手術(shù)機(jī)器人是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)“皇冠上的明珠”，更是“健康中國(guó)2030”戰(zhàn)略中守護(hù)民生健康的利器。這一領(lǐng)域，曾因達(dá)芬奇機(jī)器人的壟斷被國(guó)外攥緊技術(shù)話語(yǔ)權(quán)，如今卻因一群中國(guó)科研人的突破迎來(lái)轉(zhuǎn)折。當(dāng)微創(chuàng)外科進(jìn)入機(jī)器人手術(shù)時(shí)代，智能化成為破局關(guān)鍵，香港中文大學(xué)副教授竇琪帶領(lǐng)多學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)交出了一份亮眼答卷：成功研發(fā)出基于人工智能（AI）驅(qū)動(dòng)的手術(shù)機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)，并將技術(shù)集成于國(guó)產(chǎn)機(jī)器人中，在活體豬模型上實(shí)現(xiàn)了組織牽拉、紗布抓取、血管夾閉等多項(xiàng)自主手術(shù)操作，相關(guān)成果登上《科學(xué)·機(jī)器人》（Science Robotics）。據(jù)介紹，這是全球首例基于具身智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)的多功能手術(shù)自動(dòng)化活體動(dòng)物驗(yàn)證，為自動(dòng)化手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域提供了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的純視覺(jué)解決方案?！笆中g(shù)機(jī)器人不是取代醫(yī)生，而是要成為他們最可靠的‘第三只手’?！备]琪言語(yǔ)干脆爽利，一如她在科研戰(zhàn)場(chǎng)上直擊難題的行事風(fēng)格，這位立足香港國(guó)際科研沃土的探索者，正以技術(shù)突破為國(guó)產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人叩開(kāi)全球前沿大門(mén)。

▲竇琪

破界攻堅(jiān)鑄“慧眼”

2020年，竇琪結(jié)束英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)的博士后研究回到香港中文大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“港中大”），彼時(shí)的手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域正處于“AI與機(jī)器人各說(shuō)各話”的混沌境地。傳統(tǒng)手術(shù)機(jī)器人由醫(yī)生操控——雙手掌控多只機(jī)械臂，腳下還要頻繁切換控制，精力消耗巨大；而所謂的“自動(dòng)化”機(jī)器人，要么依賴復(fù)雜的額外傳感器，要么被人工預(yù)定義規(guī)則限制，在臨床應(yīng)用中“束手束腳”?！笆中g(shù)機(jī)器人能否更有自主性？”竇琪決定從零開(kāi)始探索。

竇琪目標(biāo)明確：給機(jī)器人裝上能“看懂”手術(shù)場(chǎng)景的“慧眼”，讓它在沒(méi)有額外設(shè)備加持的情況下，精準(zhǔn)完成輔助操作。畢竟手術(shù)場(chǎng)景瞬息萬(wàn)變，連經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生都要全神貫注，僅憑內(nèi)窺鏡圖像就讓AI自主判斷，難度可想而知。將突破口選在AI具身智能技術(shù)上，她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)搭建起獨(dú)特的技術(shù)框架，將機(jī)器視覺(jué)模型、強(qiáng)化學(xué)習(xí)與視覺(jué)伺服控制技術(shù)深度融合。其中一個(gè)關(guān)鍵創(chuàng)新，是基于基礎(chǔ)模型的視覺(jué)感知系統(tǒng)——它像醫(yī)生的眼睛一樣，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)雙目?jī)?nèi)窺鏡的實(shí)時(shí)畫(huà)面，精準(zhǔn)識(shí)別血管、組織的位置，并且計(jì)算出手術(shù)器械與軟組織的距離?！熬拖窠o機(jī)器人配了‘超級(jí)大腦’，既能看懂畫(huà)面，又能快速做出反應(yīng)?！备]琪解釋道。

另一個(gè)突破在于通用性。以往的自動(dòng)化技術(shù)都是“專(zhuān)人專(zhuān)崗”，針對(duì)血管夾閉開(kāi)發(fā)的程序，換成軟組織牽拉就不再適用。竇琪團(tuán)隊(duì)改用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的交互式學(xué)習(xí)方式，通過(guò)具身智能算法讓機(jī)器人“舉一反三”，無(wú)論面對(duì)紗布抓取還是血管操作，都能快速適配?！拔覀冏龅牟皇菃我蝗蝿?wù)的機(jī)器人自主操作，而是能應(yīng)對(duì)復(fù)雜手術(shù)場(chǎng)景的‘多面手’。”這份底氣，來(lái)自團(tuán)隊(duì)無(wú)數(shù)個(gè)日夜的調(diào)試。

學(xué)科壁壘曾是最大障礙，AI研究者不懂手術(shù)流程，外科醫(yī)生不了解算法邏輯，人工智能和機(jī)器人兩個(gè)領(lǐng)域尚未交織，連合適的手術(shù)機(jī)器人模擬器都找不到。竇琪沒(méi)有退縮，而是帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了手術(shù)機(jī)器人具身智能平臺(tái)SurRoL。這個(gè)平臺(tái)就像“數(shù)字孿生”，AI技術(shù)在上面完成訓(xùn)練后，能直接遷移到真實(shí)機(jī)器人上。更難得的是，她主動(dòng)將SurRoL向全球開(kāi)源，推動(dòng)社區(qū)匯聚了國(guó)內(nèi)外從業(yè)者，她說(shuō)：“科研不是閉門(mén)造車(chē)，幫助更多人參與進(jìn)來(lái)，才能更快推動(dòng)行業(yè)發(fā)展?！?/p>

2021年，竇琪團(tuán)隊(duì)與國(guó)產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人企業(yè)康諾思騰展開(kāi)產(chǎn)學(xué)研合作，技術(shù)落地的步伐大大加快。為了讓技術(shù)更貼合臨床需求，她主動(dòng)對(duì)接港中大醫(yī)學(xué)院團(tuán)隊(duì)，邀請(qǐng)外科醫(yī)生全程參與研發(fā)。在多學(xué)科團(tuán)隊(duì)的協(xié)作下，技術(shù)精準(zhǔn)度不斷提升，終于迎來(lái)關(guān)鍵的活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

當(dāng)腔鏡手術(shù)機(jī)器人在港中大醫(yī)療機(jī)械人創(chuàng)新技術(shù)中心自主完成血管夾閉、組織牽拉、紗布抓取等一系列操作時(shí)，在場(chǎng)的人無(wú)不露出欣慰的表情，這意味著國(guó)產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人在自動(dòng)化領(lǐng)域可能實(shí)現(xiàn)“彎道超車(chē)”。“技術(shù)能真正服務(wù)于臨床，才最有意義?！备]琪的目光始終聚焦在臨床價(jià)值上，這與她將個(gè)人事業(yè)融入國(guó)家健康戰(zhàn)略的理念密不可分。

在竇琪看來(lái)，手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展關(guān)乎民生福祉。我國(guó)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源分布不均，一些基層醫(yī)院因缺乏經(jīng)驗(yàn)豐富的外科醫(yī)生，難以開(kāi)展復(fù)雜微創(chuàng)手術(shù)。自動(dòng)化手術(shù)機(jī)器人能輔助醫(yī)生完成基礎(chǔ)操作，降低手術(shù)門(mén)檻，讓更多患者受益。“研究不僅要追前沿，更要接地氣，讓技術(shù)真正服務(wù)于國(guó)家醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)?！边@份站位，讓她的科研路走得格外堅(jiān)定。

如今，竇琪團(tuán)隊(duì)的研究正穩(wěn)步推進(jìn)臨床轉(zhuǎn)化，多輪動(dòng)物實(shí)驗(yàn)正在有序開(kāi)展。未來(lái)，她計(jì)劃讓機(jī)器人“懂得”不同外科醫(yī)生的操作習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化人機(jī)協(xié)同?！懊總€(gè)醫(yī)生都有自己的手術(shù)風(fēng)格，讓機(jī)器人適應(yīng)醫(yī)生，才能成為他們貼心的智能伙伴。”灑脫干練的竇琪，正帶著她的“慧眼”機(jī)器人，在手術(shù)機(jī)器人自動(dòng)化的賽道上穩(wěn)步前行，讓AI輔助手術(shù)的未來(lái)，離臨床越來(lái)越近。

厚積薄發(fā)綻鋒芒

回顧自己的科研路，竇琪常感慨：“在北京航空航天大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱‘北航’）讀書(shū)時(shí)，老師常說(shuō)，21世紀(jì)是生命科學(xué)的時(shí)代。當(dāng)時(shí)還沒(méi)有AI醫(yī)療的明確概念，但大學(xué)里的老師讓我們把基礎(chǔ)打牢、把視野放寬?，F(xiàn)在回頭看，那些交叉課程，都是今天的基石?！睆谋焙降拿妊浚礁壑写蟮某砷L(zhǎng)與蛻變，再到英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)的精進(jìn)，她用十余年時(shí)間證明，交叉學(xué)科的“1+1>2”從來(lái)不是一蹴而就，而是用每個(gè)階段的深耕細(xì)作，換來(lái)最終的厚積薄發(fā)。

竇琪與手術(shù)機(jī)器人的緣分，早在北航的課堂上就埋下了種子。生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)綜合交叉的培養(yǎng)體系為她打下了深厚根基。計(jì)算機(jī)、機(jī)械自動(dòng)化、人體解剖……這些看似繁雜的課程，讓她得以廣泛觸摸工程技術(shù)在醫(yī)療場(chǎng)景的應(yīng)用空間。因?qū)τ?jì)算機(jī)的交叉應(yīng)用場(chǎng)景感興趣，大三時(shí)，她就走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，并悄悄定下讀博的方向。

2013年，北航的暑假交流活動(dòng)，讓竇琪與港中大結(jié)緣?！靶@環(huán)境優(yōu)美，科研氣息濃厚。”這次偶然體驗(yàn)，讓她果斷申請(qǐng)港中大計(jì)算機(jī)系直博，進(jìn)入王平安教授實(shí)驗(yàn)室——一個(gè)專(zhuān)注于計(jì)算機(jī)醫(yī)療應(yīng)用的科研高地，讓她的學(xué)科交叉之路有了明確發(fā)力點(diǎn)?！吧疃葘W(xué)習(xí)算法AlexNet在ImageNet圖像識(shí)別競(jìng)賽中的突破，讓人們看到了技術(shù)變革的機(jī)會(huì)?！备]琪抓住契機(jī)，將研究鎖定在AI與醫(yī)學(xué)影像的結(jié)合上。

博士階段，竇琪收獲了科研生涯第一個(gè)具有里程碑意義的成果。深度學(xué)習(xí)在自然圖像領(lǐng)域雖已大獲成功，但面對(duì)CT、MRI這類(lèi)三維醫(yī)學(xué)影像，卻陷入困境——傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法充分捕捉人體解剖結(jié)構(gòu)在三維空間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)?！白匀粓D像是二維的，而醫(yī)學(xué)影像是活生生的人體結(jié)構(gòu)，必須用三維思路解決?！备]琪從零探索，提出三維深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，構(gòu)建穩(wěn)定的反向傳播和隱空間多級(jí)特征融合機(jī)制，成功將其應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像分割和檢測(cè)。這項(xiàng)研究耗時(shí)一年半，僅解釋技術(shù)原理的示意圖，竇琪就反復(fù)打磨1個(gè)多月。最終，論文發(fā)表在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域頂刊《醫(yī)學(xué)影像分析》（Medical Image Analysis），不僅斬獲2017年度愛(ài)思唯爾期刊最佳論文獎(jiǎng)——這是中國(guó)科研單位首次獲此殊榮，更為三維醫(yī)學(xué)影像分析提供了通用范式。

博士畢業(yè)后，竇琪慕名前往英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)，加入國(guó)際頂尖的生物醫(yī)學(xué)影像分析實(shí)驗(yàn)室做博士后。在國(guó)外的研究經(jīng)歷中，她不僅深化了醫(yī)學(xué)影像分析的研究，更在與華人學(xué)者的交流中打開(kāi)了視野?！凹热挥跋穹治黾夹g(shù)已逐漸成熟，為何不往硬件平臺(tái)延伸，應(yīng)用到手術(shù)機(jī)器人上？”這個(gè)念頭，讓她的研究方向從軟件算法躍向軟硬結(jié)合，為日后的突破埋下伏筆。

“每個(gè)階段都遇到好老師，是我最幸運(yùn)的事?！备]琪常說(shuō)。北航的通識(shí)教育讓她敢跨界，港中大的王平安教授帶她入對(duì)行，帝國(guó)理工的學(xué)術(shù)氛圍讓她拓視野，而幫助她完成從影像到機(jī)器人跨界的，是港中大機(jī)器人研究所所長(zhǎng)劉云輝教授。更讓她受益的，還有被譽(yù)為“手術(shù)機(jī)器人之父”的拉塞爾·泰勒（Russell H.Taylor）教授，“他平易近人，思維活躍，每次交流都毫無(wú)保留，他的鼓勵(lì)和認(rèn)可給了我很多精神力量”。

這些恩師的指引，加之不同求學(xué)階段的積累，讓竇琪得以融合多學(xué)科優(yōu)勢(shì)，最終匯聚成合力。2020年回到港中大組建團(tuán)隊(duì)時(shí)，面對(duì)“AI與機(jī)器人各說(shuō)各話”的行業(yè)困境，她毫不怯場(chǎng)——“交叉學(xué)科不是簡(jiǎn)單疊加，0.5+0.5=0，1+1>2，必須每個(gè)領(lǐng)域都深入掌握?！边@份對(duì)交叉學(xué)科的深刻理解，成為竇琪推動(dòng)技術(shù)突破、破解行業(yè)難題的核心驅(qū)動(dòng)力。

聚力篤行守初心

“科研要做有意義的事，認(rèn)定是正確的道路，再難也要走下去?！边@是竇琪秉持的科研信條。從投身AI手術(shù)機(jī)器人自動(dòng)化前沿領(lǐng)域，到帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)突破學(xué)科壁壘、攻克技術(shù)難關(guān)，她用執(zhí)著深耕的實(shí)際行動(dòng)，生動(dòng)詮釋著“做難而正確的事”的堅(jiān)守。

5年前，竇琪決定進(jìn)軍AI手術(shù)機(jī)器人自動(dòng)化領(lǐng)域時(shí)，面對(duì)的是“無(wú)米之炊”的窘境?！爱?dāng)時(shí)連專(zhuān)用模擬器都沒(méi)有，而模擬器是機(jī)器人智能落地的核心工具?！蹦菚r(shí)具身智能的概念尚未興起，但她已清晰規(guī)劃出技術(shù)路徑：用交互式學(xué)習(xí)結(jié)合視覺(jué)感知，在模擬器中訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，再無(wú)縫銜接真實(shí)手術(shù)場(chǎng)景。這個(gè)思路經(jīng)技術(shù)推演完全可行，可第一步就卡了殼——全球都找不到適配的手術(shù)機(jī)器人模擬器。

“很多人覺(jué)得工程化工作出不了論文，沒(méi)必要費(fèi)力氣?！钡]琪深知，基礎(chǔ)工具是交叉學(xué)科的“敲門(mén)磚”。她帶著團(tuán)隊(duì)從零開(kāi)始搭建SurRoL模擬器，從底層環(huán)境架構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，到人機(jī)交互界面、強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法引擎，一點(diǎn)點(diǎn)啃下硬骨頭。過(guò)程中失敗不斷：嘗試的算法與臨床需求脫節(jié)，設(shè)計(jì)的功能醫(yī)生并不需要，團(tuán)隊(duì)就在反復(fù)試錯(cuò)中復(fù)盤(pán)調(diào)整?！翱蒲卸鄶?shù)時(shí)候都在失敗，關(guān)鍵要找準(zhǔn)問(wèn)題環(huán)節(jié)?！备]琪常對(duì)學(xué)生說(shuō)，她自己帶著團(tuán)隊(duì)調(diào)試代碼，在手術(shù)室觀摩記錄醫(yī)生操作細(xì)節(jié)，確保技術(shù)貼合實(shí)際需求。

這份“死磕”換來(lái)了突破。2021年9月，SurRoL模擬器在機(jī)器人國(guó)際會(huì)議IROS上開(kāi)源，如今已成為全球標(biāo)桿——美國(guó)約翰斯·霍普金斯大學(xué)、英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院、新加坡國(guó)立大學(xué)等知名大學(xué)的頂尖實(shí)驗(yàn)室都在用它開(kāi)展研究?！白稣_的事，遲早會(huì)被認(rèn)可?！备]琪語(yǔ)氣平靜，卻藏著堅(jiān)定。

▲團(tuán)隊(duì)合影

科研攻堅(jiān)之余，竇琪積極探索多學(xué)科團(tuán)隊(duì)建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室人才濟(jì)濟(jì)。她提倡追求高質(zhì)量科研的團(tuán)隊(duì)文化，強(qiáng)調(diào)不做無(wú)用功，并鼓勵(lì)學(xué)生深入手術(shù)室了解流程與醫(yī)生需求，認(rèn)為找準(zhǔn)問(wèn)題是技術(shù)創(chuàng)新的前提。人才培養(yǎng)上，她更注重對(duì)科研品位與獨(dú)立思考能力的塑造。閑暇時(shí)，她會(huì)組織學(xué)生開(kāi)展戶外活動(dòng)，加深交流，讓實(shí)驗(yàn)室成為跨學(xué)科人才成長(zhǎng)的搖籃。

近年，粵港澳大灣區(qū)科創(chuàng)活躍，內(nèi)地項(xiàng)目資助持續(xù)向香港科研工作者開(kāi)放，這為竇琪提供了廣闊平臺(tái)。2022年她獲批首次向港澳開(kāi)放的國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金，2023年入選優(yōu)秀青年基金，2025年，她獲何享健科學(xué)基金青年科學(xué)家項(xiàng)目首期資助。這些資金將助力她開(kāi)展前沿探索及與內(nèi)地醫(yī)院的合作，加速技術(shù)臨床轉(zhuǎn)化。從英國(guó)回港，拿到多個(gè)項(xiàng)目資助，竇琪慶幸自己踩準(zhǔn)了國(guó)家科創(chuàng)發(fā)展的浪潮。她常對(duì)團(tuán)隊(duì)說(shuō)，把個(gè)人科研事業(yè)融入國(guó)家發(fā)展大勢(shì)，才能更好發(fā)揮價(jià)值。

如今，竇琪正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)向“讓AI手術(shù)機(jī)器人走進(jìn)手術(shù)室”的目標(biāo)邁進(jìn)。她認(rèn)為，AI輔助手術(shù)機(jī)器人要走進(jìn)手術(shù)室，首先要攻克的是心理的關(guān)卡。當(dāng)然，監(jiān)管層面的規(guī)范流程必不可少，但究其本質(zhì)，是要打消人們對(duì)安全性的顧慮?！捌鋵?shí)，手術(shù)機(jī)器人的AI自主化程度和自動(dòng)駕駛一樣，也分為L(zhǎng)1到L5不同等級(jí)。目前我們的技術(shù)成熟度，還達(dá)不到全自動(dòng)手術(shù)的級(jí)別，現(xiàn)階段的研發(fā)重心是做醫(yī)生的‘智能助手’。未來(lái)5年，希望我們的手術(shù)機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)任務(wù)的模塊化智能輔助，覆蓋醫(yī)生日常高頻手術(shù)操作?！?/p>

在竇琪看來(lái)，具身智能的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的高度自主與人性化。同時(shí)，AI、機(jī)器人技術(shù)與各領(lǐng)域的交叉創(chuàng)新，勢(shì)必迎來(lái)爆發(fā)?！熬唧w到醫(yī)療AI和手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域，我相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，更數(shù)字化、更聰明的機(jī)器人一定能實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用，為醫(yī)生和患者提供切實(shí)幫助?！痹诳鐚W(xué)科的浪潮中錨定社會(huì)需求航向，竇琪的科研路，始終貫穿著“做難而正確的事”的堅(jiān)守。在時(shí)代的機(jī)遇里，將個(gè)人科研理想融入粵港澳大灣區(qū)科創(chuàng)發(fā)展的脈搏，融入民生福祉的期許，前路或許仍有無(wú)數(shù)關(guān)卡，但這份以科研之力守護(hù)生命健康的初心，這份錨定方向便一往無(wú)前的熱愛(ài)，終將讓冰冷的機(jī)械生長(zhǎng)出溫暖的“智慧”，讓手術(shù)室里的AI相伴之光，照亮更多患者的希望。