚拟病人在元宇宙场景辅助医生培训，为医生提供更具互动性和真实感的培训体验。
此外，手套还可以用于模拟患者的MRI和CT扫描结果，让医生通过触觉感受患者心脏和肝脏的健康状态。它还为卧床和活动不便的患者提供了与家人和朋友互动的新方式，有助于情绪困扰和治疗抑郁。手套与多种头显（如HoloLens、Meta Quest 3、VIVE Focus 3）兼容，主要有两个核心技术。这款手套集成了柔性可拉伸的应变传感器和小型轻量的气动触觉反馈模块，前者用于做快速准确的手指运动捕捉，而后者则使用者感受到物体的软硬程度、心脏的跳动等。这款手套应用于多种虚拟场景的软件开发中，包括按压按钮、软硬分辨、堆叠积木、心跳、雨滴、气球和射箭等。这些应用不仅展现了手套在提供多样化触觉体验方面的能力，也证明了其在教育、培训和娱乐等多个领域的巨大潜力。
林永德教授在其演讲中深入探讨了人工智能在医疗保健及其与虚拟世界结合方面的应用，特别是在穿戴传感器和触觉技术方面。
他强调了医疗保健领域对技术创新的迫切需求，尤其是在提高患者生活质量和满足临床需求方面。
他展示了一系列创新的医疗技术，如微流控传感器、智能鞋垫、以及虚拟手套。
这些技术不仅在日常生活中有着广泛的应用，如在健身和健康监测中，还在专业医疗领域中发挥着重要作用，特别是在医学培训和模拟方面。
林教授的报告深刻展现了人工智能和高科技设备在医疗保健领域的应用前景，尤其是它们如何促进了医疗服务的个性化和可及性，为医疗保健领域的发展和创新带来了新的机遇。
