12、手术机器人的有意义人类控制：现状与挑战

手术机器人的有意义人类控制：现状与挑战

1. 引言

随着科技的发展，机器人系统在启动后无需人类干预就能执行任务的能力日益增强。这在自主武器系统（AWS）和无人驾驶汽车等领域引发了新的伦理问题，如责任归属和责任分配。然而，与这些领域相比，机器人手术在机器人自主性方面尚未达到类似的先进水平。在机器人辅助手术（RAS）中，机器人系统通常以主从控制模式运行，外科医生对术前和术中的各个方面进行持续控制，因此目前关于手术机器人操作自主性的伦理辩论仍处于初期阶段。

近年来，RAS研究和临床实践取得了进展，有必要探讨有意义人类控制（MHC）在手术机器人自主性中的具体含义。MHC的分类基于手术机器人自主性的“是什么（what）”“在哪里（where）”和“如何（how）”三个维度。接下来，我们将详细介绍手术机器人自主性的各种形式、自主性水平与MHC的关系，以及推动机器人自主性发展的因素。

2. 手术机器人自主性的多样性

手术机器人自主性的体现可以从“是什么”“在哪里”和“如何”三个维度来理解。

2.1 主动约束与学习自主性

“是什么”维度的自主性始于协助人类外科医生的行动，例如机器人对人类外科医生手势的约束和引导。主动约束（ACs，又称虚拟夹具，VFs）在这方面发挥了重要作用，可分为引导虚拟夹具（GVFs）和禁区虚拟夹具（FRVFs）。在不太自动化的系统中，机器人需要外科医生提供安全与禁区的信息，而现在的研究正朝着VFs自动生成、自适应生成以及从专家外科医生学习生成的方向发展。

机器学习方法在医疗机器人系统的开发中越来越重要。它可以增强机器人的操作能力、先进视觉、智能安全特性、任务级自动化和数据集成。例如，通过