Godine 2004. Agencija za napredne istraživačke projekte Sjedinjenih Američkih Država raspisala je konkurs od milion dolara za kompaniju koja bi dizajnirala autonomni automobil koji bi mogao sam voziti kroz 142 milje neravnog terena od Barstowa u Kaliforniji do Primma u Nevadi. Trinaest godina kasnije, Ministarstvo odbrane objavilo je još jednu nagradu - ovaj put ne za robotski automobil, već za autonomne, robotske doktore.
Roboti su nalaze u operacijskom salama od 1980-ih za zadatke poput držanja udova pacijenta na mjestu, a kasnije i za laparoskopsku hirurgiju, u kojoj hirurzi mogu koristiti daljinski upravljane robotske ruke da operišu ljudsko tijelo kroz male rupe umjesto ogromnih rezova. Ali uglavnom, ovi roboti su, u suštini, samo vrlo otmene verzije skalpela i forcepsa koje hirurzi koriste vjekovima – nevjerovatno sofisticirani, odobreni i sposobni za rad s nevjerovatnom preciznošću, ali ipak alati u rukama hirurga.
Uprkos mnogim izazovima, to se mijenja. Danas, pet godina nakon proglašenja te nagrade, inženjeri preduzimaju korake ka izgradnji nezavisnih mašina koje ne samo da mogu rezati ili zašivati, već i planirati te rezove, improvizovati i prilagođavati. Istraživači poboljšavaju sposobnost mašina da upravljaju složenošću ljudskog tijela i koordinišu sa ljudskim doktorima. Ali istinski autonomni robotski hirurg kojeg vojska želi – baš kao istinski automobili bez vozača – možda je još daleko. A njihov najveći izazov možda nije tehnologija, već uvjeriti ljude da ih je u redu koristiti.
Poput vozača, hirurzi moraju naučiti da se snalaze u svom specifičnom okruženju, nešto što u principu zvuči lako, ali je beskrajno komplikovano u stvarnom svijetu. Putevi u stvarnom životu imaju saobraćaj, građevinsku opremu, pješake – sve faktore koji se nužno ne pojavljuju na Google mapama i koje automobil mora naučiti da izbjegava.
Slično tome, iako je jedno ljudsko tijelo nalik drugom, dječji filmovi su u pravu: svi smo mi posebni iznutra. Precizna veličina i oblik organa, položaj živaca ili krvnih sudova obično se razlikuju od osobe do osobe.
„Postoji toliko varijacija kod pojedinačnih pacijenata“, kaže Barbara Gof, ginekološki onkolog i glavni hirurg na Medicinskom centru Univerziteta Vašington u Sijetlu. “Mislim da bi to moglo biti izazovno.” Ona koristi laparoskopske hirurške robote – one koji se ne kreću sami, ali prevode pokrete hirurga – više od jedne decenije.
Činjenica da se tijela kreću predstavlja dodatnu složenost. Nekoliko robota već pokazuje određenu količinu autonomije; jedan od klasičnih primjera je uređaj naziva ROBODOC, koji se može koristiti u operaciji kuka. Ali kost je relativno jednostavne za rad i, kada se jednom učvrsti, ne pomjera se mnogo. „Kosti se ne savijaju“, kaže Aleks Attanasio, specijalista za istraživanje u Konica Minolti koji je pisao o robotima u hirurgiji u godišnjem izvještaju o upravljanju, robotici i autonomnim sistemima za 2021. "A ako to urade, postoji veći problem."
Nažalost, ostatak tijela nije tako lako pričvrstit u mjestu. Mišići se skupljaju, pluća se naduvavaju i ispuhuju – čak i prije nego što hirurg uđe unutra i počne pomicati stvari oko sebe. Iako ljudski hirurg očigledno može da vidi i osjeti što radi, kako bi robot mogao da zna da li mu je skalpel na pravom mjestu ili su se tkiva pomjerila?
Jedna od opcija koje najviše obećava za takve dinamične situacije spaja korištenje kamera i sofisticiranog softvera za praćenje. Početkom 2022. godine, na primjer, istraživači sa Univerziteta Johns Hopkins koristili su uređaj nazvan Smart Tissue Autonomous Robot (skraćeno STAR) da zašiju dva kraja odsječenog crijeva u anesteziranoj svinji – što je potencijalno vrlo težak zadatak – zahvaljujući njegovom sofisticiranom vizuelnom sistemu.
Ljudski operater označava krajeve crijeva kapljicama fluorescentnog ljepila, stvarajući markere koje robot može pratiti (poput glumca koji nosi odijelo za snimanje pokreta u holivudskom filmu). U isto vrijeme, sistem kamera kreira 3-D model tkiva koristeći mrežu svjetlosnih tačaka projektovanih na područje. Zajedno, ove tehnologije omogućavaju robotu da vidi što je ispred njega.
„Ono što je zaista posebno u vezi sa našim vizuelnim sistemom je to što nam omogućava ne samo da rekonstruišemo kako tkivo izgleda, već to radi i dovoljno brzo da možete da operišete u realnom vremenu“, kaže ko-dizajner sistema STAR Justin Opfermann, student na doktorskim studijama na Johns Hopkinsu. “Ako se nešto pomakne tokom operacije, možete to otkriti i pratiti.”
Robot zatim može koristiti ove vizualne informacije da predvidi najbolji tok akcije, predstavljajući ljudskom operateru različite opcije za odabir ili provjeravajući s njim poteze tokom zahvata. Na testovima, STAR je dobro radio – iako ne savršeno. Ukupno, 83 posto šavova moglo je biti urađeno autonomno, ali je čovjek ipak morao uskočiti tokom ostalih 17 posto kako bi ispravio stvari.
“Onih 83 posto se definitivno može savladati,” kaže Opfermann. Većina problema je bila u tome što je robot imao malo problema da pronađe pravi ugao u određenim uglovima i trebao mu je čovjek da ga postavi na pravo mjesto, kaže on. Novija ispitivanja koja tek treba da budu objavljena sada imaju stope uspjeha preko 90 odsto. U budućnosti, čovjek će možda trebati samo da odobri plan, a zatim ga prati, nije potrebna intervencija.
Za sada, međutim, još neko treba da bude na sjedištu vozača, da tako kažem. I to bi moglo biti tako još neko vrijeme za mnoge autonomne robote: iako bismo teoretski mogli predati kompletno donošenje odluka robotu, ovo postavlja pitanje – ono koje je nas je mučilo i kod automobila bez vozača.
“Što se događa ako neke od ovih aktivnosti krenu po zlu?” Attanasio kaže. “Što ako auto doživi nezgodu?”
Generalno je gledište, za sada, da je najbolje zadržati ljudi – barem u nadzornoj ulozi, pregled i odobravanje procedura i pripravnost u slučaju nužde.
Čak i tako, dokazivanje bolnicama i regulatorima da su autonomni roboti i sigurni i efikasni može biti najveća prepreka na putu da roboti bez ljudi uđu u operacionu salu. Stručnjaci imaju nekoliko ideja o tome kako to prevladati.
Na primjer, dizajneri će vjerovatno morati biti u mogućnosti da objasne regulatorima kako tačno roboti razmišljaju i odlučuju što dalje, kaže Attanasio, posebno ako napreduju do tačke u kojoj ne samo da pomažu ljudskom hirurgu, već i praktikuju medicinu sami. To je možda lakše reći nego učiniti, jer trenutni sistemi vještačke inteligencije mogu posmatračima dati tek nekoliko nagovještaja o tome kako oni donose odluke. Kao rezultat toga, inženjeri će možda htjeti da dizajniraju imajući na umu transparentnost od samog početka.
Pietro Valdastri, biomedicinski inženjer na Univerzitetu u Leedsu u Engleskoj i jedan od Attanasioovih koautora, smatra da je moguće da nijedan proizvođač neće moći lako da riješi regulatorno pitanje, iako on ima rješenje. “Ovdje je rješenje napraviti sistem koji je, čak i ako je autonoman, inherentno siguran.” To znači da sljedeća generacija hirurških robota možda neće toliko nalikovati na drumska vozila koliko na bumper automobile u zabavnom parku.
Valdastri radi na onome što je poznato kao meki roboti, posebno za kolonoskopije. Tradicionalno, kolonoskopija zahtijeva provlačenje fleksibilne cijevi s kamerom – endoskopom – kroz crijevo kako bi se pronašli rani znakovi raka debelog crijeva. Procedura se preporučuje svima starijima od 45 godina, ali je potrebna duga obuka da bi operater stekao iskustvo sa endoskopom. Sa nekoliko propisno obučenih operatera, liste čekanja su se uvećale.
Ali korištenje pametnog robota koji može sam upravljati učinilo bi posao mnogo lakšim – poput vožnje automobila u video igrici, kaže Valdastri. Doktor bi se tada mogao fokusirati na stvar: uočavanje ranih znakova raka. I u ovom slučaju, robot, napravljen od mekih materijala, bio bi inherentno sigurniji od čvršćih uređaja. To bi čak moglo smanjiti potrebu za anestezijom ili sedacijom, kaže Valdastri, jer bi se lakše mogao izbjeći pritisak na crijevne zidove. A pošto robot ne može ništa sam izrezati ili lomiti, regulatori bi to mogli lakše prihvatiti.
Kako se tehnologija razvija, sugeriše Opfermann, autonomni roboti mogli bi početi dobijati odobrenje samo za jednostavnije zadatke, kao što je držanje kamere. Kako se sve više ovih osnovnih poslova odobrava, niz zadataka može prerasti u autonomni sistem. U automobilima smo prvo dobili tempomat, kaže on, ali sada postoji pomoć pri kočenju, čak i asistirano parkiranje – sve to ide prema sistemu bez vozača.
„Mislim da će ovo biti nešto slično“, kaže Opfermann, „gdje vidimo male, autonomne zadatke koji se na kraju povezuju u potpuni sistem.“
