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中大成功開發人工智能技術 為微型機械人添自動導航能力

中大成功開發人工智能技術 為微型機械人添自動導航能力

中大成功開發人工智能技術 為微型機械人添自動導航能力

2022年05月29日 14:06

香港中文大學工程學院研究團隊成功開發一種結合人工智能的微型機械人集群自動導航技術,全球首次讓微型機械人擁有如蜜蜂般的智慧,可成群結隊在人體內的複雜環境遊走,具備自動躲避障礙物的自主巡航能力。研究結果已刊登於國際學術期刊《Nature Machine Intelligence》,有望進一步推動微型機械人在醫學上的臨床應用。

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中大機械與自動化工程學系教授張立表示,蜜蜂、魚類等自然界生物有着非凡的集群智能,牠們可以根據實際環境共同地改變集群形態,以便穿越狹窄、彎曲的通道,避開障礙物,甚或對敵人展開攻擊。雖然微型機械人本體暫時無法裝備「大腦」,但可以透過人工智能控制系統,賦予微型機械人集群自主巡航能力,令它們可全自動、自主地在人體內進行任務,減少失誤機會。

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張立與中大計算機科學與工程學系教授竇琪的團隊合作,利用深度學習技術和其團隊的研究經驗和數據,建立了一套人工智能微型機械人操控系統。它透過超聲波和X光螢光鏡等成像工具作為微型機械人的「眼睛」,偵測前進路徑上的障礙物,並實時調整移動方向;系統亦會控制磁場,引導磁性納米粒子機械人轉換集群形態,增加任務的成功機會。團隊在虛擬人體胎盤環境中測試人工智能操控下,微型機械人集群的自主巡航能力,結果顯示系統在人體複雜的血管網路環境中亦能有效運作。

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研究團隊按照不同情境,將微型機械人集群的自主程度分為5個級別(由0級至4級;0代表手動控制、4代表完全自主),並列出每一個自主等級的硬體裝置要求,作為日後微型機械人自動化研究的基礎。例如第1級適用於靜止環境,只需要配備磁場控制系統和成像系統;而第4級可用於動態環境,且毋須人手介入便能完成任務,例如輸送藥物到指定部位,但硬體上則需要配備回饋資訊處理系統和人工智能控制系統等。

張立期望,自動導航系統日後可讓醫生在毋須接受特別操作培訓下,亦能利用微型機械人治療病人。

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SIGGRAPH Asia 2025 於灣仔會展舉行,展示人工智能、即時動捕及多項創作技術最新應用,大會表示,多個項目收到歷來最多投稿。

SIGGRAPH Asia 2025 多位項目主席。巴士的報記者攝

SIGGRAPH Asia 2025 多位項目主席。巴士的報記者攝

第十八屆 ACM SIGGRAPH Asia 2025(計算機圖形學與互動技術會議與展會)於12月15日至18日在香港會議展覽中心舉行,除展示最新技術外,亦吸引來自世界各地的研究人員、藝術家及科技企業參與,內容涵蓋電腦圖形、動畫、互動媒體、擴增實境及人工智能等領域。

大會主席、香港大學教授Taku Komura在周二(16日)發布會上表示,本屆會議以生成式技術與創意實踐為核心,多個項目收到歷來最多投稿,反映人工智能正持續影響電腦圖形及視覺創作發展。

大會主席、香港大學教授 Taku Komura 。巴士的報記者攝

大會主席、香港大學教授 Taku Komura 。巴士的報記者攝

今年藝術展廊以「生成未來」為主題,展出多件結合人工智能、程式碼及機械系統的作品。項目主席指出,藝術展共接獲逾200份投稿,最終選出17件作品展出,呈現科技與藝術之間的互動關係。

動畫節方面,今年共收到488份作品,經評選後選出33部入圍作品,於動畫劇院及電子劇院放映,並將於會期最後一日(週四,12月18日)放映完整版本,讓觀眾了解動畫製作成果。

動畫節今年共收到488份作品,經評選後選出33部入圍作品,將於會期最後一日放映完整版本。巴士的報記者攝

動畫節今年共收到488份作品,經評選後選出33部入圍作品,將於會期最後一日放映完整版本。巴士的報記者攝

展區內,多間國際企業即場展示技術應用。來自中國的華為在展位展示多款裝置,涵蓋手機、智能手錶、筆電及平板產品,並介紹其系統如何支援多裝置協作及健康監測功能。華為展位工作人員表示,相關裝置可在日常使用情境下進行健康數據檢測,並配合系統生態提供不同應用體驗。

華為在展位展示多款裝置產品,支援多裝置協作及健康監測功能。巴士的報記者攝

華為在展位展示多款裝置產品,支援多裝置協作及健康監測功能。巴士的報記者攝

騰訊則於展區展示多項與人工智能及內容創作相關的技術應用,包括遊戲、影音及生成式模型研究成果,相關展示聚焦人工智能在內容製作及數碼創作流程中的應用方向。

騰訊展示多項與人工智能及內容創作相關的技術應用,包括遊戲、影音及研究成果等。巴士的報記者攝

騰訊展示多項與人工智能及內容創作相關的技術應用,包括遊戲、影音及研究成果等。巴士的報記者攝

在技術示範方面,來自英國的Vicon展示結合光學動作捕捉與即時推算系統的混合方案,可即時將人物動作輸出至遊戲引擎,協助動畫及遊戲團隊於製作早期預覽角色動作效果。

Vicon代表介紹:「這套方案讓動畫師在製作早期,已能即時看到角色、場景及燈光效果,節省後期調整時間。」巴士的報記者攝

Vicon代表介紹:「這套方案讓動畫師在製作早期,已能即時看到角色、場景及燈光效果,節省後期調整時間。」巴士的報記者攝

此外,展會亦有來自日本及東南亞的企業展示模擬系統、三維重建及原創遊戲IP,其中馬來西亞展館更是集合多間當地遊戲及動畫工作室,相關企業表示,其產品及服務主要面向國際市場,並希望透過 SIGGRAPH Asia 與全球業界建立合作。

馬來西亞展館更是集合多間當地遊戲及動畫工作室。巴士的報記者攝

馬來西亞展館更是集合多間當地遊戲及動畫工作室。巴士的報記者攝

官方資料顯示,SIGGRAPH Asia 2025 預計吸引來自50多個國家和地區的超過7000名業界人士參與,會期內設有多項技術展示、論壇及專題活動,涵蓋研究、創作及產業應用層面,吸引不同背景的業界人士到場參與。

SIGGRAPH Asia 2025 於灣仔會展舉行,匯聚全球業界展示人工智能、動畫及即時動捕等電腦圖形與創作技術最新發展。巴士的報記者攝

SIGGRAPH Asia 2025 於灣仔會展舉行,匯聚全球業界展示人工智能、動畫及即時動捕等電腦圖形與創作技術最新發展。巴士的報記者攝

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