虚拟人

虚拟人

班级：医工092班

姓名：叶兆俊

学号：2009023042

什么是虚拟人

虚拟人并不是真人，而是在电脑里合成的三维人体详细结构。科学家所做的工作就是先要选取一具尸体，将尸体冷冻，用精密切削刀将尸体横向切削成0.2毫米薄片，并利用数码相机和扫描仪对已切片的切面进行拍照、分析，之后将数据输入电脑，最后由电脑合成三维的立体人类生理结构数字模型。随后科学家将把数据、生物物理和其他模型以及高级计算法整合成一个研究环境，然后在这种环境中观察人体对外界刺激的反应。这种模型不仅具有人体外形以及肝脏、心脏、肾脏等各个器官的外貌，而且具备各器官的新陈代谢机能，能较为真实地显示出人体的正常生理状态和出现的各种变化，也可以为自己尝试做很多事。比如，调查自己今天的身体状况好不好？怎样才能达到最好的工作效果等等。不过这位“虚拟人”没有感觉和思想，但他们的生物数据和人相同，可以开展无法在自然人身上进行的一系列诊断与治疗研究。

世界上第一个虚拟人于90年代诞生在美国。到2000年止，美国人已建立了一男一女两个虚拟人，以及全身骨骼、肌肉和心脏等部分器官的三维模型。那么，虚拟究竟进展到了什么程度呢？专家指出，虚拟人的研究是一种动态的研究。

虚拟人

电脑上的三维合成的虚拟人只是一个数据的整合，只是虚拟人研究的第一步。三维合成虚拟人也并不意味着虚拟人就研究成功了。科学家把虚拟人的研究分成四个层次。一是虚拟解剖人，美国人拥有的虚拟人就是这一层次的虚拟人，它主要是解剖模型，用于学生学习解剖等方面。二是虚拟物理人，反映人的物理特性，可以用于做物理试验，如核辐射对人体的影响、汽车碰撞试验等，目前，美国才刚刚开始研制。三是虚拟生理人，模仿人的生理特征，如心脏运动、心血管的变化、反映人的血液循环、新陈代谢等。四是虚拟智能人，能反映出人在进行感情活动时大脑相关区域的变化。早期的虚拟人研究都是以人的尸体为标本采集数据的，随着各种光学扫描技术的进步，科学家们可以借助更先进的设备，无伤害的采集人的活体数据，为每一个有需要的人制作一个虚拟人。何

辉光博士也说，将来，也许科学家们会研制出一种仪器，病人只要在它面前一站，身体的所有信息就能扫描进电脑。这些信息经过处理后，能够即时做出一个

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虚拟人。医生通过观察、分析这个虚拟人，得到病人的准确信息，然后决定采取什么样的治疗方式。这些个性化的虚拟人可以为你赴汤蹈火，替你冒各种各样的险，人们也可以从他身上随时看到自己的影子，知道今天的你和昨天的你有着怎样不同的生活。

早在1989年，美国国立医学图书馆就提出了“可视人体计划”。当时美国国立医学图书馆和美国科罗拉多大学试图完成人体截面图像的采集。要采集这些数据，需先将志愿者人体切成薄片，每切一次片，就用数码相机和扫描仪对已切片的切面进行拍照、分析，之后将数据合成三维的立体人类生理结构。

1991年8月美国开始进行人体结构数据的采集和三维重构。1994年，美国科学家将一具男尸切成1000多片(每片厚度1毫米)；1998年，又将一具女尸切成5000多片(每片厚0.33毫米)，获得一男一女两个虚拟人光学照片数据，以及CT和核磁

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共振断层扫描图像。这种精度，在电脑储存的数据上高达56GB，从而形成了数字化的解剖人，为医学上和其他学科的相关演示提供了技术保证。

尽管科学界对可视人技术予以很高的评价，但实际上可视人在医学及相关领域的应用是有限的。1996年，美国橡树岭国家实验室牵头酝酿虚拟人创新计划，他们设想，将人类基因组计划和可视人计划的研究结果结合起来，完成人体的物理建模，能够模拟人体器官组织和整体在外界物理刺激下的反应。有专家称之为“虚拟物理人”。这个阶段的物理人就不同于可视人，他会像真人一样对外界有反应：骨头会断，血管会出血。比如说，在做汽车碰撞试验时，“虚拟人”可以提供人体意外创伤的数据，帮助改进汽车的安全防护体系。美国橡树岭国家实验室1999年向国会提出虚拟人计划，虽然美国国防部非致命武器委员会马上表示

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支持，但时至今日，美国的虚拟人计划还在讨论阶段。随后美国科学家联盟又提出包括可视人、虚拟人等全部内容的数字人计划。它的目标是实现人体从分子到细胞、组织、器官系统和整体的精确模拟，被认为是有史以来最雄心勃勃的研究计划。

美国可视人体计划的实施在全世界引起了巨大反响。韩国、日本、德国和澳大利亚也纷纷启动了可视人体计划。日本2001年启动了为期10年的人体测量国家数据库建造计划。这项计划拟于2010年完成7岁～90岁34000人178个人体部位的测定，制定出日本人的人体标准数据。

2000年，韩国开始了“虚拟韩国人”研究的5年计划，获取了世界第二例“虚拟可视人”的数据集。韩国科学家将一具1.7米左右的尸体切成八九千个断面(每块厚0.2毫米)。这个数据集具有东方人特征。

中国女虚拟人诞生

2001年11月以“中国数字化虚拟人体的科技问题”为主题的香山科学会议第174次学术讨论会在这样的形势下召开了。第一军医大学钟世镇院士、中科院计算所李华研究员和首都医科大学罗述谦教授担任执行主席，与会的42位中外专

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家热烈讨论中国的虚拟人体计划。会后，相关的“数字化虚拟人体若干关键技术”和“数字化虚拟中国人的数据集构与海量数据库系统”两项课题相继列入国家863项目，由中科院计算所、首都医科大学、华中科技大学和第一军医大学等4家单位协作攻关。

至此，中国虚拟人计划进入了实质性阶段。此时正值2001年12月。[1]

在第一军医大学一间普通的研究室里，由中国工程院院士、第一军医大学钟世镇教授带领下的研究小组日夜奋战起来。按照香山会议确定的计划，我国虚拟人的切片厚度精确到0.1毫米（美国男女虚拟人分别是1.0、0.33毫米），并提出了新的设计和组装方案。与美国和韩国的“虚拟人”相比，中国将放弃对标本原型的卧姿固定切削，改为立姿固定切削。 0.1毫米的切削精度是世界上少有的，给工作人员带来了问题，为了保证切片的厚度该采用哪种刀具呢？研究人员选中了哈尔滨刀具厂的产品。

当研究小组向哈尔滨刀具厂订做特制刀具时，厂家却犯难了：他们的刀具广泛应用于机械加工（如钢材切割