在万物互联时代，有了5G通信能力的强大保障，我们开始设想如何把我们日常生活的万物纳入到数字孪生空间，从而打造全场景智能化的数字世界。多材料纤维具有多层级多尺度结构的属性，良好的柔性以及穿着舒适性，是功能多元化的极佳的物理载体。为了更好的服务医疗的智能化需求，针对当前医疗教育存在教学模式单一、医学生练习资源缺乏以及公众医疗知识掌握薄弱等问题，来自华中科技大学与武汉市金银潭医院等单位的交叉学科研究团队在国家科学进展《National Science Open》期刊的创刊号上发表展望性文章“Digital Medical Education Empowered by Intelligent Fabric Space”。以智能纤维及纤维集合体为基本功能基元，以纱线和织物为结构载体，织物器件实现具备声、光、电、热、磁等多物理量协同感知功能，并兼备柔性、舒适、透气、高耐久性等服用优势，同时易于在纺织结构上有机集成，可实现规模化、低成本的宏量生产和应用。通过打造感传算一体化的医疗教育空间，由织物作为传感单元、多层级网络作为传输架构、人工智能技术作为计算核心帮助医学生在虚拟空间中开展沉浸式的医疗训练和向公众普及医学知识。

图1 基于智能织物的医疗教育场景 来源：国家科学进展 National Science Open

  为了更好的服务到医疗的智能化需求，尤其是医疗教育的智能化，针对当前医疗教育存在教学模式单一、医学生练习资源缺乏以及公众医疗知识掌握薄弱等问题，团队瞄准了医疗教育场景，通过打造感传算一体化的医疗教育空间，由织物作为传感单元、多层级网络作为传输架构、人工智能技术作为计算核心帮助医学生在虚拟空间中开展沉浸式的医疗训练和向公众普及医学知识。医学领域中数字化的推进以及5G的全面落地、物联网的发展和人工智能的繁荣都为可穿戴织物提供强大的后备支撑。文章结合了材料科学、医学和计算机科学等多个领域知识，服务于医学生和公众，助力于人们的生命健康。

图2 基于数字孪生技术的物理与虚拟世界的智能织物空间 来源：国家科学进展 National Science Open

  智能织物具有三层架构：包括1. 织物终端层 2.网络传输层 3. 边端云层。在智能织物空间中，人们可以将智能纤维穿在身上、戴在手上或者部署在环境中的织物形态工具中。通过实时地采集医学生的动作数据、操作速度数据以及生理数据等，该技术将多源数据上传到云端进行分析和计算，以得到规范化的操作过程。相比传统的传感器而言，织物器件具备无感化和全方位监测的特点，并且能够不受光线、环境等的影响捕捉其操作状态，可以广泛部署到生活的方方面面。 

图3 智能织物空间的三层架构 来源：国家科学进展 National Science Open

图4 医学教育的四种典型应用 来源：国家科学进展 National Science Open

  在未来智能织物空间也存在着诸多挑战：需要研发更稳定的可广泛部署的传感纤维、集成多物理量调控、实时传输性能更高的网络架构以及精准度更好的人工智能算法。目前智能织物的研究尚未全面兼容织物和服务系统智能化的同步推进，难以无缝应用于医疗教育的实际场景中，从而阻碍了产学研一体化发展。为了全方位、科学和可信的满足人们的多元化医疗需求，医疗智能化应朝着多学科深度融合的方向迈进，进一步推动我国医疗技术的发展。

  打造感传算一体化的医疗教育空间，由织物作为传感单元、多层级网络作为传输架构、人工智能技术作为计算核心帮助医学生在虚拟空间中开展沉浸式的医疗训练和向公众普及医学知识具有深刻的探索意义。

  原文链接：https://doi.org/10.1360/nso/20220011