专访元化智能孟庆虎：翻遍机器人领域的每一块石头
2023年7月的南方医科大学深圳医院，一群人正在紧张围观一场手术。主刀医生是中国人民解放军总医院关节外科主任柴伟，此时，他正通过主控台操纵着一支机械臂，为一位83岁的高龄患者进行机器人辅助下的左侧全膝关节置换术。
现场围观的，则是来自北京积水潭医院、上海东方医院、香港大学深圳医院等近50家医院的资深骨科医生。大家的视线，始终不曾从这支装载着手术器械的机械臂上离开。随着柴伟主任的熟练操控，机械臂精准地完成膝关节截骨、假体植入等一系列动作。手术顺利完成，现场阵阵掌声。
这是第九届亚洲人工关节学会学术年会的一个会前演示，也是刚刚上市不久的元化智能首个全国产髋膝一体机骨科手术机器人系统在深圳的首次髋膝手术直播。
2023年4月16日，由元化智能完全自主研发的锟铻®全骨科手术机器人正式发布，凭借着独特的导航方案、软件系统以及核心零部件，实现了仅一台设备就可辅助完成髋关节和膝关节两个适应症手术。7月初，陆军军医大学张瑗教授一行将设备带入藏区，在平均海拔4000米以上的日喀则完成了多台手术，创造了全球海拔最高的机器人辅助关节置换手术纪录，也充分展示了这一手术机器人良好的运行稳定性以及在医疗资源相对匮乏的地区所能发挥的巨大作用。
而作为这一领先设备的原创研发者，元化智能实际上还仅仅是一家成立不到五年的年轻公司。
2021年3月，红杉中国领投了元化智能的A轮融资，并在后续的B轮融资中持续支持，是公司最早期的投资者之一。在红杉中国董事总经理徐强看来，元化智能率先在业内完成手术机械臂、导航系统和全部软件的自主研发，实现核心零部件国产化，彰显了其在国内骨科手术机器人领域具备的先进水平。
近日，红杉中国拜访了这家位于深圳的手术机器人公司，并与元化智能首席科学家孟庆虎做了深入的交流。在访谈中，孟庆虎分享了他一路走来对于科学以及创业的感悟。在他看来，充分的准备，加上“不急”的心态，或许是创业道路上必备的两个要素。
没有革命性的进展，只能属于跟跑，而我这个人就不喜欢跟着别人跑。
孟庆虎 | 元化智能首席科学家
翻遍手术机器人每一块石头
孟庆虎是加拿大工程院院士、香港工程师学院院士，目前任南方科技大学电子与电气工程系主任、讲席教授。在机器人领域，他是全球著名的学者。而元化智能实际上已经是他的第三次创业：致力于做出全球最优秀的专科医疗手术机器人。
决定做手术机器人，来源于一次孟庆虎与香港著名骨科医生梁国穗教授的聊天。
2001年，已经在加拿大工作近十年的孟庆虎决定回国，担任香港中文大学电子工程学系教授。彼时，已经在香港中文大学威尔斯亲王医院创办了矫形外科及创伤学进修培训中心的梁国穗，听闻孟庆虎是研究机器人领域的专家，便热情邀请他来看自己当时所使用的骨科手术机器人。
只是，已经辅助梁国穗医生完成多台手术的机器人，在孟庆虎看来却只是一台静态的定位装置。两人一拍即合：既然这不是，那何不一起做一台真正的骨科手术机器人？
此时的手术机器人还处于一个极早期的市场。日后大名鼎鼎的达芬奇手术机器人在前一年刚刚拿到FDA的认证，六年之后才被首次引入到国内，而国内更是没有成熟的产品，更不用说骨科专用的机器人。而梁国穗的另一个要求，更是让孟庆虎始料未及。梁国穗医生希望，如果要做，就要做出一款10万元以内的骨科手术辅助机器人，这样即便是县级医院，也可以负担得起。
要知道，在当时一台主流的手术机器人需要配备的导航仪就要50万港币。于是，在外采购零件进行攒机再进行调试改进的路径直接被宣告不可能，全部从头开始自主研发，成为了孟庆虎的唯一选择。
一般来说，一台手术机器人的组成至少包含三个核心部分：主控台，负责数据处理以及算法的运行；导航仪，负责信息获取以及导航跟踪；机械臂，则是定位工具，负责截骨等具体操作。孟庆虎选择先攻克的重点难题，是导航仪。
在导航仪的研发过程中，充分体现出了孟庆虎身上“不急”的特质。
从2002年一直到2012年，孟庆虎围绕着手术机器人导航仪前后做了四个大项目，从基础研究理论到试验再到样品，“将导航仪各个领域摸了个遍”，仅样机前后就做了7、8种，甚至中间围绕这一领域，还培养了三名博士生。
在此过程中，产业化与商业化从来不是孟庆虎的主要目标。“其实我从来没有想过今天攒一个东西，明天就到市场上卖，还是想要踏踏实实的做里面的科学。”孟庆虎的要求其实很明确：在降低成本的同时，各项技术参数要实现对于行业主流产品的超越。
对于导航仪来说，精度、刷新率、标记物数量、精准定位范围，都是关键的技术指标。而经过10年的探索，目前元化智能所自研的光学导航仪已经实现了对于国外同类产品的超越。
以刷新率为例。通俗的来理解，刷新率意味着导航仪可以在每秒内追踪到的运动次数，不管是手术器械的运动变化，还是患者的腿部抖动。刷新率越高，意味着导航系统的追踪能力越强。目前市场主流产品的刷新率一般为20、30、60Hz，而元化智能的自研导航产品则可以达到335Hz。
第二个要解决的，则是机械臂。
手术机器人通常配备一个或多个高自由度的机械臂，通过电脑算法处理，机械臂将外科医生双手的活动复制成为人体内相应的仪器细微运动，从而使得外科医生能够在较小的手术空间内流畅及精准地移动手术器械，因此机械臂的重要性毋庸置疑。
目前行业里所普遍采用的，是通用型的工业机械臂，前期元化智能也是如此。但随着临床试验中各知名医院骨科专家提出的要求越来越多，孟庆虎逐渐意识到，极限来了。
“不是我们的极限，而是机械臂的极限来了，比如刚度不够，比如反应速度慢，比如零重力补偿。”因此，自研骨科专用手术机械臂，又成为了摆在孟庆虎面向必须要攻克的一个难题。
“可以说，我们要翻遍手术机器人这个领域里的每一块石头。”
不愿做追随者
之所以喊出要“翻遍每一块石头”的口号，源于孟庆虎对于科学的执着。
作为科学家，孟庆虎本人在学术领域本就建树颇多。在加拿大维多利亚大学拿下电气与计算机工程系博士学位之后，孟庆虎在加拿大以助理教授的身份开始了教职，又用了8年时间做到了终身正教授，后来又当选为加拿大工程院院士。
孟庆虎的学术生涯也与机器人始终息息相关。1988年，孟庆虎在北京理工大学硕士研究生毕业，论文题目就是“机器人视觉及基于视觉的机器人控制系统”。1992年，美国学者Rus Taylor研发出了第一台真正意义上的骨科手术机器人ROBODOC，而这一年孟庆虎博士毕业，论文是“机械臂的力和位置自适应控制”。
在毕业之后，孟庆虎很快在Rus Taylor面前毛遂自荐。彼时Rus Taylor是机器人领域最权威期刊的主编，在帮助完成多次论文评审之后，孟庆虎凭借着出色的学术能力以及诚恳的工作态度赢得了Rus Taylor以及几位机器人领域国际大师的欣赏，并被推荐为多个国际顶级期刊的编委会成员和国际会议的组委会成员，与多位国际机器人领域的大师也成了忘年交。
这使得孟庆虎在机器人领域拥有着最权威的人脉资源以及最前沿的技术信息，也让孟庆虎不愿在技术上做追随者。
在创业之初将手术机器人的应用领域选在骨科也是出于同样原因。当时，达芬奇手术人机器已经瞄准了普外科，而孟庆虎认为，在这一领域自己最多也就能和达芬奇差不多，能做的不过是微改良，“没有革命性的进展，只能属于跟跑，而我这个人就不喜欢跟着别人跑。”于是孟庆虎选择了当时国内还没有一张证获批的骨科关节置换这一领域。
而与此同时，孟庆虎还始终在思考，如何才能在技术上寻求到真正有实质性的突破。其中一项技术在2023年初终于被研发完成，并且被孟庆虎认为是创业以来最具代表性的、具备“革命性进展”的技术：光声成像软组织导航。
所谓光声成像，指的是通过光和声来对要扫描的目标进行识别与定位，是一种纯物理学的方法，从而在术中实现此前必须要通过造影或是术前射线才能进行识别的传统手段。从技术原理本身来说，并不是一个非常前沿的理论，绝大部分人都可以理解，而真正核心的要素在于其背后的独到算法。只有将算法研究明白，才能真正将产品做出来。而这一技术所能带来的增益是显而易见的。
以常见的肿瘤切除为例。传统的癌症手术往往需要在术前通过MRI或CT等影像手段，帮助医生确认癌细胞的边界。但因为软组织的特性，真正手术中医生只能凭记忆和视觉来判断肿瘤的大概位置以及大小。为了保险起见，往往会多切除一些来确保切除干净。而采用光声成像软组织导航技术，则可以在很大程度上避免该问题——首先光声成像的精度更高，其次穿透性强，再结合自研的算法，就可以很明确地识别出细胞的差异性。“只要是跟正常细胞不一样的，我们都可以去识别出来。”这也避免了多切除组织给患者带来的额外的创伤。
默契的创业搭档
事实上也正是这种在科学上不愿居于人后的态度，使得元化智能的产品可以做到在市场中拥有独特的竞争力。
谈到元化智能这几年的发展，孟庆虎评价说：“首先是我们赶上风口了，并且我们在风口来临的时候，早就做好了准备。而更重要的是，有愿意陪伴我们一起腾飞的投资人与合作伙伴。”
孟庆虎眼中的首位完美创业搭档，是自己的妻子李艾俐。
在两个小时的访谈中，孟庆虎多次谈及自己妻子对于公司的重要。“她是能够独当一面的人，执行力非常强。如果要论军功章，我想她应得的比一半还要多得多。”
两人从十几岁的青年时期就相识，李艾俐陪伴孟庆虎走过了三段创业经历。
第一段经历是在上世纪80年代。彼时，孟庆虎在北京理工大学读研究生，还是学校英语俱乐部的负责人。李艾俐在北京的一家科学仪器设备公司工作。一次偶然的机会，北展打电话给孟庆虎请他帮助给一个科技展览组织翻译工作，因为有太多涉及科技的行业术语，所以专业的外语院校的学生并不能胜任这一工作。这项工作的报酬可观，也让孟庆虎第一次近距离地感受到商业世界是什么样子。于是很快孟庆虎凭借自己对于科学与行业的理解，就做起了科技仪器和设备的外贸生意，开启了第一段创业生涯。
第二段经历则是在孟庆虎海外求学期间。研究生毕业后，孟庆虎拿到了全额资助的自费出国留学奖学金，于是前往加拿大维多利亚大学读博。也是在此期间，李艾俐也随之前往加拿大。博士毕业后，孟庆虎进入高校担任教职，两人又开始了自己的第二次创业，主要做高端IT设备。
“很快我们做到了多伦多以西的Most Valuable Company。”孟庆虎回忆，同多年之后一样，当年也是孟庆虎主要负责技术，而李艾俐负责公司经营。而在当时，两人的经营理念开始更加成熟。“当年IT行业也像今天的机器人一样，属于万马奔腾，也是一个风口，并且日后几家大的公司在当时还没有完全形成对行业的垄断。我们只瞄准高端的服务器和工作站。因为不管是装一台1000块钱的PC，还是一台10000块钱的工作站，其实工序都是一样的，都需要显卡、CPU、内存、硬盘等，但配件和终端价格就不一样。所以在同样利润率下，我们选择做高端机型的利润会高出很多。”
而在多年之后，第三段创业元化智能的发展也显示出这样的逻辑。元化智能是首先将手术机器人的核心零部件进行完全国产化的企业，从而彻底杜绝了自己会受限于上游国际企业的隐患。
在孟庆虎看来，多年以来的高度默契以及两人明确的专长与分工，是在元化智能的创业过程中非常宝贵的优势。
而在A轮融资时接触到了红杉中国并成功地完成了融资，孟庆虎则认为是公司发展过程中的另外一件十分关键的事。
“2020年底，在朋友的引荐之下我们第一次与红杉的团队见面。第一次见完其实很有感触。说实话我们当时并不缺投资，也从来没有启用过FA机构，但红杉的团队在专业性、效率等各个方面都给我们留下了很深刻的印象。”回忆起与红杉的第一次见面，孟庆虎表示。
首先是专业程度。最初与元化智能对接的红杉中国董事总经理徐强本身就在创新型医疗器械领域有多年的从业与投资经验，对于手术机器人也是在数年之前就开始接触，因此很快就判断出来元化智能的技术特点与发展方向。而在效率方面，初次见面之后，红杉内部也很快安排了上会。红杉中国合伙人周逵到深圳出差，还专门到了公司，本来预计只预留了一个小时见面，结果一聊就是三个半小时。从2020年底第一次接触到2021年初完成投资，中间仅隔了一个春节。
更令孟庆虎印象深刻的，还是红杉中国医疗团队对于市场的理解。在进行融资时，尽管技术上已经非常成熟，但公司始终没有将产业化与商业化的问题正式提上日程，因此当红杉的团队提到一些市场相关问题，比如未来产品的定价、可能的用户时，才更真切意识到需要考虑这个事了。“这个是当时对我触动最大的，实际上等于是红杉在帮我们去梳理脉络。从那以后，我们的科研、产品定位等等，都会先把市场的因素综合考虑进去。”孟庆虎说。
而等到红杉中国真正投资之后，公司也更逐渐的感受到红杉中国在投后赋能上的承诺不仅仅是说说而已。
在公司需要招聘人力总监时，红杉中国的HR团队很快帮忙推荐人才库。在公司布局香港业务时，红杉中国也帮助链接了许多香港本地的基金会以及医疗资源。
“我们感受到的是，这可能就是专业团队与非专业团队的区别。”孟庆虎表示。