Robot bây giờ có thể học được cách phẫu thuật chỉ bằng cách xem video

Trong nhiều thập kỷ, các bác sĩ đã phải dành rất nhiều thời gian học tập, rèn luyện để đạt được kỹ năng phẫu thuật tinh vi và cần mẫn hoàn thiện từng động tác để đảm bảo an toàn cho bệnh nhân. Nhưng giờ đây, robot với tiên tiến đang học cách thực hiện các nhiệm vụ phẫu thuật chỉ bằng cách quan sát video, mở ra kỷ nguyên phẫu thuật tự động đầy hứa hẹn.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins (JHU) và Đại học Stanford đã làm nên đột phá mới trong lĩnh vực phẫu thuật robot. Họ đã dạy một hệ thống robot có tên "Hệ thống phẫu thuật da Vinci" thực hiện một loạt các nhiệm vụ phẫu thuật bằng cách đào tạo nó qua video. Da Vinci là một hệ thống robot tiên tiến thường được các bác sĩ điều khiển từ xa để thực hiện các thao tác chính xác như mổ xẻ, hút máu, cắt và khâu. Các hệ thống như vậy thường có giá thành cao, lên đến hơn 2 triệu đô la, và không bao gồm chi phí phụ kiện, thiết bị khử trùng hay chi phí đào tạo.

Tuy nhiên, nghiên cứu của JHU đã cho thấy khả năng tiềm tàng của việc học bắt chước (imitation learning), một phương pháp học máy mới. Nhờ vào phương pháp này, hệ thống robot có thể tự học cách thực hiện các nhiệm vụ phẫu thuật thông qua việc xem các đoạn video của những ca phẫu thuật mẫu.

Với sự trợ giúp của mô hình AI được đào tạo trên video video phẫu thuật, một hệ thống robot đã thực hiện thành công các nhiệm vụ phẫu thuật khó khăn một cách khéo léo như con người.

Thông qua phương pháp học bắt chước, nhóm nghiên cứu đã giúp Hệ thống phẫu thuật da Vinci học cách thực hiện ba nhiệm vụ phẫu thuật điển hình: thao tác với kim, nâng mô cơ thể và khâu vết thương. Điều đặc biệt là robot không chỉ thực hiện được các nhiệm vụ này với độ chính xác cao mà còn có khả năng tự điều chỉnh lỗi phát sinh trong quá trình thực hiện.

Axel Krieger, trợ lý giáo sư tại JHU và là đồng tác giả của nghiên cứu, chia sẻ rằng hệ thống đã có thể tự động nhặt kim khi vô tình đánh rơi, một thao tác mà nhóm nghiên cứu chưa hề lập trình. Khả năng này đánh dấu một bước tiến vượt bậc, bởi vì trước đây, các hệ thống robot thường yêu cầu sự can thiệp của con người khi mắc lỗi.

Hệ thống phẫu thuật da Vinci tại nơi làm việc.

Để điều khiển Hệ thống phẫu thuật da Vinci, nhóm nghiên cứu đã áp dụng một mô hình AI tiên tiến tương tự như những gì được sử dụng trong các chatbot như ChatGPT. Tuy nhiên, thay vì xử lý văn bản, hệ thống robot xử lý thông tin động học – một ngôn ngữ chuyên biệt để mô tả chuyển động. Với các yếu tố toán học phức tạp như số liệu và phương trình, ngôn ngữ này giúp mô phỏng và điều khiển chuyển động chính xác của cánh tay robot trong các thao tác phẫu thuật.

Hệ thống được đào tạo thông qua hàng trăm video ghi lại các ca phẫu thuật từ góc nhìn của camera gắn trên cánh tay robot. Thông qua phương pháp học bắt chước, robot có thể học cách tái tạo các thao tác của bác sĩ và thậm chí phát triển khả năng tự điều chỉnh khi gặp lỗi. Khả năng này giúp giảm thiểu sai sót và nâng cao tính chính xác trong quá trình phẫu thuật.