רובוט שצפה בסרטוני ניתוחים חיקה אותם במיומנות של רופא אנושי

צוות חוקרים אמריקאים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס הצליח לאמן רובוט כירורגי לבצע פעולות ניתוחיות מורכבות באמצעות חיקוי של פעילות מנתחים מנוסים מסרטוני וידיאו. על כך דווח השבוע באתר האוניברסיטה עם סרטון המדגים את האופן שבו הרובוט מבצע פעולות.

ממצאי המחקר שנערך בשיתוף פעולה בין חוקרים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס ואוניברסיטת סטנפורד, הוצגו השבוע בכנס Conference on Robot Learning במינכן, אחד הכנסים המובילים בתחום הרובוטיקה ולמידת מכונה.

החוקרים השתמשו במערכת הרובוטית דה וינצ'י, הנפוצה בשימוש בבתי חולים רבים ברחבי העולם, ואימנו אותה לבצע שלוש משימות בסיסיות הנדרשות בהליכים כירורגיים: תפעול מחט, הרמת רקמות גוף ותפירה. התוצאות הראו כי הרובוט המאומן הצליח לבצע אותן פעולות כירורגיות במיומנות דומה לזו של רופאים אנושיים.

המודל שפותח משלב למידת חיקוי עם ארכיטקטורת למידת מכונה דומה לזו שמשמשת את ChatGPT. ההבדל המרכזי הוא שבמקום לעבוד עם מילים וטקסט, המודל הזה "מדבר" בשפת הרובוטיקה, תוך שימוש בקינמטיקה המפרקת את זוויות התנועה הרובוטית למשוואות מתמטיות.

החוקרים הזינו למודל מאות סרטוני וידיאו שהוקלטו ממצלמות פרק כף היד שהותקנו על זרועות רובוטי דה וינצ'י במהלך הליכים כירורגיים. סרטונים אלה, שהוקלטו על ידי מנתחים מכל רחבי העולם, משמשים בדרך כלל לניתוח לאחר הפרוצדורה ולאחר מכן נשמרים בארכיון. כיום, קיימים כמעט 7,000 רובוטים מסוג דה וינצ'י נמצאים בשימוש ברחבי העולם, ויותר מ-50,000 מנתחים מאומנים על המערכת, מה שיוצר מאגר נתונים עצום ל"חיקוי".

אחד האתגרים המרכזיים שעמדו בפני החוקרים היה חוסר הדיוק המובנה במערכת הרובוטית. הפתרון שמצאו היה לאמן את המודל לבצע תנועות במקום פעולות.

ד"ר אקסל קריגר, מחבר בכיר במחקר ופרופסור עוזר במחלקה להנדסה מכנית באוניברסיטת ג'ונס הופקינס, מתאר את התהליך כ"קסום", כאשר כל שנדרש הוא להזין למודל קלט מצלמה והוא מסוגל לחזות את התנועות הרובוטיות הנדרשות לניתוח. הוא תיאר כיצד המודל הפתיע את החוקרים ביכולותיו: "המודל כל כך טוב בלמידה, עד שהוא מבצע דברים שלא לימדנו אותו. למשל, אם המחט נופלת, הוא אוטומטית מרים אותה וממשיך בפעולה - משהו שמעולם לא תכנתנו אותו לעשות".

היתרון המשמעותי של שיטה זו הוא היכולת לאמן רובוט במהירות לבצע כל סוג של הליך כירורגי. בעבר, תכנות רובוט לביצוע אפילו היבט פשוט של ניתוח, כמו תפירה למשל, דרש קידוד ידני של כל שלב, תהליך שיכול להימשך עשור שלם עבור פעולה אחת בלבד.

כעת, צוות החוקרים עובד על אימון רובוט לביצוע ניתוח שלם ולא רק משימות כירורגיות קטנות. ד"ר קריגר מאמין כי גישה זו תאפשר להאיץ את ההתקדמות לקראת אוטונומיה מלאה בניתוחים רובוטיים, תוך הפחתת טעויות רפואיות והשגת דיוק גבוה יותר בניתוחים.