全球排名第三研究机构，50%以上跟生命科学和医学相关|全球实验室03

文章来源：思宇MedTech

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今天的主角是德国马普学会（中文也称呼为马普会、马普所），是科研圈内人人皆知，但圈外不那么了解的顶级机构。

马普学会-德语写为Max Planck GESELLSCHAFT（MPG）-创建于1948年，是德国获得诺贝尔奖最多的研究机构——33次诺贝尔奖。马普学会也是德国科研实力在二战之后快速复苏的关键因素。

根据2021年Nature Index学术排名，前五位分别是中国科学院、美国哈佛大学、德国马普学会、法国国家科学研究中心、美国斯坦福大学。

马普学会侧重于基础研究和跨学科创新，约1.5万名科研人员（国际学者占47%）在其84家下属研究所工作；并在英国、法国、瑞士、美国、加拿大、巴西、中国、印度、日本、以色列、美国等设有海外分支机构。

马普学会的前身是1911年成立的威廉皇家学会，因为马克斯-普朗克(1918年诺贝尔奖得主，量子理论的奠基人)对德国科学的研究和发展做出的巨大贡献，改名为马克斯·普朗克研究所。在那个时期，德国是世界科学的中心。

马普学会的84家研究所中，50%以上跟生命科学和医学相关，完整列表如下：

1. 动物行为研究所

2. 进化人类学研究所

3. 生物化学研究所

4. 生物地球化学研究所

5. 生物智能研究所（3家）

6. 分子生物医学研究所

7. 生物研究所

8. 老龄化生物学研究所

9. 生物物理研究所

10. 脑研究所

11. 分子细胞生物学和遗传学研究所

12. 人类认知与脑科学研究所

13. 胶体与界面研究所

14. 生物控制论研究所

15. 动力学与自组织研究所

16. 复杂技术系统动力学研究所

17. 化学生态研究所

18. 化学能转换研究所

19. 进化生物学研究所

20. 佛罗里达神经科学研究所

21. 弗里德里希·梅舍尔实验室

22. 分子遗传学研究所

23. 心肺研究所

24. 人类历史科学研究所

25. 免疫生物学和表观遗传学研究所

26. 感染生物学研究所

27. 智能系统研究所，斯图加特网站

28. 医学研究所

29. 代谢研究所

30. 陆地微生物研究所

31. 海洋微生物研究所

32. 多学科科学研究所

33. 社会神经科学研究所

34. 行为神经生物学研究所

35. 神经遗传学研究所

36. 病原体科学所

37. 光科学研究所

38. 分子生理学研究所

39. 植物育种研究所

40. 分子植物生理学研究所

41. 聚合物研究所

42. 精神病学研究所

马普学会近期在机器人、医疗等方面的研究进展举例：

1. Huggie Bot--能轻柔拥抱的机器人（Controlled hugging）

研究负责人：马普学会智能系统研究所（Intelligent Systems）的所长Katherine J. Kuchenbecker

教育和工作背景：Katherine J. Kuchenbecker于2006年获得美国加利福尼亚州斯坦福大学机械工程博士学位。在约翰霍普金斯大学获得博士后研究奖学金后，她成为费城宾夕法尼亚大学机械工程与应用力学系的助理教授。她于2013年获得终身教职并晋升为副教授，当时她还获得了宾夕法尼亚大学计算机与信息科学系的二级任命。自2017年以来，她一直担任斯图加特的马普学会智能系统研究所所长和科学成员。

研究目标：Kuchenbecker的目标是更好地理解触觉相互作用，从而改善人类和机器彼此之间以及与周围物体相互作用的方式。触觉相互作用是指与机器人接触，涉及触觉感知。“最终，我想创建能够真正帮助人们的交互式机器人系统，”Kuchenbecker说。

为了开发HuggieBot，Kuchenbecker和Block首先测试了机器人应该具有哪些物理特性，以便人们体验到它的自然和愉快的拥抱。他们发现它应该柔软、温暖，并且与人类的大小大致相同。它还应该在视觉上感知与它互动的人，并根据该人的大小和姿势调整其拥抱。最后，机器人必须认识到何时结束拥抱。

从那时起，研究人员开发了不同版本的HuggieBot，例如HuggieBot 2.0，这是他们首先使用稍微修改和重新编程的商业机器人后从头开始设计的。

HuggieBot 2.0由一个中央框架、一个像气球一样充气的躯干、两个工业机器人手臂和一个作为头部的计算机屏幕组成。它穿着灰色运动衫。

拥抱过程：

1.当它在头部的摄像头的帮助下识别出环境中的一个人时，它会问：“请给我一个拥抱，好吗？”然后屏幕上会出现一张友好的脸。如果这个人走近，HuggieBot会准备拥抱并评估这个人的大小、距离。

2.一旦人触手可及，它就会关闭手臂的动力系统，并将其压在柔软温暖的胸部-为机器人专门开发的胸部充气和加热垫。传感器和手臂控制系统确保HuggieBot拥抱人的压力对应于温暖、紧致的拥抱。机器人还可以通过充气胸部后腔内的压力传感器来感知该人是否返回拥抱。

3.当该人释放压力或稍微向后靠在HuggieBot的胸部以结束拥抱时，机器人会张开双臂。因此，没有不由自主的长时间拥抱的不愉快感觉，与机器人的互动被认为是安全的。

对人类参与者进行的几项研究已经证明了HuggieBot的触觉元件和控制系统的工作原理。在一项研究中，参与者每人与机器人交换了八个拥抱，打开或关闭了不同的功能。随后的调查结果清楚地表明，触觉感知起着重要作用：当机器人适应它们的大小并被动释放时，参与者发现拥抱更愉快，并对互动给予更积极的评价。

2. 通过非侵入性经颅直流电刺激方法帮助中风患者康复

研究负责人：人类认知和脑科学研究所研究小组负责人、哈勒大学医学中心神经病学综合诊所的高级医师Bernhard Sehm

原理：在经颅直流电刺激（tDCS）的帮助下，人们可以影响大脑中的这些变化。当电流穿透脑组织，在那里它们具有局部兴奋或抑制作用。

成果：Bernhard Sehm和柏林Charité的Toni Muffel研制了一种外骨骼，配合头部的电刺激，帮助患者移动瘫痪的手臂在虚拟环境中执行任务。已测试24名患者，效果良好。但该方法生效的前提是，需要针对每个人订制个性化康复方法。

以上为2022年3-4月报道的、跟产业关联较为紧密的案例（越是学术强的机构，做的研究离应用越远）。

举例拥抱机器人，思宇MedTech是想说明：触觉很难。因为近期MedRobot组织的活动上，经常听到大家提起，达芬奇手术机器人没有力控反馈……但是，同志们，做力控实在没那么容易，而且也不一定有必要。视觉代偿好用的话，整体可靠性反而更高，而且没有力反馈时，医生也不容易疲倦。