虚拟人,是指通过数字技术模拟真实的人体器官而形成的三维模型。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。
虚拟人产生于斯坦福大学于2021年开设的,历史上首个完全虚拟现实为背景的课程。它是一门元宇宙课程,编号为COMM 266/COMM 166。虚拟人是元宇宙的技术分支之一。
研制虚拟人的目的,是为医学或其他学科的研究提供更为精致的演示条件。例如,研究手术方案或试验新型药物,都可以让“虚拟人”来充当试验者。
此外,在军事医学上,也可以让“虚拟人”来试验核武器、化学武器和生物武器对人体造成的各种疾患,以及治疗方法。
用电脑制作“虚拟人”,最关键的环节是采集各种人体数据。首先需要确定出一个理想的人体样本;然后经过尸体解剖、拍照、分析;再将数据输入电脑进行合成,从而制成一个完整的立体人类生理结构。
美国最早开始“虚拟人”的研究工作,于1989年提出了“可视虚拟人”概念,并于1994年制成了世界第一具男性“虚拟人”。1998年又通过对一具女尸的解剖,在电脑中储存了高达56GB的数据。从而形成了数字化的女性“虚拟人”。
韩国从2000年开始进行“虚拟人”的研究,计划利用5年时间建立具有东方人特征的数据库。
我国于2000年正式将“虚拟人”的研究列入高新技术发展计划中。2003年2月18日,我国首例女性虚拟人数据集在解放军第一军医大学构建成功,这标志着继美国、韩国之后,中国成为世界上第三个拥有本国虚拟人数据库的国家。
虚拟人的价值体现在以下几个方面:
1、医学参考
有利于培养优秀的外科医生。过去要培养一个手到病除、技艺高超的外科医生,都要通过师傅带徒弟式的反复实践,在病人身上练习操作技术。现在有了虚拟人,就可以在电脑操纵的虚拟人体模型上培训外科医生。
在手术前,也可以先做虚拟人的身上开刀,电脑上会显示刀口断层及组织断面,为医生制订术前计划提供科学参考。
2、制药实验
医生可以先将药物影响数据输入电脑,让“虚拟病人”先试吃一下,电脑里的虚拟病人会显示服药后的生理反应,从而协助医生对症下药。这种方法可以提高用药准确性和研制新药及新药上市的效率。
3、军事应用
虚拟人在军事医学方面也具有很大的价值。比如,可以用虚拟人来试验核武器、化学武器、生物武器的威力。现在的核爆炸试验都是利用动物进行的,现在有了虚拟人就可以直接用虚拟人来做试验。
4、肿瘤治疗
放射治疗是目前治疗肿瘤疾病的一个重要手段,但在放疗过程中,医生只能凭经验进行辐射量的调节。而有了虚拟人,医生就可以先对虚拟人作放射治疗,通过其身体变化来测定实际辐射量的使用,最后再用到真正的病人身上,这样就进一步保证了治疗的安全性。
5、科学试验
我国发射的“神舟3号”飞船上,就安装了宇航员的人体模型,上面加装了各种传感器,可以获取人体在空间运行条件下的各种生理信息。
6、体育运动
虚拟人在体育运动中,也有着广泛的用途。通过对获得冠军运动员在爆发力的一瞬间,全身各个肌肉或骨骼的状态研究,教练员可以借此更好地训练自己的运动员,促使他们在比赛中获得更好的成绩。
7、媒体平台
虚拟人可以成为媒体平台直播中的主播、虚拟偶像、代言人等。
目前的虚拟人的发展状况,距离商业应用还有相当长的一段距离,但我们并不能由此否认,它未来的发展存在各种可能性!
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