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你也许很难想象有一种“人”，“他”能代替人类在临床试验中“吃药挨刀”，做汽车碰撞测试，进行核试验等一系列危险的事，这就是基于解剖学和高端计算机技术基础上的“数字人”。

作为国家“863”计划项目之一的我国“数字化虚拟人体若干关键技术”研究取得了一系列进展，其相关研究成果“中国数字人男1号数据集”已经由南方医科大学和华中科技大学共同构建成功，该成果年初和“神六”升空等一起入选中国科学院和中国工程院评出的“2005中国十大科技进展”。

“中国数字人男1号”精彩亮相

我国是继美国、韩国之后第三个拥有“数字人”(即“数字化虚拟人”，也叫“可视人”、“虚拟人”)数据库的国家，而“中国数字人男1号”的切片精度、数量和数据量最为先进。

“数字人”既不是真人，也不是机器人。它是利用现代信息技术实现人体从分子到细胞、组织、器官和整体层次的精确模拟，从而构建人体的组织形态、物理功能和生物功能的信息系统。“数字人”的生物数据和人相同，能模仿真人做出各种各样的反应。若设置有声音和力反馈的装置，还可以提供视、听、触等直观而又自然的实时感。

“数字人”将主要运用于临床医学，开展无法在自然人身上进行的一系列诊断与治疗研究。也就是说，有了“数字人”，许多手术都可以在电脑里模拟完成。

我国“数字人”技术世界领先

“数字化虚拟人”课题组负责人、广州南方医科大学钟世镇院士透露，“中国数字人男1号”高效数码相机像素达2200万，图像分辨率为4040×5880，是目前世界上0.2毫米“虚拟人”切削中分辨率最高的数据集。此外，按60兆一帧释放，该数据集的数据量超过540千兆，为世界之最。

美国早在15年前就开始建立了人体切片数据集，但他们所做的属于躺着的虚拟人的切片，且美国、韩国的“数字人”只能看到骨骼和肌肉，分不清动脉和静脉血管，与之不同的是，我国所做的“数字人”切片属于站立状态，且首次将血管铸型技术应用于“数字人数据集”，能清晰见到血管。

早在2003年2月，原第一军医大学完成的国内首例女性“数字人”就把血管铸型技术应用进去，使中国的“数字人”显得“有血有肉”。中国的人体血管铸型技术比较好，把它与计算机结合起来，可能在“数字人”的研究上具有较大优势。把血管分隔出来的意义则在于，如果在“数字人”身上做模拟手术，医生就可以清楚地分出动、静脉血管，知道哪根大血管不能破坏，对手术具有重要指导意义。

钟世镇院士指出，我国“数字人”技术研究具有非凡意义。国外人体模型存在明显人种差异，不能替代中华民族的体质特征，美国人和韩国人建立的数字化虚拟人体模型不能反映中国人的体质特点，缺少血管和神经系统模型，加工精度和完整性存在诸多问题。

钟院士认为，今后不仅要有不同特色整个人体的数据集，更需要有针对性，可供各种医学专科开发应用的局部数据集；不仅要有大体解剖学的数据集，还要与时俱进构建组织学、细胞学的数据集。

当人类替身不惧艰险

据介绍，在真正完成“虚拟人”仿真之后，其生物数据将和人类一模一样，这样一来，对于一些伤害性、危险性较大的操作活动，“数字人”可代替真人进行操作，依靠其虚拟性、仿真性和海量存储的特征，“数字人”将在医学、航天、航空、影视制作等领域发挥广泛的应用价值。

从长远看，“数字人”在医疗卫生领域的应用非常明确。打个比方，有了“数字人”，“他”就能代替人类试服新药、接受手术。因为“数字人”可以将人的所有人体信息收集储存在电脑里，医生在开处方前，将药物的影响数据输入电脑，“数字人”就会显示服药后的反应，这样就能协助医生对症下药，为疾病诊断、新药和新医疗手段的开发提供参考。在“数字人”身上“开刀”，还解决了医学教学中解剖标本有限的难题。

“数字人”还可以模拟肿瘤生长和治愈过程，并进行手术三维模拟、血流动力学模拟、药代动力学模拟等。比如说，在肿瘤患者做完CT与核磁共振扫描检查后，电脑将影像模拟组建这位患者的数字化虚拟人体。模拟完成后，医生戴上三维立体眼镜，手持虚拟手术刀，对患者的数字化虚拟人体实施仿真模拟手术，检验手术效果。

“数字人”技术能应用在高危活动中减少科研人员伤亡。如汽车制造，可先在“数字人”身上进行碰撞实验，将各种数据输入电脑中，得出怎样的汽车才能对人体形成最大的保护，再投入生产。相信有了“数字人”技术支持的汽车生产业，出厂前的碰撞次数可以大大减少，从而达到降低成本的目的。还有沙漠地带、海底地带等不适合人长期居留的地方，也可以由“数字人”代替体验。

据悉，我国“数字人”数据集的研发已率先向应用方向发展。国内已有近150个科研单位合作对数据集进行开发研究，领域涉及医学、艺术、航天、汽车工业等与人相关的行业。“数字人”产业化也提上了议程。南方医大目前正在开发的实用软件为“美容评估与虚拟化手术设计”，预计应用投产后能使整形美容外科手术成功率大大提高。

华中科技大学教育部长江特聘教授骆清铭博士说，在南方医科大学提供的系列人体高分辨结构照片集的基础上，华中科技大学生物医学光子学教育部重点实验室建立了高分辨人体结构数据集，实现了对51个人体子系统的分割与标识。美国已分割出了1800个子系统。他满怀信心地表示，在高分辨人体结构数据集基础上，科学家会研制出“数字生理人”，即模型不仅在屏幕上可视，还会发生生、老、病、死等生理变化；也许有一天，人们还会研制出“数字智能人”，它有人类的意识，也有思考的能力。

随着解剖学和计算机技术的进一步发展，我们期待“数字人”技术成熟的那一天。文/实习生 唐晗 陈雪莲

相关链接 “数字人”档案

“数字人”现在还不到20岁，专家认为，“数字人”的发展分4个阶段：“数字可视人”、“数字物理人”、“数字生理人”和“数字智能人”，目前还处于第一、第二阶段。

“数字人”的起源要追溯到1989年美国国立医学图书馆发起的“可视人计划”。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。

5年后，负责项目实施的美国科罗拉多大学宣布，他们获得了一男一女两组光学照片数据，以及CT和核磁共振断层扫描图像。

尽管科学界对“可视人”技术予以很高的评价，但实际上当时“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，专家称之为“虚拟物理人”，他不同于“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。

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。

从美国的两个计划可以明确，“虚拟人创新计划”设想的是构建能对外界有反应的“物理人”，而“可视人”对应的是被数字化了的“解剖人”。目前，我国完成的与当年科罗拉多大学所完成的工作差不多，所以称之为“可视人”更科学。

目前，我国还只是在“数字可视人”阶段做出部分成果，可以把身体轮廓和骨骼等数字化，还无法将神经、淋巴等分割出来，变为在电脑上可视的数字信息，离真正意义上的“数字人”还有一段距离。