簡介
電腦中的人物動畫又被稱作虛擬人。做一個和自己有一樣的相貌和體形，性格和行為習慣的虛擬人，便可以為自己嘗試做很多事。比如，調查自己今天的身體狀況好不好？怎樣才能達到最好的工作效果等等，不要以為這是在信口胡
虛擬人說，現在中國科學家就啟動了一項名為虛擬中國人的科研計畫，在這個計畫中，虛擬人真的可以為人類做很多事情。
其實所謂虛擬人，就是指運用現代計算機圖形圖像技術，與臨
虛擬人床解剖學相結合，建立起的以真實人體數據為基礎的計算機三維幾何模型，包括骨骼、肌肉、組織、器官以及血管的模型，這一概念最早是由美國科學家提出並投入科研， 中國科學家提出了“虛擬中國人”科研計畫，這一計畫先後被列為國家863項目和973課題項目。 科學家們表示，技術成熟的虛擬人可以作為真人的替身套用於各種科學實驗中，在醫學、航空、航
天、建築等各個領域中虛擬人都能夠大顯身手。中科院研究員田捷告訴我們：當一種新藥研製出來的時候，以往只能用動物來做實驗，測試藥物療效，缺乏準確性，如果把藥物轉化成數據輸入到虛擬人身上，就可以得到接近百分之百準確的結果。再比如對許多疑難病歷的外科手術，專家會診出的治療方案有相當的危險性，如果先在病人的虛擬人身上打一遍草稿，觀察虛擬人手術後的反應，再決定方案的可行性，就將大大降低病人手術的危險了。
其實，虛擬人的套用範圍非常廣。比如，可以把虛擬人作為太空人測試航天環境對人的影響，而汽車製造商也可以利用虛擬人來測試氣囊的安全程度座椅的舒適程度。在很多領域裡虛擬人都可以大顯身手。很多網友也因此對虛擬人大感興趣。一位正在準備做胃部切除手術的網友說，既然虛擬人有這么大的作用，那我能不能趕緊做一個自己的虛擬人，讓他先替我做一遍手術呢？對這個問題呢我們也諮詢了有關專家，專家表示，虛擬人研究到了高級階段時，是可以作到這一點的，但現在還不行，因為現在科學家們對虛擬人的研究還比較初級。
歷史
世界上第一個虛擬人於90年代誕生在美國。到2000年止，美國人已建立了一男一女兩個虛擬人，以及全身骨骼、肌肉和心臟等部分器官的三維模型。那么，虛擬究竟進展到了什麼程度呢？專家指出，虛擬人的研究是一種動態的研究。
虛擬人電腦上的三維合成的虛擬人只是一個數據的整合，只是虛擬人研究的第一步。三維合成虛擬人也並不意味著虛擬人就研究成功了。科學家把虛擬人的研究分成四個層次。一是虛擬解剖人，美國人擁有的虛擬人就是這一層次的虛擬人，它主要是解剖模型，用於學生學習解剖等方面。二是虛擬物理人，反映人的物理特性，可以用於做物理試驗，如核輻射對人體的影響、汽車碰撞試驗等，目前，美國才剛剛開始研製。三是虛擬生理人，模仿人的生理特徵，如心臟運動、心血管的變化、反映人的血液循環、新陳代謝等。四是虛擬智慧型人，能反映出人在進行感情活動時大腦相關區域的變化。早期的虛擬人研究都是以人的屍體為標本採集數據的，隨著各種光學掃描技術的進步，科學家們可以藉助更先進的設備，無傷害的採集人的活體數據，為每一個有需要的人製作一個虛擬人。何輝光博士也說，將來，也許科學家們會研製出一種儀器，病人只要在它面前一站，身體的所有信息就能掃描進電腦。這些信息經過處理後，能夠即時做出一個
虛擬人虛擬人。醫生通過觀察、分析這個虛擬人，得到病人的準確信息，然後決定採取什麼樣的治療方式。這些個性化的虛擬人可以為你赴湯蹈火，替你冒各種各樣的險，人們也可以從他身上隨時看到自己的影子，知道今天的你和昨天的你有著怎樣不同的生活。
早在1989年，美國國立醫學圖書館就提出了“可視人體計畫”。當時美國國立醫學圖書館和美國科羅拉多大學試圖完成人體截面圖像的採集。要採集這些數據，需先將志願者人體切成薄片，每切一次片，就用數位相機和掃瞄器對已切片的切面進行拍照、分析，之後將數據合成三維的立體人類生理結構。
1991年8月美國開始進行人體結構數據的採集和三維重構。1994年，美國科學家將一具男屍切成1000多片(每片厚度1毫米)；1998年，又將一具女屍切成5000多片(每片厚0.33毫米)，獲得一男一女兩個虛擬人光學照片數據，以及CT和核磁
虛擬人共振斷層掃描圖像。這種精度，在電腦儲存的數據上高達56GB，從而形成了數位化的解剖人，為醫學上和其他學科的相關演示提供了技術保證。
儘管科學界對可視人技術予以很高的評價，但實際上可視人在醫學及相關領域的套用是有限的。1996年，美國橡樹嶺國家實驗室牽頭醞釀虛擬人創新計畫，他們構想，將人類基因組計畫和可視人計畫的研究結果結合起來，完成人體的物理建模，能夠模擬人體器官組織和整體在外界物理刺激下的反應。有專家稱之為“虛擬物理人”。
這個階段的物理人就不同於可視人，他會像真人一樣對外界有反應：骨頭會斷，血管會出血。比如說，在做汽車碰撞試驗時，“虛擬人”可以提供人體意外創傷的數據，幫助改進汽車的安全防護體系。美國橡樹嶺國家實驗室1999年向國會提出虛擬人計畫，雖然美國國防部非致命武器委員會馬上表示
支持，但時至今日，美國的虛擬人計畫還在討論階段。隨後美國科學家聯盟又提出包括可視人、虛擬人等全部內容的數字人計畫。它的目標是實現人體從分子到細胞、組織、器官系統和整體的精確模擬，被認為是有史以來最雄心勃勃的研究計畫。
美國可視人體計畫的實施在全世界引起了巨大反響。韓國、日本、德國和澳大利亞也紛紛啟動了可視人體計畫。日本2001年啟動了為期10年的人體測量國家資料庫建造計畫。這項計畫擬於2010年完成7歲～90歲34000人178個人體部位的測定，制定出日本人的人體標準數據。
2000年，韓國開始了“虛擬韓國人”研究的5年計畫，獲取了世界第二例“虛擬可視人”的數據集。韓國科學家將一具1.7米左右的屍體切成八九千個斷面(每塊厚0.2毫米)。這個數據集具有東方人特徵。
中國虛擬人
“中國虛擬人男Ⅰ號”
虛擬人數據集切片每片僅0.2毫米厚，共切9215片，數據集計算機存儲量約540GB，斷面解析度為4040×5880，達2200萬像素，數據量、解析度均為世界之最。這標誌著我國在虛擬人研究技術方面有了新突破。
此次用於製作“中國虛擬人男Ⅰ號”的切削機械從台灣購置，研究人員對其做了一些調整：將原來做水平運動的X軸工作檯順時針鏇轉90度，使之做垂直運動。進行“中國虛擬人男Ⅰ號”切片工作的刀具一共有兩種：粗刀盤去除屍體的包埋材料，如乾冰等（屍體要冷藏至零下70攝氏度，保持足夠僵硬才便於切割）；精刀盤進行屍體斷面銑削。進行屍體
虛擬人切割的冰庫有一間房那么大，冷凍機重5噸，上面裝有切削設備——立式銑床。冷庫分成上下兩層，有高溫低溫之分。屍體平時就“站立”在冷庫的冷凍室里，需要切削時，就將其向上升起，切割完又下降至冷凍室。
“中國虛擬人男Ⅰ號”與美國、韓國的虛擬人相比，有20多項創新，最明顯的是將血管鑄型技術套用於“虛擬人數據集”的建模。美、韓虛擬人只能看到骨骼和肌肉，而我國虛擬人能清晰地看到血管。下一步，中國虛擬人還將增加神經信息。
中國女虛擬人誕生
2001年11月以“中國數位化虛擬人體的科技問題”為主題的香山科學會議第174次學術討論會在這樣的形勢下召開了。第一軍醫大學鍾世鎮院士、中科院計算所李華研究員和首都醫科大學羅述謙教授擔任執行主席，與會的42位中外專
虛擬人至此，中國虛擬人計畫進入了實質性階段。此時正值2001年12月。
在第一軍醫大學一間普通的研究室里，由中國工程院院士、第一軍醫大學鍾世鎮教授帶領下的研究小組日夜奮戰起來。按照香山會議確定的計畫，我國虛擬人的切片厚度精確到0.1毫米（美國男女虛擬人分別是1.0、0.33毫米），並提出了新的設計和組裝方案。與美國和韓國的“虛擬人”相比，中國將放棄對標本原型的臥姿固定切削，改為立姿固定切削。0.1毫米的切削精度是世界上少有的，給工作人員帶來了問題，為了保證切片的厚度該採用哪種刀具呢？研究人員選中了哈爾濱刀具廠的產品。
當研究小組向哈爾濱刀具廠訂做特製刀具時，廠家卻犯難了：他們的刀具廣泛套用於機械加工（如鋼材切割刀），但從來沒有用來切過人體。鋼材密度均勻，而人體有骨頭、肌肉、皮膚等密度不同的軟硬組織。這樣複雜的切割對象刀具廠還是頭一次遇見，廠家克服困難，精心為研究小組提供了三套刀具，回廣州調試並“試用”。
研究人員先拿一個西瓜“試刀”，將其切成薄薄的細片，見識了刀具的“軟功”；再對紐西蘭大白兔進行切片試驗，
虛擬人2002年4月一名28歲的湖南籍漢族健康男子死亡，沒有任何傳染病和代謝疾病，具有健康國人的代表性。研究小組從20名自願捐獻遺體的志願者中篩選出他作為中國虛擬人計畫的屍體標本，取名為“中國虛擬人Ⅰ號”。而美國虛擬人原型曾在15歲時手術切除右睪丸，21歲時切除闌尾，38歲時拔過一顆牙。韓國虛擬人原型則是一位死於淋巴瘤的65歲老人。由於美韓均對屍體標本使用了過量福馬林灌注，屍體都出現了不同程度的腫脹變形，採集的數據與原型都存在著偏差。我國虛擬人原型作為“標準中國人”，失真度小，更有套用價值。
完成虛擬人的建構，第一步就是對標本進行切片處理。研究人員使用藥物對其全身組織進行固定，使用明膠、硃砂、澱粉進行動脈的顯色和填充，這就是由鍾世鎮院士提出的血管鑄型技術——通過給屍體動脈灌註明膠、硃砂和澱粉，使動脈呈現紅色，使之很容易和靜脈區分。
這一技術利用人體動靜脈回流的原理：人死了動脈內的血管是空的，而靜脈內填滿了黑色的淤血。把紅色的“塑膠液體”灌注入動脈，那么人體所有動脈就會呈現出紅色，而靜脈是黑色的。一黑一紅，在電腦讀取切片數據時就很容易分辨出動脈和靜脈了。這項技術絕對是世界獨有的。美、韓現有虛擬人的血管動、靜脈並沒有區別出來，也就是說，他們在對虛擬人進行圖像分隔時只能看到骨骼、肌肉和臟器，而無法分清動脈和靜脈血管。就以外科手術上特別重要
虛擬人而我國的虛擬人顯得更加“有血有肉”，動脈和靜脈區別分明，就連細小血管都清晰可見。如果在虛擬人身上做模擬手術，醫生就可以清楚地分出動、靜脈，知道哪根大血管不能破壞，對手術有重要指導意義。
屍體標本經過血管鑄型處理後，放置在零下70攝氏度的冰庫里儲存以保證屍體的硬度，便於日後切削。
為了高質量完成虛擬人數據採集，科研人員選擇了一個地下室作為數據切削採集的場地，屏除了影響切削精度的地面震動和雜亂的電子、電磁干擾，保護了圖像信息的完整性。
然而，我們首先看到的卻是女性虛擬人的搶先誕生。中國虛擬人Ⅰ號哪去了？難道是切削失敗？首都醫科大學教授羅述謙介紹，男虛擬人計畫推後是從保證質量考慮的。負責開發海量儲存系統（計算機系統）的單位說，目前，系統最多只能容納切削精度為0.2毫米的虛擬人數據集，這與開始構想的把“男Ⅰ號”切削精度定為0.1毫米有距離。這意味著把男性標本切出來後無法裝進電腦。而且在此之前，重慶第三軍醫大學已經切割了一個切面比較厚、但不夠均勻的男性虛擬人，已經初步有了關於男性虛擬人的數據。女性虛擬人數據缺乏，即使在國外，也只有美國完成了一個女性虛擬人的資料庫。所以，在綜合考慮多方面因素後，研究小組改變了原來的計畫，決定先切女的。中國虛擬人Ⅰ號屍體標本完好地保存在醫院特製冷庫內，切削工作已暫時停止。在此前，已對屍體標本的頭、心臟和腎臟3個部分進行了切削，並構建了首批數據集。2003年底將完成“中國虛擬人男Ⅰ號”的數據採集。
我國首個女虛擬人（“中國虛擬人Ⅱ號”）原型是一位身高1.56米的19歲少女，廣西人去年在廣東因誤食毒蘑菇而急性死亡。專家們認為雖然她不是一個健康人，但由於是急性死亡，骨骼身體結構保持完好，加上年紀很輕，生殖器官功能完全，是一個條件很不錯的標本。
2002年年底，研究小組決定對其進行切割。研究人員最終採用了兩種刀具：“粗刀盤”去除屍體的包埋材料，“精刀盤”進行屍體橫斷面的切削。動刀時，直立的屍體從冰庫頂部推出，冰庫上方的刀具每鏇一圈，就切出一個人體切片。但是大家不會看到八千多片的人體橫斷面標本，因為像紙一樣薄的人體切片在刀子鏇轉時已經變無法辨認了。要獲得這幾千個人體切片的資料，必須每切一片，就對餘下的屍體橫斷面拍照收集該橫斷面的資料。
我國虛擬人標本的切削，採用的是直立式。美國、韓國都採用躺臥式，造成了標本的頭部、背部、臀部和腿部等被壓成扁平失真狀態。我國科學家克服直立式切割帶來的不便，保證了人體建模接近正常人體形態。
2003年2月18日17時18分，我國首例女性虛擬人數據集在第一軍醫大學構建成功。標本原型在零下70攝氏度冷凍後橫向切成8556片，每片厚度為0.2毫米。此時國人萬分激動，中國首位女虛擬人誕生指日可待。媒體大肆渲染，稱中國虛擬人提前面世，確切地說，虛擬人的數據集的建立還只是萬里長征的開始，虛擬人的誕生還有賴於資料庫的建立。拿到這一接力棒的是首都醫科大學生物醫學工程系教授羅述謙領導的研究小組。
2003年3月3日，研究小組向外界宣布，具有中國人生理特性的女虛擬人初步完成了三維重建。
羅教授領導的研究小組根據第一軍醫大學拍攝下的人體切片數字圖片，將這些斷層數據通過專門的三維軟體進行信息化處理，在電腦中組建出三維人體圖像。這項工作更能體現虛擬人研究的特點———生物學與信息技術的緊密結合。這裡完全沒有了前期工作的“刀光血影”，研究人員更像是三維圖像的工作者，他們個個是醫學專家，同時又精通信息技術。
在這些“多面手”的晝夜奮戰下，女虛擬人已經恢復了皮膚、外觀、骨骼、盆腔、卵巢的建構。羅教授介紹說，將來女虛擬人的肌肉、五臟六腑等主要器官都會逐漸恢復。預計在5月份，有關數據還將在網際網路上公布。
中國的虛擬人計畫在短短一年多的時間裡完成了國外三四年走的歷程。不過這些還遠遠不夠，中國虛擬人計畫還不能畫上句號。虛擬人分為“虛擬可視人”、“虛擬物理人”和“虛擬生物人”三個階段。目前，我國僅僅是踏出了“虛擬可視人”的第一步———通過完成數據集建立，在電腦里構建出一個三維立體的彩色虛擬人體。
虛擬人對於媒體極力宣揚的人體切片厚度，羅教授提出了自己的看法。切片並不是越薄越好，我國虛擬人切片厚度已達到了0.1毫米，而美國男虛擬人切片厚度是1.0毫米，女虛擬人才0.33毫米，這並不代表美國沒有能力切削得更薄。虛擬人的切削和數據集建立應與實際套用緊密聯繫在一起，充分考慮其實際作用。如果出於整體構建虛擬人的考慮，切到0.1－0.2毫米已經足夠了，因為沒有一個套用單位需要一個完整的切削精度高於0.1毫米的虛擬人。1998年美國將一具女屍只切成5000多片，每片厚0.33毫米，按這種精度，在電腦儲存的數據就已高達43GB。這么龐大的數據儲存量不是一個單位能輕易承受的。如果每片厚度少於0.1毫米，數據儲存量就會更大。如果做出來的虛擬人連一台普通電腦都看不到、用不了，那又有多大的現實意義呢？
據了解，我國女虛擬人總數據量已經達到了149.7GB，相當於750億漢字的存儲量。羅教授的研究小組所用的計算機達到了雙CPU，兩千兆記憶體的超高配置。
切片數據的質量除了厚度，還要看圖像的清晰度，第一軍醫大學所用的是600萬像素的數位相機，切片厚度達到0.1毫米以下時，對數位相機的要求也會相應提升，至少需要2400萬像素。這樣的相機造價很高，對於經費不是太寬裕的課題組來說過於昂貴。
數字虛擬人計畫
工程總投資：1億元以上
工程期限：2001年——2020年
人體肌肉標本
21世紀是信息技術、生物科學大發展的世紀，遺傳醫學課題研究日益深入，因此已開發國家牽頭的“數字虛擬人體”研究項目更成了焦點中的焦點。
什麼是虛擬人？
虛擬人並不是真人，而是在電腦里合成的三維人體詳細結構。科學家所做的工作就是先要選取一具屍體，將屍體冷
虛擬人凍，用精密切削刀將屍體橫向切削成0.2毫米薄片，並利用數位相機和掃瞄器對已切片的切面進行拍照、分析，之後將數據輸入電腦，最後由電腦合成三維的立體人類生理結構數字模型。隨後科學家將把數據、生物物理和其他模型以及高級計算法整合成一個研究環境，然後在這種環境中觀察人體對外界刺激的反應。不過這位“虛擬人”沒有感覺和思想，但他們的生物數據和人相同，可以開展無法在自然人身上進行的一系列診斷與治療研究。
人體切片標本
虛擬人的作用
有了虛擬人，醫生和製藥公司就可以先在與病人身體數據一模一樣的虛擬人身上試驗新藥，醫生可以先將藥物影響數據輸入電腦，讓“虛擬病人”先試“吃”一下，電腦里的“虛擬病人”會顯示服藥後的生理反應，從而協助醫生對症下藥。這種方法可以提高用藥準確性和研製新藥及新藥上市的效率。相關實驗已經在美國開展。
以往要想成為一個手到病除、技藝高超的外科醫生，都要通過師傅帶徒弟式的反覆實踐，在病人身上練習操作技術，現在有了虛擬人，就可以在電腦操縱的虛擬人體模型上培訓外科醫生。在動手術之前，也可以先在虛擬人的身上開刀，電腦上會顯示刀口斷層及組織斷面，為醫生制訂術前計畫提供科學參考。
虛擬人在軍事醫學上也很有價值。比如，可以用虛擬人來試驗核武器、化學武器、生物武器的威力。現在的核爆炸試驗都是利用動物進行。試驗前在離核爆中心的不同距離放置動物，核爆後再把動物收回來檢驗。有了虛擬人就可以直接拿她來做試驗。
放射治療是目前治療腫瘤疾病的一個重要手段，但由於現在做放射治療的醫生只能憑經驗進行輻射量的調節，病人往往擔心在此過程中受到過量的輻射。現在有了虛擬人，醫生就可以先對虛擬人作放射治療，通過其身體的變化來測定實際輻射量的使用，最後再用到真正的病人身上。這樣就進一步提高了治療的安全性。
虛擬人人體肌肉標本
中國數字虛擬人計畫
中國的科學家再也坐不住了，虛擬人體的研究是關係到新世紀我國醫學能否走到世界前列的大問題，涉及一系列基礎科學問題和關鍵技術，是一個極富挑戰性的課題，怎能沒有中國科學家的身影。同時還有一個原因也促使中國科學家決定建立具有中國人特性的虛擬人體。美國利用“可視人計畫”數據集開發的1.8萬多個解剖結構圖譜在起步階段就售價3.7萬美元。基於圖像處理的臨床套用軟體動輒數十萬美元，如果我們沒有自主著作權的人體數據，僅圖譜一項就會造成巨額外匯的流失。況且這些數據采自白人，不一定適合中國人的各項生理指標。
我國於2001年11月5日—7日，在北京香山召開了主題為“中國數位化虛擬人體的科技問題”的第174次香山科學會議，宣布了中國數位化可視人體研究的開始。由中國科學院計算所、第一軍醫大學、首都醫科大學、華中科技大學等協作攻關。其中，第一軍醫大學承擔人體切片建模技術。
中國“數位化虛擬人”將分為三個階段實施：第一虛擬幾何人階段。這一階段的工作主要是高質量人體幾何圖像採集和計算機三維重構，完成基本形態學基礎上的幾何數位化虛擬人，有了幾何數位化虛擬人，可進一步開發醫學解剖教學軟體、手術模擬軟體。目前，我國已分別成功構建了男女解剖虛擬人數據集。
第二物理虛擬人階段。在擬人的基礎上附加人體各種組織的物理學信息，如強度、抗拉伸及抗彎曲係數等，使幾何數位化虛擬人體現物理學性質，構成物理虛擬人。在這一平台上可開發諸如醫用鋼板、各種骨折內固定器械、介入器械、人工器官（如人工關節、人工喉、人工內耳等）。由於物理學信息與幾何信息的複合體具有龐大的數據量，整個人體的物理虛擬人在技術上和數據採集上有較高的難度，超出了目前科技發展的水平。因此，不同學科根據需要集中對人體局部或器官進行物理虛擬，如：虛擬膝、髖關節，虛擬喉等，用以開發出人工關節、人工喉、人工心臟等實用軟體。
第三生理虛擬人階段。將生命科學研究的成果數位化，賦加到幾何人體，這種虛擬人可以反映生長發育、新陳代謝、重現生理病理的有關規律性演變。生理虛擬人是數字虛擬人研究的最終目標，近期不可能完全實現，只能逐漸完善。但有望在不久的將來實現局部器官的生理虛擬，如將心臟的生理功能信息附加在幾何和物理虛擬心臟上，在這一虛擬心臟平台上，既可模擬各種心臟手術，又可模擬各種藥物對心臟的作用，從中篩選最佳手術方式和最佳用藥劑量、給藥方式，進行藥效對比等一系列試驗。當前我國在這個領域的研究工作已經解決了虛擬人的若干關鍵性技術問題，在人體建模基礎數據積累上，提供了部分數據資料，但是這些數據的典型性、代表性、合理性和適用性，都有待於在實際套用時進行校正和檢驗。作為有著13億人口、50多個民族的大國，應當為不同人群、不同種族、不同年齡、性別的群體，建立較有代表性的人體模型，這需要一定的周期，需要大量生命科學與信息科學專家聯合攻關，才有可能逐步完善，打造出具有生命活力的虛擬人。
中國女虛擬人誕生過程
在第一軍醫大學一間普通的研究室里，由中國工程院院士、第一軍醫大學鍾世鎮教授帶領下的研究小組日夜奮戰起來。按照香山會議確定的計畫，我國虛擬人的切片厚度精確到0.1毫米（美國男女虛擬人分別是1.0、0.33毫米）。
0.1毫米的切削精度是世界上少有的，給工作人員帶來了問題，為了保證切片的厚度該採用哪種刀具呢？研究人員選中了哈爾濱刀具廠的產品。
當研究小組向哈爾濱刀具廠訂做特製刀具時，廠家卻犯難了：他們的刀具廣泛套用於機械加工（如鋼材切割刀），但從來沒有用來切過人體。鋼材密度均勻，而人體有骨頭、肌肉、皮膚等密度不同的軟硬組織。這樣複雜的切割對象刀具廠還是頭一次遇見，廠家克服困難，精心為研究小組提供了三套刀具，回廣州調試並“試用”。
研究人員先拿一個西瓜“試刀”，將其切成薄薄的細片，見識了刀具的“軟功”；再對紐西蘭大白兔進行切片試驗，結果發現當兔子被急凍冷藏後肢體僵硬，切片效果不錯，甚至可以達到0.02毫米的切削間距精度，這意味著人體的切片可以由預期的16600片增加到83000片。但由於受到計算機儲存和運算能力的限制，研究小組決定還是按原計畫的厚度切削。
冷凍機重5噸，是佛山製造的，有一間房子那么大，上面裝有切割設備。屍體平時就“站立”在這裡，需要切割時，就向上升起，切割完又下降至冷凍室。
選擇標本
2002年4月一名28歲的湖南籍漢族健康男子死亡，沒有任何傳染病和代謝疾病，身高1.66米，體重58公斤，沒有任何傳染病和代謝疾病，具有健康國人的代表性。研究小組從20名自願捐獻遺體的志願者中篩選出他作為中國虛擬人計畫的屍體標本，取名為“中國虛擬人Ⅰ號”。而美國虛擬人原型曾在15歲時手術切除右睪丸，21歲時切除闌尾，38歲時拔過一顆牙。韓國虛擬人原型則是一位死於淋巴瘤的65歲老人。由於美韓均對屍體標本使用了過量福馬林灌注，屍體都出現了不同程度的腫脹變形，採集的數據與原型都存在著偏差。我國虛擬人原型作為“標準中國人”，失真度小，更有套用價值。
人體血管塑化標本
血管塑化
完成虛擬人的建構，第一步就是對標本進行切片處理。研究人員使用藥物對其全身組織進行固定，使用明膠、硃砂、澱粉進行動脈的顯色和填充，這就是由鍾世鎮院士提出的血管鑄型技術——通過給屍體動脈灌註明膠、硃砂和澱粉，使動脈呈現紅色，使之很容易和靜脈區分。
這一技術利用人體動靜脈回流的原理：人死了動脈內的血管是空的，而靜脈內填滿了黑色的淤血。把紅色的“塑膠液體”灌注入動脈，那么人體所有動脈就會呈現出紅色，而靜脈是黑色的。一黑一紅，在電腦讀取切片數據時就很容易分辨出動脈和靜脈了。這項技術絕對是世界獨有的。美、韓現有虛擬人的血管動、靜脈並沒有區別出來，也就是說，他們在對虛擬人進行圖像分隔時只能看到骨骼、肌肉和臟器，而無法分清動脈和靜脈血管。就以外科手術上特別重要的動脈和靜脈而言，美國的血管識別，目前仍依靠解剖學專家人為識別後，再用計算機圖像勾邊處理。這種依靠經驗為主的識別方法，在準確度和科學性上難免存有缺陷。
而我國的虛擬人顯得更加“有血有肉”，動脈和靜脈區別分明，就連細小血管都清晰可見。如果在虛擬人身上做模擬手術，醫生就可以清楚地分出動、靜脈，知道哪根大血管不能破壞，對手術有重要指導意義，特別是外科手術虛擬時更為突出。
攻克血管模型這個堡壘的信心來自負責主持切片建模的第一軍醫大學的鐘世鎮院士。78歲的鐘院士花了幾十年的時間掌握了人體血管鑄型技術，能把血管標本分離出來，做出三維立體的管道模型。這項技術與計算機技術相結合，可能會彌補現有可視人血管顯示不充分的缺陷，使中國可視人達到國際先進水平。
屍體標本經過血管塑型處理後，放置在零下70攝氏度的冰庫里儲存以保證屍體的硬度，便於日後切削。
為了高質量完成虛擬人數據採集，科研人員選擇了一個地下室作為數據切削採集的場地，屏除了影響切削精度的地面震動和雜亂的電子、電磁干擾，保護了圖像信息的完整性。
普通的人體切片標本，數位化虛擬人需要切片的精度將達到0.1毫米左右，然後再對剖面用高精度數位相機進行攝影，最後疊加數據，建立人體立體模型。
構建數字模型
然而，我們首先看到的卻是女性虛擬人的搶先誕生。中國虛擬人Ⅰ號哪去了？難道是切削失敗？首都醫科大學教授羅述謙介紹，男虛擬人計畫推後是從保證質量考慮的。負責開發海量儲存系統（計算機系統）的單位說，目前，系統最多只能容納切削精度為0.2毫米的虛擬人數據集，這與開始構想的把“男Ⅰ號”切削精度定為0.1毫米有距離。這意味著把男性標本切出來後無法裝進電腦。而且在此之前，重慶第三軍醫大學已經切割了一個切面比較厚、但不夠均勻的男性虛擬人，已經初步有了關於男性虛擬人的數據。女性虛擬人數據缺乏，即使在國外，也只有美國完成了一個女性虛擬人的資料庫。所以，在綜合考慮多方面因素後，研究小組改變了原來的計畫，決定先切女的。中國虛擬人Ⅰ號屍體標本完好地保存在醫院特製冷庫內，切削工作已暫時停止。在此前，已對屍體標本的頭、心臟和腎臟3個部分進行了切削，並構建了首批數據集。2005年4月完成“中國虛擬人男Ⅰ號”的數據採集，得到9215個整體人切片資料。
我國首個女虛擬人（“中國虛擬人Ⅱ號”）原型是一位身高1.56米的19歲少女，廣西人，2001年在廣東因誤食毒蘑菇而急性死亡。專家們認為雖然她不是一個健康人，但由於是急性死亡，骨骼身體結構保持完好，加上年紀很輕，生殖器官功能完全，是一個條件很不錯的標本。
2002年年底，研究小組決定對其進行切割。研究人員最終採用了兩種刀具：“粗刀盤”去除屍體的包埋材料，“精刀盤”進行屍體橫斷面的切削。動刀時，直立的屍體從冰庫頂部推出，冰庫上方的刀具每鏇一圈，就切出一個人體切片。但是大家不會看到八千多片的人體橫斷面標本，因為像紙一樣薄的人體切片在刀子鏇轉時已經變無法辨認了。要獲得這幾千個人體切片的資料，必須每切一片，就對餘下的屍體橫斷面拍照收集該橫斷面的資料。
我國虛擬人標本的切削，採用的是直立式。美國、韓國都採用躺臥式，造成了標本的頭部、背部、臀部和腿部等被壓成扁平失真狀態。我國科學家克服直立式切割帶來的不便，保證了人體建模接近正常人體形態。
2003年2月18日17時18分，我國首例女性虛擬人數據集在第一軍醫大學構建成功。標本原型在零下70攝氏度冷凍後橫向切成8556片，每片厚度為0.2毫米。此時國人萬分激動，中國首位女虛擬人誕生指日可待。媒體大肆渲染，稱中國虛擬人提前面世，確切地說，虛擬人的數據集的建立還只是萬里長征的開始，虛擬人的誕生還有賴於資料庫的建立。拿到這一接力棒的是首都醫科大學生物醫學工程系教授羅述謙領導的研究小組。
2003年3月3日，研究小組向外界宣布，具有中國人生理特性的女虛擬人初步完成了三維重建。
人體頭部標本
後期處理
羅教授領導的研究小組根據第一軍醫大學拍攝下的人體切片數字圖片，將這些斷層數據通過專門的三維軟體進行信息化處理，在電腦中組建出三維人體圖像。這項工作更能體現虛擬人研究的特點———生物學與信息技術的緊密結合。這裡完全沒有了前期工作的“刀光血影”，研究人員更像是三維圖像的工作者，他們個個是醫學專家，同時又精通信息技術。
在這些“多面手”的晝夜奮戰下，女虛擬人已經恢復了皮膚、外觀、骨骼、盆腔、卵巢的建構。將來女虛擬人的肌肉、五臟六腑等主要器官都會逐漸恢復。2003年5月份，有關數據在網際網路上公布。
自2003年3月原第一軍醫大學完成了國內首例女虛擬人的數據採集，獲得8556個人體切片資料後，南方醫科大學至今已經完成了兩男一女以及一女嬰共四個數字人體的數據集，我國成為繼美國和韓國後，第三個擁有本國虛擬人數據集的國家。這四個數字人，最精細的是“數字人男一號”，擁有9200個平面切片，照片解析度達到2200萬像素。我國女虛擬人總數據量已經達到了149.7GB，相當於750億漢字的存儲量。
中國的虛擬人計畫在短短一年多的時間裡完成了國外三四年走的歷程。“中國數字人”與美國、韓國相比，有20多項創新，最明顯的是首次將血管鑄型技術套用於“數字人數據集”的建模。美、韓數字人只能看到骨骼和肌肉，而我國數字人能清晰地看到血管。中國的“虛擬人”具有標準人體選取和屍體處理、人體標本切片精密度、首創人體結構染色三大技術優勢。
不過這些還遠遠不夠，中國虛擬人計畫還不能畫上句號。虛擬人分為“虛擬可視人”、“虛擬物理人”和“虛擬生物人”三個階段。目前，我國僅僅是踏出了“虛擬可視人”的第一步。
虛擬人的研究將大大推動中國的醫學技術發展，為13億人民提供更好的醫療服務。
人體神經標本
女性人體標本
人體手臂血管塑化模型
人體斷面彩色照片
向為醫學研究獻身的人士致敬！
虛擬智慧型人
“虛擬中國人”計畫的青年科學家、中國科學院自動化研究所研究員田捷教授二十八日稱，中國“虛擬智慧型人”基礎研究目前已獲得重要進展，他領導的研究小組通過實驗對人的情感反映機理進行研究，結果顯示人的情感過程存在性別差異。
田捷二十八日接受本社記者專訪時透露了上述信息。他介紹說，杏仁核是人大腦整體結構中的情感中樞，其領導的研究小組利用特殊設備，通過實驗研究不同性別在內源和外源刺激下杏仁核的不同反應，目前已有八名健康男性和九名健康女性參與實驗，他們在實驗中執行兩個任務：一是觀察具有悲傷及中性表情的圖片；二是回憶兩件發生在六個月之內、能引起強烈情緒的具體事件。實驗得到的數據分析表明，男性對外源性刺激比較敏感，而女性對內源性刺激更加敏感。
田捷說，“虛擬人”包括“虛擬解剖人”、“虛擬生理人”、“虛擬物理人”和“虛擬智慧型人”四個方面，情感反映機理研究為“虛擬智慧型人”的基礎領域，是在中國國家重點基礎研究計畫前期專項“虛擬智慧型人研究”和國家傑出青年基金項目支持下完成的。這一研究得出的初步結論非常有意義，其既符合女性抑鬱症發病率高的事實，也可以套用到抑鬱症、情感紊亂等臨床診斷和治療上。
前不久在美國召開的權威的北美放射學會年會上，中國科學家關於情感反映機理研究的成果備受關注，年會學術刊物還對該成果進行整版篇幅的報導。田捷稱，這足以說明，中國“虛擬人”技術雖起步晚且整體落後很多，但“虛擬智慧型人”方面的研究已與國際先進水平同步。
田捷表示，“虛擬智慧型人”作為“虛擬中國人”計畫的一個重要組成部分，今後將深入開展情感反映、表達機理方面的研究。他透露，他領導的研究小組近期一方面將不斷完善不同性別情感過程差異性的實驗研究，一方面還將通過系列實驗，針對東方人形象思維強、西方人邏輯思維強的特點開展其反映機理研究，同時對人的聯想功能進行相關表達機理的實驗研究。
價值
醫學
參考：有利於培養優秀外科醫生。過去要培養一個手到病除、技藝高超的外科醫生，都要通過師傅帶徒弟式的反覆實踐，在病人身上練習操作技術。現在有了虛擬人，就可以在電腦操縱的虛擬人體模型上培訓外科醫生。在動手術之前，也可以先在虛擬人的身上開刀，電腦上會顯示刀口斷層及組織斷面，為醫生制訂術前計畫提供科學參考。 腫瘤治療： 放射治療是目前治療腫瘤疾病的一個重要手段，但由於現在做放射治療的醫生只能憑經驗進行輻射量的調節，病人往往擔心在此過程中受到過量的輻射。現在有了虛擬人，醫生就可以先對虛擬人作放射治療，通過其身體的變化來測定實際輻射量的使用，最後再用到真正的病人身上。這樣就進一步提高了治療的安全性。有了“虛擬可視人”，人們可以事先準確模擬各種複雜的外科手術、美容手術，以及預測術後的效果，可以利用“數位化虛擬人”這一實驗平台，進行人造器官的研究、設計，改進和創新手術器械。在國防醫學上它的效果也是顯而易見的。比如說核子彈爆炸，原來我們都是在離爆炸地點2或3公里的地方放一群狗或者其它什麼生物，炸完後通過看對生物的損傷來推測對人體的損傷，這是不人道的。有了虛擬人就可以通過對虛擬人損傷的判斷來推測對人類的損傷。在前不久，我國發射的“神舟三號”飛船上，有關部門安裝了太空人的人體模型，上面加裝了各種感測器，為了取得人體在空間運行條件下的各種生理信息。如果有了“數位化虛擬人”則完全可以取代這些實驗性的人體模型，從而獲取更加準確和可靠的信息。甚至在體育運動中，虛擬人也有著廣泛的用途。通過對獲得冠軍的運動員在爆發力的一瞬間全身各個肌肉或骨骼的狀態的研究，教練員可以更好地訓練自己的隊員，使他們在關鍵時刻取得好成績。
製藥實驗
有了虛擬人，醫生和製藥公司就可以先在與病人身體數據一模一樣的虛擬人身上試驗新藥，醫生可以先將藥物影響數據輸入電腦，讓“虛擬病人”先試“吃”一下，電腦里的“虛擬病人”會顯示服藥後的生理反應，從而協助醫生對症下藥。這種方法可以提高用藥準確性和研製新藥及新藥上市的效率。相關實驗已經在美國開展。
軍事套用
虛擬人在軍事醫學上也很有價值。比如，可以用虛擬人來試驗核武器、化學武器、生物武器的威力。現在的核爆炸試驗都是利用動物進行。試驗前在離核爆中心的不同距離放置動物，核爆後再把動物收回來檢驗。有了虛擬人就可以直接拿她來做試驗。
