Avant d’endosser la blouse de chirurgien, les médecins s’engagent dans un long périple académique pour maîtriser tant les subtilités théoriques que les exigences pratiques de leur discipline. Contrastant avec ce parcours laborieux, un nouveau robot pourrait désormais acquérir les compétences nécessaires simplement en visionnant des vidéos d’interventions chirurgicales. Ce prodige technologique repose sur un système d’apprentissage par imitation optimisé par l’intelligence artificielle. Conçu par des chercheurs des universités Johns Hopkins et Stanford, ce dispositif promet d’élever les robots médicaux à un degré d’efficacité comparable à celui des chirurgiens humains, selon les auteurs de l’étude.
Traditionnellement, pour qu’un robot puisse accomplir une opération chirurgicale, chaque mouvement doit être programmé avec une minutie extrême. Or, lors de la récente « Conference on Robot Learning », des chercheurs ont dévoilé un système qui transcende cette contrainte grâce à l’apprentissage par imitation. Cette méthode innovante permet à la machine d’acquérir des compétences en observant directement les chirurgiens humains à l’œuvre. « Nous considérons cela comme une avancée majeure vers une nouvelle frontière de la robotique médicale », déclare Axel Krieger, auteur principal de l’étude présentant la technologie, dans un communiqué de l’Université Johns Hopkins.
Les chercheurs précisent que le modèle d’apprentissage qu’ils ont développé repose sur une architecture similaire à celle de ChatGPT. Cependant, contrairement à ce dernier, qui traite des mots et des phrases pour générer des réponses linguistiques, le modèle destiné au robot chirurgical se focalise principalement sur les commandes de mouvements.
Des expérimentations sur le robot Da Vinci
Pour leur étude, les chercheurs ont mis à l’épreuve un robot Da Vinci, en y intégrant le modèle d’IA. Ce système robotique, pourvu de multiples bras, est couramment utilisé pour des chirurgies peu invasives. Il offre un contrôle des gestes d’une précision chirurgicale et une vision en haute définition, accompagnés d’instruments miniaturisés. Ces caractéristiques permettent aux chirurgiens de réaliser des interventions complexes à travers de petites incisions avec une précision surpassant les méthodes traditionnelles.
Le modèle a été formé en analysant des centaines de vidéos capturées par des caméras fixées sur les poignets des bras robotiques de Da Vinci, dans divers établissements hospitaliers. Ces vidéos, généralement utilisées par les chirurgiens pour des analyses post-opératoires avant archivage, se sont révélées précieuses pour le processus d’apprentissage.
De la maîtrise de tâches simples à l’opération complète
Au cours de cette recherche, l’équipe a enseigné au robot des habiletés chirurgicales élémentaires, telles que saisir, tenir et manipuler une aiguille avec précision. Le robot a également appris à soulever des tissus corporels et à réaliser des sutures. Les résultats de ces apprentissages ont été immortalisés dans une vidéo (ci-dessous) où le robot y dévoile ces compétences.
L’expérience a été couronnée de succès selon les chercheurs, qui constatent que le robot a exécuté les tâches avec une dextérité comparable à celle des chirurgiens humains. Il aurait même développé des compétences que les chercheurs ne lui avaient pas inculquées. « S’il fait tomber l’aiguille, il la récupère automatiquement et poursuit, ce que je ne lui ai pas appris à faire », explique Krieger.
Forte de ces résultats prometteurs, l’équipe se prépare désormais à faire réaliser au robot une opération complète. Selon Krieger, il suffirait d’agréger l’apprentissage de diverses procédures pour former le robot en l’espace de quelques jours. Par ailleurs, on dénombre actuellement environ 7 000 robots Da Vinci en service à travers le monde, avec des dizaines de milliers de professionnels formés à leur utilisation. Ce vaste déploiement garantit un accès à une abondance de vidéos, enrichissant ainsi la base de données dédiée à l’apprentissage par imitation.
Démonstration des compétences du robot :