首個(gè)5G遠程手術(shù)成功，一文了解5G應用方向

　　一、醫療行業(yè)“打響5G應用第一槍”

　　眾所周知，5G已經(jīng)成為一個(gè)全球熱議的話(huà)題。2019年是公認的5G商用元年，除了年初各家手機制造商攜5G手機亮相世界移動(dòng)通信大會(huì )、5G手機助力兩會(huì )新聞直播等新聞頻出，5G在VR/AR、醫療等領(lǐng)域的落地應用也各自開(kāi)花，都被宣稱(chēng)是“打響5G應用第一槍”。

　　今年年初，華為聯(lián)合中國聯(lián)通福建省分公司、福建醫科大學(xué)孟超肝膽醫院、蘇州康多機器人有限公司在福建中國聯(lián)通東南研究院實(shí)施世界首例5G遠程外科手術(shù)動(dòng)物實(shí)驗。這次手術(shù)操作端放置在中國聯(lián)通東南研究院內，通過(guò)5G技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸操作信號，遠程操控手術(shù)機器人兩端的控制鏈路、2路視頻鏈路，為50公里外孟超肝膽醫院的實(shí)驗動(dòng)物進(jìn)行遠程肝小葉切除手術(shù)。手術(shù)全程用時(shí)約60分鐘，操作延遲極低。手術(shù)創(chuàng )面整齊，全程不見(jiàn)一絲血跡，術(shù)后實(shí)驗動(dòng)物的生命體征平穩。

　　隨后，相隔不過(guò)兩個(gè)月，利用5G給人類(lèi)患者成功進(jìn)行遠程手術(shù)的案例接二連三地出現，成為最近的熱點(diǎn)新聞。今年3月，深圳市人民醫院肝膽外科接治了該市一例復雜肝臟腫瘤患者，由于病情危重，手術(shù)難度較高，特向中國醫師協(xié)會(huì )智慧醫療專(zhuān)業(yè)委員會(huì )主任委員、中國工程院院士、北京清華長(cháng)庚醫院執行院長(cháng)、國際知名肝膽外科專(zhuān)家董家鴻求助手術(shù)策略制訂及手術(shù)現場(chǎng)指導。3月12日，董家鴻院長(cháng)在北京市西城區某5G新媒體中心，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò )傳輸高清手術(shù)影像，同時(shí)連線(xiàn)清華大學(xué)附屬北京清華長(cháng)庚醫院與相距2200多公里的深圳市人民醫院。他通過(guò)混合現實(shí)技術(shù)，與術(shù)者進(jìn)行了術(shù)前方案討論，并在兩臺異地手術(shù)進(jìn)程中，進(jìn)行穿插實(shí)時(shí)遠程技術(shù)指導。

　　除了利用5G+MR的多中心協(xié)同手術(shù)模式開(kāi)啟了全球首試，最近，中國移動(dòng)攜手華為公司助力中國人民解放軍總醫院，成功完成了全國首例基于5G的遠程人體手術(shù)——帕金森病"腦起搏器"植入手術(shù)。位于海南的神經(jīng)外科專(zhuān)家凌至培主任，通過(guò)中國移動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)傳輸的高清畫(huà)面，跨越近3000公里，遠程操控手術(shù)器械，成功為身在中國人民解放軍總醫院的一位患者完成了“腦起搏器”植入手術(shù)。這次5G遠程手術(shù)耗時(shí)近3個(gè)小時(shí)，患者四肢震顫、肌肉僵硬，在“腦起搏器”刺激下立即得到緩解，而且術(shù)中磁共振掃描見(jiàn)腦內電極植入位置精確，達到手術(shù)預期效果。目前，病人術(shù)后狀態(tài)良好。

　　這以上的遠程手術(shù)成功案例，都得益于5G大帶寬、低延遲的特點(diǎn)。正如Intel 5G先進(jìn)技術(shù)總經(jīng)理Robert Topol此前所觀(guān)察到的，在醫療產(chǎn)業(yè)方面，5G技術(shù)將在人體外的應用先行落地。遠距照護、遠距會(huì )診、患者定位以及遠距手術(shù)示范教學(xué)等非侵入式的應用方式，都將是5G無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)商轉后，最先嘉惠的應用情境。

　　二、5G三大應用場(chǎng)景

　　事實(shí)上，5G應用領(lǐng)域不僅于此。不同于前幾代追求“峰值速率”，ITU定義了5G八大關(guān)鍵性能指標，包括用戶(hù)體驗速率、連接數密度、端到端時(shí)延、峰值速率、移動(dòng)性能等。由于其具有更快速度、更多連接、更低延時(shí)、更高可靠的核心優(yōu)勢，5G主要面向三大應用場(chǎng)景：eMBB(3D/超高清視頻等大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù))、mMTC(大規模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù))、URLLC(如無(wú)人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要低時(shí)延、高可靠連接的業(yè)務(wù))。5G的這三大應用場(chǎng)景，可以與娛樂(lè )、交通、制造、能源、安防、家居、醫療、教育等眾多行業(yè)融合滲透，催生更多的應用場(chǎng)景。業(yè)界認為，4G是改變生活，5G改變社會(huì )，4G類(lèi)似“修路”，5G則是“造城”，5G跳出了1G/2G/3G/4G主要面向人服務(wù)的范疇，更關(guān)注應用場(chǎng)景的多元化，強調要更好地支持行業(yè)應用和萬(wàn)物互聯(lián)，5G的發(fā)展將打造跨行業(yè)的融合生態(tài)。

　　從目前全球運營(yíng)商的探索來(lái)看，典型應用包括：超高清流媒體(云AR/VR)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)(自動(dòng)駕駛)、無(wú)人機、智能制造、安防監控、無(wú)線(xiàn)寬帶等。從國內布局來(lái)看，重點(diǎn)領(lǐng)域是VR/AR、無(wú)人機、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制與智能電網(wǎng)。

　　三、典型應用領(lǐng)域盤(pán)點(diǎn)

　　1、超高清流媒體業(yè)務(wù)——云AR/VR

　　結合虛擬化網(wǎng)絡(luò )和邊緣計算，5G的千兆級速度和超可靠的低時(shí)延通信(URLLC)將帶來(lái)全新的沉浸式媒體體驗，包括VR/AR、云游戲和高分辨率360度直播視頻等。消費者將能夠隨時(shí)隨地享受這些沉浸式體驗，而不受有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的線(xiàn)纜束縛。

　　5G推動(dòng)云AR/VR發(fā)展的關(guān)鍵是“高速率”，理論上5G峰值速率可以達到10Gps+，這將有效打通VR/AR方面的屏障;5G優(yōu)化云AR/VR體驗的核心是“低延時(shí)”，5G將提供1ms空口時(shí)延，這將徹底消除VR/AR使用過(guò)程中帶來(lái)的眩暈感，提升體驗。

　　值得注意的是，云AR/VR的應用領(lǐng)域遠不止是娛樂(lè )方面。隨著(zhù)擁有成本的降低，云AR/VR的使用場(chǎng)景將大大擴展，教育、醫療、車(chē)載導航等領(lǐng)域都可以得到運用。

　　2、車(chē)聯(lián)網(wǎng)

　　車(chē)聯(lián)網(wǎng)需要更低延時(shí)和更高可靠性的通信網(wǎng)絡(luò )，一方面，車(chē)輛在高速運動(dòng)過(guò)程中，要實(shí)現碰撞預警功能，通信時(shí)延應當在幾ms以?xún)?另一方面，出于安全駕駛要求，相較于普通通信，車(chē)聯(lián)網(wǎng)需要更高的可靠性，而且是能夠支持高速運動(dòng)基礎上的可靠性。而5G的大帶寬、移動(dòng)邊緣計算、邊云協(xié)同技術(shù)可以滿(mǎn)足車(chē)聯(lián)網(wǎng)在高速傳輸、高可靠性、低延時(shí)方面的可靠要求。

　　車(chē)聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現人與車(chē)、車(chē)與車(chē)、車(chē)與環(huán)境間的實(shí)時(shí)通信，組成數據互動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，車(chē)聯(lián)網(wǎng)是自動(dòng)駕駛的基礎。目前，實(shí)現自動(dòng)駕駛的路線(xiàn)有“網(wǎng)聯(lián)化”、“智能化”和“智能化+網(wǎng)聯(lián)化”三種，后者已經(jīng)成為主流。由于中高級別自動(dòng)駕駛所需要的通信技術(shù)及設施還未完善，現階段網(wǎng)聯(lián)化和智能化還處于各自發(fā)展或初步的協(xié)同發(fā)展階段，但融合已成趨勢。

　　2018年12月，工信部制定了《車(chē)聯(lián)網(wǎng)(智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē))產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計劃》，明確提出2020年要實(shí)現：車(chē)聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)滲透率達到30%以上，新車(chē)駕駛輔助系統(L2)搭載率達到30%以上，聯(lián)網(wǎng)車(chē)載信息服務(wù)終端的新車(chē)裝配率達到60%以上。以2020年為節點(diǎn)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)將從示范商用走向規模商用。

　　3、網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機

　　目前，4G能夠基本滿(mǎn)足對帶寬和時(shí)延要求不敏感的無(wú)人機業(yè)務(wù)，但尚不支持高速率、低延時(shí)等特定場(chǎng)景需求，如直播、編隊、自主飛行等，而5G大規模天線(xiàn)、邊緣計算、網(wǎng)絡(luò )切片等技術(shù)滿(mǎn)足了絕大部分無(wú)人機應用場(chǎng)景的通信需求，如直播、物流、巡檢安防、測繪、農業(yè)等。

　　5G讓更多應用場(chǎng)景的無(wú)人機接入低空移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )成為可能，而接入低空移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機，可以實(shí)現設備的監視和管理、航線(xiàn)的規范、效率提升，促進(jìn)空域的合理利用，從而極大延展無(wú)人機的應用領(lǐng)域，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟價(jià)值。

　　4、智能制造

　　網(wǎng)絡(luò )連接是智能制造的基礎，打造低延時(shí)、高可靠的網(wǎng)絡(luò )基礎設施是實(shí)現各環(huán)節深度互聯(lián)的前提。傳統無(wú)線(xiàn)解決方案存在局限性，5G在工業(yè)領(lǐng)域所需求的速率、時(shí)延、終端連接數、可靠性、安全性等指標上優(yōu)勢突出。

　　5、其他：機器人、遠程醫療等領(lǐng)域

　　5G技術(shù)可能為機器人行業(yè)造帶來(lái)的變化：

　　1.從效率來(lái)看，機器人在5G網(wǎng)絡(luò )下接受及執行任務(wù)指令的速度明顯更快，這對于某些需要高精度操作的工業(yè)/協(xié)作機器人、醫療機器人的能力將有重大提升;同時(shí)，家用服務(wù)機器人的反應也會(huì )更靈敏、基于屏幕顯示內容的機器人也會(huì )更流暢(不會(huì )卡頓)，用戶(hù)體驗及交互感會(huì )更好。

　　2.從可靠性看，基于5G網(wǎng)絡(luò )的機器人抗干擾性更強，有統一的標準、且可同時(shí)接入的終端數更多，可遠程傳輸，這對于需要高可靠性的工廠(chǎng)作業(yè)環(huán)境、需要不同品牌同時(shí)接入的家居環(huán)境以及對于需要遠程操控的場(chǎng)景都很適用。

　　業(yè)內認為，5G應用要發(fā)揮“高速移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )”的特點(diǎn)，中前期，受技術(shù)及標準成熟度影響，5G最快落地應用可能主要是2C場(chǎng)景，如超高清流媒體(云AR/VR、視頻、云游戲等)，5G后期，重要應用場(chǎng)景可能是車(chē)聯(lián)網(wǎng)(自動(dòng)駕駛)、網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機等。不過(guò)，推廣5G技術(shù)也面臨著(zhù)不少現實(shí)難題：

　　現有基站滿(mǎn)足不了要求，需要大量新建和改建;

　　目前設備還不成熟，造假高、能耗大，運營(yíng)成本水漲船高;

　　由于目前終端不成熟，應用場(chǎng)景比較單一，盈利模式尚不明朗。

　　不過(guò)，即便面臨這么多的難題，但5G已經(jīng)成為全世界都重視的一項技術(shù)，普及5G網(wǎng)絡(luò )是大勢所趨。

　　總之，5G時(shí)代已近在咫尺。隨著(zhù)技術(shù)和基礎設施建設的的不斷成熟和完善，結合云服務(wù)、大數據、人工智能等技術(shù)，5G將改變眾多傳統行業(yè)的面貌，在智能制造、智慧交通、智慧城市、智能農業(yè)、遠程醫療等領(lǐng)域，5G將成就我們對于未來(lái)的種種想象。