روبات‌های جراح چه نقشی در زندگی انسان‌ها بازی خواهند کرد؟

آیا به روباتی که چاقوی کوچک جراحی در دست دارد اعتماد می‌کنید؟ نشریه گاردین چند سال قبل در یکی از مقالات خود به پیش‌بینی ظهور روبات‌های هوشمندی اشاره کرد که ممکن است در آینده باعث حذف برخی از فرصت‌های شغلی شوند. مشاغلی که هیچ‌گاه تصورش نمی‌شد از حیطه اختیارات انسان‌ها خارج شود، اکنون هوش مصنوعی در یک قدمی آن‌ها قرار گرفته است. مراقبت‌های پزشکی هوشمند که ماحصل تعامل کامپیوترها و روبات‌ها است یکی از این مشاغل است.  در مقاله گاردین به 700 شغل که احتمال جایگزینی آن‌ها با فناوری‌های هوشمند زیاد است، اشاره شده است. در این مشاغل قرار است انسان‌ها جای خود را به ماشین‌های هوشمند  بدهند. در این اتوپیای هوش مصنوعی، بیماران می‌توانند در بیمارستان‌های عاری از پزشکان یا پرستاران تحت درمان قرار گیرند. به عبارت دقیق‌تر، اسکنرهای تشخیصی به روبات‌های پزشک کمک می‌کنند با کمترین تعامل مستقیم با انسان‌ها به شناسایی بیماری‌ها و درمان انسان‌ها بپردازند.

ایده بیمارستان‌های بدون پزشک بسیاری از افراد با نفوذ و سرمایه‌داران را وسوسه کرده برای جبران کمبود نیروی متخصص یا کارمندانی با انگیزه پایین به سراغ روبا‌ت‌های هوشمند بروند. با این‌حال، فناوری‌های مرتبط با پزشکی از راه دور و روبات‌های جراح به اندازه‌ کافی هوشمند نشده‌اند که بدون نظارت جراحان کارهای حساس را انجام دهند. روبا‌ت‌های جراح هنوز تا رسیدن به مرحله انجام کارها به شیوه مستقل راه درازی پیش‌رو دارند. با این حال، شاخه‌ای از هوش مصنوعی به‌نام یادگیری ماشین به تدریج در حال پیاده‌سازی تغییراتی در علم پزشکی است، به گونه‌ای که انتظار می‌رود در یک دهه آینده شاهد تغییرات بزرگی در دنیای پزشکی به ویژه در بحث جراحی‌های مهم باشیم. با توجه حساسیت بیش از اندازه این موضوع کالج سلطنتی انگلستان (The Royal College of Surgeons) با فعالان و پیشگامان این حوزه گفت‌وگویی انجام داده و نظر آن‌ها در رابطه با نقش روبات‌ها در انجام جراحی‌های مختلف را جویا شده است.

یادگیری ماشین چیست؟

هوش مصنوعی توصیف‌کننده سامانه‌های کامپیوتری است که قادر به انجام فعالیت‌هایی هستند که به‌طور عادی به هوش انسانی نیاز دارند، درک بصری، تصمیم‌گیری، تشخیص گفتار و ترجمه زبان‌ها مثال‌هایی در این زمینه هستند. هوش مصنوعی در شکل ابتدایی خود محدود به قوانین مطلق و پیچیده‌ای بود که توسط برنامه‌نویس تعریف می‌شد تا الگوریتم بتواند یک کار مشخص را انجام دهد. به عنوان مثال، برنامه‌ای که می‌توانست یک استاد بزرگ شطرنج را شکست دهد، هیچ اطلاعاتی برای انجام بازی تخته نرد نداشت و برنامه‌نویس باید از ابتدا برنامه‌ای برای این منظور می‌نوشت. دنیای سخت‌افزار و نرم‌افزار پیشرفت‌های خیره‌کننده‌‌ای در دو حوزه پر کاربرد هوش مصنوعی یعنی یادگیری ماشین و یادگیری عمیق رقم زدند. یادگیری ماشین از الگوریتم‌هایی استفاده می‌کند که توانایی یادگیری و تحلیل داده‌ها را دارند و می‌توانند با پردازش داده‌ها نتایج دقیق‌تر و بهتری ارائه کنند. به عبارت دقیق‌تر، در الگوریتم‌های جدید نیازی نیست قوانین شطرنج یا دستور زبان اسپانیایی را به شکل خط به خط برای الگوریتم بنویسید تا دقیقا مطابق با دستورات برنامه‌نویسی مطلق کار کند، بلکه به شیوه کارآمدتری داده‌های مربوطه در قالب متن‌ها، فیلم‌ها یا انجام بازی‌ها در اختیار الگوریتم قرار می‌گیرد تا مهارت لازم را به‌دست آورد. به عبارت ساده‌تر، یادگیری ماشین روی شناخت الگوهای موجود در مجموعه داده‌های بزرگ متمرکز است. در سویی دیگر، یادگیری عمیق قادر به پیاده‌سازی الگوریتم‌هایی است که می‌توانند رفتار شبکه‌های عصبی موجود در مغز انسان را تقلید کنند و به دلیل پیچیده‌تر بودن برای کارهای سنگین‌تر و جدی‌تری استفاده شوند. در شبکه‌های عصبی مصنوعی هر گره شبکه می‌تواند مسئولیت انجام بخش کوچکی از یک کار پیچیده را بر عهده بگیرد و به این شکل سرعت دستیابی و پردازش داده‌های پیچیده‌تر را سریع‌تر ‌کند. شبکه‌های عصبی به دلیل آن‌که انرژی بیشتری مصرف کرده و به توان پردازشی زیادی نیاز دارند، عمدتا در حوزه‌های پیچیده استفاده می‌شوند. حوزه پزشکی، شناسایی نشانه‌ها و الگوهای بیماری‌ها و داروسازی از جمله این موارد است.

روبات‌های جراح

روباتهای جراح دیگر محدود به داستان‌های علمی‌تخیلی نیستند. امروزه رو‌بات‌هایی که در اتاق عمل به جراحان در انجام کارها کمک می‌کنند یا جراح به‌طور مستقیم آن‌ها را کنترل می‌کند به یک ابزار کارآمد پزشکی تبدیل شده‌اند. پائولو داریو هماهنگ‌کننده پروژه تحقیقاتی آراکنس در موسسه SSSA Biorobotics می‌گوید: «جراحی رباتیک یکی از موفقیت‌های بزرگ در حوزه پزشکی یا به عبارت دقیق‌تر هم‌گرایی فناوری و پزشکی است. امروزه بالغ بر یک میلیون نفر در سراسر جهان توسط روبات‌ها جراحی شده‌اند.» لوکا مورلی، متخصص و جراح در بیمارستان چیسانلنو می‌گوید: «امروزه روبات‌های جراح به میزان قابل توجهی در انجام کارها به متخصصان کمک می‌کنند. در برخی موارد بدون وجود این روبات‌ها امکان انجام برش‌های خیلی ظریف و نازک به سختی امکان‌پذیر است، به همین دلیل معتقد هستم در آینده روبات‌ها به ابزار جراحی انکارناپذیر دنیای پزشکی تبدیل خواهند شد، به همین دلیل لازم است عملکرد آن‌ها بازهم بهبود پیدا کند.» در نمونه دیگری در شهر پونته درا در کشور ایتالیا، یک موسسه تحقیقاتی فعال در حوزه فناوری‌های هوشمند و روباتیک، سامانه هوشمند ویژه‌ای را طراحی کرده است. این سامانه هوشمند روبات خاص منظوره‌ای است که به داخل شکم بیمار وارد شده و کپسول‌های حاوی روبات‌های مینیاتوری را از طریق ناف به بدن بیمار وارد کرده و به جراح اجازه دهد از راه دور این روبات‌های مینیاتوری را کنترل کند. در ادامه روبات‌های مینیاتوری تصاویر سه بعدی تهیه کرده و به جراح اجازه می‌دهند در هر نقطه از بدن انسان، جراحی‌های کمتر تهاجمی را انجام دهد، بدون آن‌که جای هیچ‌گونه زخمی قابل مشاهده باشد. لوکا مورلی جراح، بیمارستان چیسانلنو در این ارتباط می‌گوید: «واقعیت این است که برای انجام برخی عمل‌های جراحی، محدودیت‌های زیادی وجود دارد، زیرا دسترسی به برخی از اندام‌ها به سختی امکان‌پذیر است. فناوری فوق به میزان قابل توجهی این محدودیت‌ها را برداشته و به جراحان اجازه ‌می‌دهد برخی عمل‌های خاص و پیچیده را انجام دهند. اکنون می‌توانیم جراحی‌های بیشتر و پیچیده‌تر را با کمترین آسیب وارده به بافت‌ها انجام دهیم. به‌طور مثال، جراحی روی کبد یا لوزالمعده یا سایر اندام‌ها که در شرایط عادی دسترسی به آن‌ها برای جراحی به سختی امکان‌پذیر است، امروز با محدودیت‌های کمتری قابل انجام است.» این گروه تحقیقاتی اکنون روی توسعه این پروژه متمرکز شده و در نظر دارند این روبات‌ها را بازهم کوچک‌تر کنند. آریانا منچیاسی، مهندس پزشکی موسسه SSSA Biorobotics می‌گوید: «برای ساخت روبات‌هایی در مقیاس صنعتی، باید به فکر استریل کردن دقیق آن‌ها باشیم. همچنین لازم است یکسری ویژگی‌های مکانیکی آن‌ها تغییر پیدا کنند تا قیمت تمام شده آن‌ها کمتر شده و قابل اعتمادتر شوند. چالش بزرگ پیش روی محققان این است که برای کوچک کردن روبات‌ها باید از موتورهای کوچک‌تری استفاده کنند، اما در عین حال این روبات‌های مینیاتوری باید بتوانند بدون مشکل در بدن انسان حرکت کنند. سامانه جراحی روباتیک باید عملکرد عالی و دقیقی داشته باشد و به نیازهای واقعی پاسخ دهد. در نهایت این فناوری باید به اندازه‌ای مقرون به صرفه باشد که امکان استفاده از آن برای بیماران با توان مالی نه چندان خوب فراهم باشد.»

روبات‌هایی که محدودیت نمی‌شناسند

پژوهشگران و متخصصان هوش مصنوعی در کشورهای مختلف ایده‌های جالب و خلاقانه‌ای دارند. این افراد نه تنها به دنبال به‌کارگیری روبات‌ها در اتاق‌های عمل هستند، بلکه در تلاش هستند تا روبات‌ها به شکل خودکار وظایف خود را انجام دهند. در نمونه جالبی در آزمایشگاه روباتیک شهر ورونای ایتالیا، پژوهشگران در تلاش برای ساخت روبات‌هایی هستند که بتوانند به‌طور مستقل برخی فرآیند‌های جراحی همچون برش و بخیه‌زنی اندام‌ها را انجام دهند. امروزه در مراکز تحقیقاتی یک بازوی روباتیک می‌تواند به تنهایی یک شکم مصنوعی را برش زده، وارد آن شده و به جست‌وجوی توموری در کلیه‌ها باشد. برای انجام این‌کار پژوهشگران تکنیک‌های جراحی را به نرم‌افزارهایی انتقال می‌دهند که قابلیت‌های مکانیکی روبات‌ها را کنترل می‌کند. ریکاردو مورادور، مهندس کنترل در دانشگاه پادووا می‌گوید: «ما به‌طور مستمر با جراحان در مورد تکنیک‌هایی که در عمل‌ها استفاده می‌کنند صحبت می‌کنیم. مشکلی که وجود دارد این است که جراحان نمی‌توانند به شکل دقیق تکنیک‌ها، جهت فرود چاقوی جراحی، میزان نیروی وارده و سرعتی که در حین عمل جراحی اعمال می‌کنند را شرح دهند. به همین دلیل مجبور هستیم از راهکار شبیه‌سازی، داده‌های مورد نیاز را به‌دست آوریم. شبیه‌سازی کمک می‌کند حالات احتمالی مختلف در زمان عمل جراحی را ارزیابی کرده و داده‌های دقیق‌تری در اختیار روبات‌ها قرار دهیم.» مونیکا ورگا، مهندس پزشکی بیمارستان سان رافائل می‌گوید: «شبیه‌سازی نکات مورد نیاز در مورد یک عمل جراحی را به شکل دقیقی شرح داده و اجازه می‌دهد برخی ویژگی‌های ذاتی یک تومور به‌طور مثال در ناحیه کلیه را مستندسازی کرده و در اختیار الگوریتم‌های هوشمند قرار دهیم. به‌طور مثال، اندازه متوسط یک تومور کلیه یا فاصله طبیعی ارگان‌های بدن انسان با یکدیگر آسیب‌دیدگی در حین عمل را به میزان قابل توجهی کم می‌کند. اکنون به دنبال این پاسخ هستیم که چگونه باید عوارض یک عمل جراحی را به حداقل برسانیم و راه‌حل جراحان در این زمینه چیست. با این‌حال، تصور من این است که جراحان همواره در اتاق عمل خواهند بود و روبات‌ها بیشتر به عنوان یک ابزار کمکی برای افزایش دقت و بهره‌وری در اختیار جراحان قرار خواهند داشت.»

پائولو فیورینی، مسئول هماهنگی پروژه  I-SUR در ارتباط با مزایای به‌کارگیری روبات‌های جراح می‌گوید: «یک جراح نمی‌تواند همواره با دقت بالایی مشابه با دقتی که تجهیزات و حسگرهای جراحی دارند به موضوعات نگاه کند. یک روبات جراح می‌تواند برخی کارهای جراحی را انجام داده و هم‌زمان اطلاعات دقیقی در ارتباط با عمل جراحی جمع‌آوری کرده و به نوعی کار جراح را تکمیل کند.» در حالی که گروهی از جراحان با سازوکار سامانه مستقل جراحی روباتیک مخالف هستند، در مقابل برخی دیگر آ‌ن‌را تحولی بزرگ در پزشکی توصیف می‌کنند. امبرتو تدچی، جراح بیمارستان دانشگاه ورونا می‌گوید: «امروز مشاهده می‌کنیم که چگونه یک روبات برش‌های عمیق و دقیقی روی یک اندام داخلی انجام می‌دهد. روبات‌ها در آینده می‌توانند نقش مهم‌تری در بهبود بیماری‌ها داشته باشند و دارو‌ها را به نقطه خاصی از بدن بیمار ارسال کنند تا بیماری به‌طور کامل از میان برود و عوارض جانبی مصرف داروها به حداقل برسد. به احتمال زیاد جراحی روباتیک در آینده از تکنیک‌های کمتر تهاجمی استفاده می‌کند. در نتیجه بیماران پس از عمل درد کمتری خواهند داشت. در آینده ربات‌های جراح بازهم برش‌های کوچک و ظریف‌تری انجام خواهند داد و قادر خواهند بود به اندام‌های مختلف بدن دسترسی پیدا کنند.»

داستان‌هایی که واقعی می‌شوند

جراحی روباتیک در آینده شباهت خیلی زیادی به کتاب آیزاک آسیموف، "سفر شگفت‌انگیز" دارند. امروزه برخی دانشمندان روی پروژه‌های خاصی همچون هدایت مغناطیسی کپسول‌های کوچک روباتیکی به داخل رگ‌های خونی متمرکز هستند. این کپسول‌های روباتیکی با سفر به عمیق‌ترین بخش‌های سیستم عروقی بدن قادر هستند داروها را در نقاط خاصی آزاد کنند. به عبارت دقیق‌تر، دیگر خبری از جراحی و باز کردن بدن نیست. به‌طور مثال، اگر بیماری تنها نقاط کوچکی از سلول‌ها را درگیر کرده باشد، این امکان وجود دارد که پزشک با تجویز برق یا میدان مغناطیسی یا رویکردی مشابه بیماری را از میان ببرد.

کلام آخر

قابلیت‌هایی که هوش مصنوعی در آینده ارائه خواهد کرد فراتر از داستان‌های علمی تخیلی است. با این حال، قبل از این‌که فناوری‌های هوشمند به شکل تجاری در دسترس ما قرار بگیرند ابتدا باید چالش‌های موجود پیش‌رو برطرف شوند. اولین چالش بزرگ در فرهنگ به‌کارگیری روبات‌ها است. بیشتر مردم تمایلی ندارند یک بازوهای روباتیک و الگوریتم‌های هوشمند فرآیند جراحی را انجام دهند، زیرا به تجهیزات هوشمند اعتماد و اعتقادی ندارند و تصور می‌کنند احتمال بروز اشتباه از جانب بازوهای روباتیک زیاد است. چالش دوم به نحوه تعامل شرکت‌های فناوری با سازمان‌های بیمه‌گر و سازمان‌های درمانی باز می‌گردد. به‌طور مثال، اگر شخصی بر اثر اشتباه یک بازوی روباتیک جان خود را از دست بدهد، مقصر چه شخص یا سازمانی است، سازمان‌های بیمه‌کننده چگونه این مدل جراحی‌ها را بیمه می‌کنند، در صورت بروز مشکلات حقوقی، فرآیند حل دعاوی چگونه خواهد بود، چه سازوکارهای امنیتی برای ایمن‌سازی و محافظت از جراحان روباتیک در برابر حملات هکری باید به کار گرفته شود و پرسش‌هایی این چنینی که باید پاسخ جامعی برای آن‌ها پیدا شود. در نهایت به این نکته مهم توجه داشته باشید که جراحان در آینده نزدیک نگرانی خاصی از بابت از دست دادن شغل خود نخواهند داشت و هنوز هم شغل آن‌ها توسط الگوریتم‌های هوشمند به شکل جدی تهدید نمی‌شود. محققان تخمین می‌زنند شانس 0.42٪ وجود دارد که هوش مصنوعی به‌طور کامل جایگزین جراحان شود. همچنین پیش از شغل جراحی، 685 شغل دیگر وجود دارد که هوش مصنوعی سریع‌تر کنترل آن‌ها را به‌دست خواهد گرفت. درست است که شغل جراحی همچون گذش