科技前沿

我國將開發(fā)“可燃冰”

我國計(jì)劃于2015年在中國海域?qū)嵤┨烊粴馑衔锏你@探工程。天然氣水合物因外觀像冰且遇火即燃，俗稱“可燃冰”，主要分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中。其甲烷含量占80%～99.9%，燃燒污染比煤、石油、天然氣都小得多，而且儲量豐富，全球儲量足夠人類使用1 000年，因而被各國視為未來石油、天然氣的替代能源。這個工程將有力地推動中國“可燃冰”勘探與開發(fā)的進(jìn)程，引發(fā)中國能源開發(fā)利用的“革命”。

消除艾滋病病毒現(xiàn)曙光

美國費(fèi)城研究人員首次發(fā)現(xiàn)一種方法，通過“削減”細(xì)胞，從人體細(xì)胞中完全刪除艾滋病毒。具體做法是通過一種叫做“Cas9”的DNA剪切酶和叫做向?qū)Ш颂呛怂岬哪繕?biāo)RNA鏈，捕獲病毒基因組，并移除HIV-1前病毒DNA。這種分子工具有希望作為一種治療型疫苗，為細(xì)胞配備核酸酶- RNA結(jié)合體，有效地治療艾滋病毒。

“最黑”材料 黑到無法看見

英國一家公司生產(chǎn)出了“奇異的、與眾不同的”物質(zhì)，非常之黑，以至于它能吸收幾乎所有的可見光，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。這種“超黑”涂層由碳毫微管組成，每個碳毫微管都只有人類頭發(fā)的一萬分之一細(xì)。它太黑了，以至于人類的眼睛無法理解看到的東西。

它的實(shí)際用途更為嚴(yán)肅，可讓天文照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡和紅外掃描系統(tǒng)運(yùn)行得更加有效。還會有一些軍事用途，不過該物質(zhì)的生產(chǎn)商英國薩里納米技術(shù)系統(tǒng)公司未被允許討論這方面的用途。

土衛(wèi)二極區(qū)發(fā)現(xiàn)大量間歇噴泉

美國宇航局的卡西尼探測器在土衛(wèi)二冰層下方發(fā)現(xiàn)了多達(dá)101處的間歇泉噴口，這意味著土星這顆“冰衛(wèi)星”上擁有更多的冰水成分，而且地下還有特殊的加熱機(jī)制，可以將冰層融化。科學(xué)家推測土星的潮汐力導(dǎo)致土衛(wèi)二內(nèi)部出現(xiàn)了熱源，并在表面較薄的位置噴發(fā)出來，結(jié)果就形成了攜帶微小冰顆粒物的間歇泉。

美國宇航局首次精確測量外星球

美國宇航局聯(lián)合開普勒望遠(yuǎn)鏡和斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡觀測系外行星，選擇開普勒- 93b作為系外行星實(shí)驗(yàn)室研究超級地球的調(diào)查對象。隨著觀測的深入，科學(xué)家終于確定開普勒- 93b的質(zhì)量為地球質(zhì)量的3.8倍，這樣就可以根據(jù)半徑和質(zhì)量計(jì)算出該天體的密度，并進(jìn)一步確定開普勒- 93b可能由鐵核心和巖質(zhì)構(gòu)成，和地球類似。

科學(xué)家邁克爾認(rèn)為，聯(lián)合開普勒望遠(yuǎn)鏡和斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡的觀測可以精確測量系外行星的基本參數(shù)，這為系外行星的觀測開啟了新的途徑，可進(jìn)一步縮小觀測上的不確定性。

科學(xué)家找到人類的『靈魂開關(guān)』

美國科學(xué)家穆罕默德·考貝西教授和同事在研究癲癇患者時，意外發(fā)現(xiàn)對大腦一個特殊區(qū)域進(jìn)行電脈沖刺激，能夠使患者進(jìn)入重復(fù)場景“睡眠狀態(tài)”。一旦停止對大腦刺激，將使患者脫離植物人狀態(tài)，同時，患者無法回憶剛才所發(fā)生的一切。這一研究發(fā)現(xiàn)了人類大腦中的“開關(guān)裝置”能夠幫助昏迷患者恢復(fù)意識。

磁懸浮“空中汽車”

以色列將建磁懸浮“空中汽車”，以解決城市擁堵問題。一條長500 m的高架軌道已經(jīng)在以色列航空工業(yè)公司園區(qū)投入建設(shè)，并向以色列首都特拉維夫延伸。已經(jīng)在很多領(lǐng)域被應(yīng)用的磁懸浮技術(shù)將再次派上用場，將可容納兩個人的吊艙懸掛在磁道。整個系統(tǒng)由電腦控制，未來可以實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)訂票，將為人類提供快速、安全、便捷、經(jīng)濟(jì)的新出行方式?！翱諝馄嚒钡乃俣瓤蛇_(dá)70 km/h。如果能夠成功實(shí)現(xiàn)商用，速度將提升到240 km/h。這項(xiàng)發(fā)明將為解決城市擁堵問題提供新思路。

新型陸艇：可翻越3 m高墻

美國海軍的新型兩棲登陸艇——超重型兩棲登陸艇（以下簡稱UHAC），采用兩條履帶，由數(shù)十個內(nèi)充空氣的泡沫塊構(gòu)成，提供在陸上和海上行駛時所需的推進(jìn)力。在水面上行駛時，泡沫塊履帶還可以充當(dāng)短槳；在陸地上行駛時，UHAC便和坦克一樣，可以穿過泥地和沙地等復(fù)雜地形，幾乎不會留下什么痕跡。

“植入設(shè)備”，聽上去似乎高大上，其實(shí)很常見，比如心臟起搏器、人工耳蝸等?，F(xiàn)在，科學(xué)家們的目光已開始從這些專注實(shí)用性的設(shè)備身上向酷炫科技轉(zhuǎn)移，如電子紋身、記憶芯片等。就像整容手術(shù)的流行是一個道理：手術(shù)出現(xiàn)最初是為了拯救生命，但是伴隨文明的發(fā)展，已開始轉(zhuǎn)向迎合審美與“面子”。

而如今，當(dāng)人們還在談?wù)摽纱┐髦悄茉O(shè)備會是下一個消費(fèi)熱點(diǎn)的時候，城頭已變幻大王旗，可植入設(shè)備已洶涌來襲。顯然，植入大軍已與可穿戴設(shè)備齊頭并進(jìn)，正成為科技弄潮兒的新寵。

整理|丙宸

當(dāng)人們還在討論谷歌眼鏡等可穿戴設(shè)備時，可植入設(shè)備已漸行漸近。皮下植入設(shè)備正收集被植入者的體溫等基本生物計(jì)量數(shù)據(jù)，并通過藍(lán)牙實(shí)時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；能恢復(fù)失明病患視力的視網(wǎng)膜植入等設(shè)備也紛紛揭開神秘面紗……

事實(shí)上，可植入設(shè)備愈來愈受到諸多研發(fā)人員的青睞。不過，可植入設(shè)備的價值還遠(yuǎn)不止于此，不僅在醫(yī)療領(lǐng)域，它在提升人類對外部世界感知能力層面也發(fā)揮著舉重若輕的作用。

可植入設(shè)備洶涌來襲

“左撇子”指南針：讓你不再迷路

當(dāng)我們在偏遠(yuǎn)的森林進(jìn)行探險時，除非我們失去信號，我們都能用智能手機(jī)給自己指路；但現(xiàn)在，隨著新一輪可植入設(shè)備的興起，我們也能利用一款嵌入身體內(nèi)的引導(dǎo)系統(tǒng)，在森林里暢通無阻，在享受戶外探險樂趣的同時也不用擔(dān)心迷路。

電子工程師兼分子生物學(xué)黑客布萊恩·麥考伊設(shè)計(jì)出了首款植入式指南針，他自己也是首名“吃螃蟹者”。這款名為“左撇子”指南針的工作原理是：將一個微型指南針封入一塊硅套內(nèi)，接著套上一個圓形的鈦外殼，隨后將其植入皮膚下。有一個超薄的細(xì)須露在外面，當(dāng)用戶面朝北方時，這一細(xì)須會被激活，輕微地刺激皮膚。

內(nèi)置耳機(jī)：溫度聽得見

明星里奇·李是使用磁鐵的先鋒。李在自己耳朵里植入的“隱形耳機(jī)”，不僅能讓他扔掉耳機(jī)，也能讓他聽得更遠(yuǎn)（至少比正常人要遠(yuǎn)），成功變身“蝙蝠俠”。

除此之外，李還打算把自己的微型無線系統(tǒng)同超聲波測距儀、溫度計(jì)等相連，從而讓其擁有類似于蝙蝠那樣“聽”距離的能力，不用觸摸就能感受到某樣?xùn)|西有多熱。李說：“這是第六感。另外，我也能探測到磁場和WiFi信號，這一設(shè)備大大拓展了我的感知能力?！?/p>

植入耳朵內(nèi)部的設(shè)備也改變了我們的生活。2013年6月份，3歲聾童格雷森·克萊姆普在美國北卡羅來納州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院的幫助下，接受了全美首例兒童輔助聽覺芯片植入腦干的手術(shù)，第一次聽見了聲音。

射頻識別芯片：密碼取代者

皮下射頻識別（RFID）芯片也已問世一段時間，研制者將其做成相應(yīng)的“小型膠囊”，并成功打入使用者體內(nèi)。這種小型膠囊長12 mm，直徑為2 mm，采用具有良好生物適應(yīng)性的SCHOTT 8625玻璃制作而成，基本不會與人體發(fā)生生物排斥現(xiàn)象。

這種膠囊內(nèi)置一種通訊芯片，能把近距離通信和射頻識別很好地結(jié)合在一起，能使用手機(jī)上的近距離通信標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)解鎖、傳輸名片等作用；與此同時，它也支持ISO14443A協(xié)議的射頻識別數(shù)據(jù)傳輸，可以用于刷門禁、啟動汽車等。研究人員表示，這種設(shè)備有望取代智能手機(jī)和平板電腦的密碼。

被稱為“RFID男孩”的阿馬爾·格拉福斯特拉是最早嘗試植入人體射頻識別芯片的“吃螃蟹者”。早在2005年，他就將類似的膠囊打入人體內(nèi)。他說：“最近的科技突破已經(jīng)讓這些芯片擁有了更大的存儲能力和其他潛能。有大約880個字節(jié)的存儲空間，是以前的97倍，因此，以前你只能存儲一個名字和一個電話號碼，但現(xiàn)在，你能存儲更多的內(nèi)容?！?/p>

“電子紋身”：讓你身體更健康

美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校的材料學(xué)家約翰·羅杰斯不僅是大學(xué)教授，也是生物電子學(xué)領(lǐng)域業(yè)界先鋒MC10公司的聯(lián)合創(chuàng)始人，MC10公司希望其研制的“電子紋身”不僅能采用不可見的方式“擴(kuò)展人的能力”，同時也能為我們的健康保駕護(hù)航，隨時監(jiān)測心率、血壓等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并實(shí)時傳遞給醫(yī)生或與智能手機(jī)綁定。該公司的下一個目標(biāo)是對“生物郵票”進(jìn)行改進(jìn)，以讓其能整合無線通信系統(tǒng)，這將使微型傳感器進(jìn)一步與現(xiàn)有的智能設(shè)備連接，引發(fā)新一輪的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。

無獨(dú)有偶，摩托羅拉公司于2013年也發(fā)布了一款臨時性的電子喉部紋身，其能與智能手機(jī)、平板電腦和谷歌眼鏡這樣的設(shè)備進(jìn)行通訊。而美國南加州大學(xué)的研究人員則希望能在未來2年內(nèi)對一款能恢復(fù)大腦損傷病患記憶能力的設(shè)備進(jìn)行測試，該設(shè)備的最終目的是治愈阿爾茨海默氏病。

外觀功能均在改善 創(chuàng)傷性小更安全

為健康保駕護(hù)航

可植入設(shè)備若能長足進(jìn)步，在健康保健領(lǐng)域必將大施拳腳?！盀槿藗兘】当ｑ{護(hù)航”，是可植入設(shè)備發(fā)展的策略重點(diǎn)。美國GlySens公司CEO、生物工程學(xué)家約瑟夫·盧西薩諾說：“我們希望給病人及其家庭提供一種設(shè)備，讓他們感覺不到設(shè)備的存在，但照樣可以得到疾病信息。

目前，可植入設(shè)備主要應(yīng)用于監(jiān)測心臟病、糖尿病患者以及高血壓患者的身體情況，監(jiān)測其心率、血糖濃度，提醒其按時服藥等方面。

大腦植入設(shè)備漸成焦點(diǎn)

科學(xué)家認(rèn)為，使用直接插入神經(jīng)系統(tǒng)的電子設(shè)備恢復(fù)或補(bǔ)充大腦功能的神經(jīng)義肢等大腦植入設(shè)備，不僅有望提高腦部深層刺激手術(shù)治療的效果，還有助于醫(yī)生治療更多種類的腦部病變，同時，還將改變我們感知世界、在世界上活動的方式。

目前有一種已經(jīng)很常見的植入設(shè)備被全世界成千上萬的帕金森氏癥患者采用，它將電脈沖發(fā)送到大腦的合適位置，激活控制運(yùn)動的一些神經(jīng)通道。一條細(xì)細(xì)的電極通過顱骨上的一個小開口插入大腦，并通過一條電線與皮膚下方的電池組相連，其效果是減輕甚至是消除震顫、運(yùn)動僵硬等突出的帕金森氏癥狀。

設(shè)備精密化 功能多樣化

伴隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，新時代的可植入設(shè)備，在技術(shù)設(shè)計(jì)上更加精密，功能更加多樣。其中，整合有微型電路的電子紋身，設(shè)備精密，有可能成為未來流行的保健監(jiān)視設(shè)備。

目前，保健監(jiān)視設(shè)備中的翹楚，當(dāng)屬美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校的材料學(xué)家約翰·羅杰斯研制出的“生物郵票”。該設(shè)備由超薄電極、電子元件、傳感器、無線電源和通信系統(tǒng)所組成，目前可以測量佩戴者的心率、皮膚的溫度、緊張度和水化作用的水平。

外觀趨于隱形 創(chuàng)傷性更小

在美國和歐洲很多國家，許多醫(yī)院禁止給人們植入類似的設(shè)備。主要原因是技術(shù)發(fā)展不成熟，人們對生物黑客們不信任，有人認(rèn)為植入設(shè)備會讓人不舒服。但是，許多科學(xué)家也承認(rèn)這些生物黑客也是公眾接受人工耳蝸和視網(wǎng)膜植入等新興技術(shù)的推動者。而且，這些新興技術(shù)在改善聽力和視力受損病人的病情方面，已經(jīng)取得了巨大的成功。射頻植入設(shè)備也被證明，在治療阿爾茨海默氏病方面具有非常大的潛能，而且，其用途還不止于此。

這些轉(zhuǎn)變應(yīng)該歸功于技術(shù)進(jìn)步和發(fā)明者們的身體力行，新型植入設(shè)備的創(chuàng)傷性更小。

例如，美國麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員研制出了一種結(jié)合壓電傳感器和聲音轉(zhuǎn)換芯片的新型假耳，這款設(shè)備采用智能手機(jī)或特殊設(shè)備能在幾分鐘內(nèi)為假耳無線充電，使佩戴者在旁人眼中與正常人無異。

可植入設(shè)備可否讓人體擁有“超能力”

隨著可植入設(shè)備的技術(shù)進(jìn)展，人們對它的期待已經(jīng)不僅僅以醫(yī)學(xué)為目的，人們希望通過它提升對于外部世界的感知能力。但事實(shí)上，當(dāng)下醫(yī)學(xué)的要義依然是幫助疾病患者解決問題，而不是為了突破人作為生物體的自然屬性。普通受眾在面對可植入設(shè)備時還需要更為理性的價值判斷。

事實(shí)上，智能型植入式設(shè)備早就被看作是未來重要的醫(yī)療技術(shù)之一，而受到諸多研發(fā)人員的青睞。顯然，可植入設(shè)備的價值還遠(yuǎn)不止于此，不僅僅在醫(yī)療健康領(lǐng)域，在提升人類對外部世界的感知能力上它也將發(fā)揮更大的作用。不過，質(zhì)疑的聲音也伴隨著它，這種帶有“侵入性”的高科技究竟能走多遠(yuǎn)、應(yīng)該走多遠(yuǎn)？

醫(yī)療技術(shù)面臨新革命

近年來，生物醫(yī)學(xué)工程師一直在研究小型的、可植入的監(jiān)測設(shè)備，從人體關(guān)鍵部位或血液中，以無線方式向體外接收設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。例如，美國GlySens公司研制了一種植入式新型葡萄糖傳感器，可向數(shù)百萬糖尿病患者提供無線檢測系統(tǒng)。這種設(shè)備可以持續(xù)監(jiān)測患者的皮下葡萄糖水平，而監(jiān)測結(jié)果可以反映血糖濃度。

生物醫(yī)學(xué)工程師認(rèn)為，如果內(nèi)臟器官的無線監(jiān)測設(shè)備與具有柔韌性、形狀可變的設(shè)備相結(jié)合，醫(yī)生和病人就能實(shí)時獲得多種疑難病癥的信息。尤其是心臟病、糖尿病等慢性病患者，能因此得到更好地監(jiān)護(hù)。

事實(shí)上，目前研究人員已經(jīng)發(fā)明了一種輕薄而柔韌的設(shè)備，可以像假紋身一樣貼在皮膚上或植入皮下組織。摩托羅拉公司研發(fā)的“電子紋身”由超薄電極、電子元件、傳感器、無線電源和通信系統(tǒng)所組成，可以測量佩戴者的心率、血壓、皮膚的溫度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這些指標(biāo)都有助于專業(yè)人員跟蹤佩戴者的健康指標(biāo)。

尤其讓人們激動興奮的是，能恢復(fù)失明病患視力的視網(wǎng)膜植入設(shè)備。該設(shè)備由一個小的視頻攝像機(jī)、發(fā)射眼鏡、影像處理單元（VPU）和植入型視網(wǎng)膜假體（人工視網(wǎng)膜）組成，取代視網(wǎng)膜退化細(xì)胞的功能，并改善患者對圖像和運(yùn)動的感知能力。VPU會將視頻攝像機(jī)的圖像轉(zhuǎn)換成電數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)饺斯ひ暰W(wǎng)膜上。

關(guān)鍵技術(shù)還有待突破

盡管可植入設(shè)備作為當(dāng)下最熱門的生物工程技術(shù)之一，吸引了諸多目光，但作為一名業(yè)內(nèi)的科研工作者，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所研究員、生物醫(yī)學(xué)信息檢測與處理研究室主任沙洪在接受采訪時，所表現(xiàn)出的則是對這項(xiàng)技術(shù)謹(jǐn)慎的態(tài)度。他表示，可植入設(shè)備仍面臨關(guān)鍵技術(shù)的難題，首先就是供電問題。

自從1958年第一個永久起搏器被植入后，可植入醫(yī)療設(shè)備的制造商就在不斷嘗試為其產(chǎn)品提供電能的各種方法。如今，不可充電的鋰電池較為普遍地應(yīng)用在心臟病和神經(jīng)源性疾病的移植設(shè)備中，一般能夠提供7～10年的使用時間，已經(jīng)屬于比較“長壽”的了。沙洪認(rèn)為，除非在生物電池領(lǐng)域獲得突破性的進(jìn)展，否則植入式設(shè)備始終無法真正永久、可靠地工作。

不僅如此，他還表示，體內(nèi)植入式的電極、傳感器等對人體而言終究是異物，它們面臨被身體組織吸附的風(fēng)險，一旦被包裹就有可能導(dǎo)致設(shè)備功能失效。沙洪舉例，金屬質(zhì)地的人工心臟瓣膜植入人體以后，血小板會自然聚集到瓣膜周圍，導(dǎo)致人工材料毀壞，患者必須終身抗凝；深部腦刺激電極在植入神經(jīng)髓鞘后，會慢慢遭到周圍結(jié)締組織的“腐蝕”，刺激強(qiáng)度會逐漸減弱，電流要求逐步增加，否則刺激就會無效。

“即便植入式設(shè)備可以記錄人體的一些生化指標(biāo)、生理參數(shù)，但想要作為疾病診斷、治療的依據(jù)，其可信度如何還不得而知?！鄙澈樘岬?，心臟疾病、高血壓等并不是單純依靠幾個生理參數(shù)就可以簡單判斷的，疾病的診斷需要一個綜合評價系統(tǒng)，包括多項(xiàng)生理參數(shù)、家族史等，設(shè)備數(shù)據(jù)分析、處理的智能化程度尚無法替代醫(yī)生。

當(dāng)然，他也坦言，自檢式的醫(yī)療設(shè)備的主要作用是提供日常監(jiān)測和預(yù)警，并非要取代醫(yī)院就診，但對普通老百姓而言，由于普遍缺乏醫(yī)學(xué)生理學(xué)的知識，對于生化指標(biāo)、生理參數(shù)的理解欠缺，也容易出現(xiàn)誤讀。因此，他認(rèn)為，這類設(shè)備的普及也有賴于全民醫(yī)學(xué)素養(yǎng)的提升。

人類是否真正的需要這種“超能力”

隨著可植入設(shè)備的技術(shù)進(jìn)展，人們對它的期待已經(jīng)不僅僅以醫(yī)學(xué)為目的，人們希望通過它提升對于外部世界的感知能力。例如那些科學(xué)狂人們嘗試過的植入式的指南針、植入式的隱形耳機(jī)、植入式的無線射頻識別芯片等。也許有一天，人類即便老去也不會耳聾眼花，相反，通過植入傳感器，人類能夠擁有“千里眼”“順風(fēng)耳”，不必觸摸也能感知物體的溫度。

再如摩托羅拉公司正在研發(fā)的電子藥丸，用戶可以將含有內(nèi)置微型芯片的藥丸直接吞服下去，然后利用胃酸發(fā)電產(chǎn)生一定的體內(nèi)信號，將整個身體變成密碼。這意味著，人類將擁有“超能力”，在觸摸手機(jī)、電腦、大門和汽車時，個人身份信息就會得到驗(yàn)證。

在一些人看來，未來使用植入設(shè)備就和使用手機(jī)一樣司空見慣。

“但事實(shí)上，當(dāng)下醫(yī)學(xué)的要義依然是幫助疾病患者解決問題，而不是為了突破人作為生物體的自然屬性。”沙洪指出，可穿戴設(shè)備或者是可植入設(shè)備的作用有些被有意無意地夸大了。

“在目前的科技水平下，醫(yī)用植入式設(shè)備還只能作為一種臨時性的手段應(yīng)用，而且主要是針對一些特殊人群。除了疾病患者，還有宇航員、軍人、運(yùn)動員等，他們有的是受到環(huán)境的限制，無法隨身佩帶大型的體外監(jiān)測設(shè)備，有的則需要更為精確的生理參數(shù)。”總之，沙洪認(rèn)為，普通受眾在面對可植入設(shè)備時還需要更為理性的價值判斷。

北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院社會科學(xué)系副教授張新慶認(rèn)為，可植入設(shè)備如果從醫(yī)療目的推廣到非醫(yī)療目的，一定程度上是呼應(yīng)了市場的需要，既滿足一部分人的好奇心或者是特殊需要，又能為生產(chǎn)企業(yè)帶去收益。

“但是，一項(xiàng)新技術(shù)一旦擴(kuò)大最初的人群適用范圍，就需要考慮它的社會影響。技術(shù)往往有自身發(fā)展的邏輯，但社會不能完全任由技術(shù)發(fā)展?！睆埿聭c說，“可植入設(shè)備如果只作為醫(yī)療器械在醫(yī)院使用，其擁有一套成熟的使用規(guī)范和監(jiān)管措施，可一旦它作為一種商品可供市場上的消費(fèi)者購買使用，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、適用范圍和監(jiān)管措施必須同步，不能滯后。畢竟，普通消費(fèi)者并不清楚可植入設(shè)備的侵入性究竟會對人體產(chǎn)生怎樣的影響，是否存在潛在的風(fēng)險。”

可植入設(shè)備需克服“排異”

微芯片是核心 難更換才是最關(guān)鍵

“可植入設(shè)備是指需要通過手術(shù)植入人體或動物體內(nèi)的電子設(shè)備，如心臟起搏器，人工耳蝸，腦刺激器，動物標(biāo)簽等。”清華大學(xué)微電子學(xué)研究所集成電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)室主任張春表示，與可植入設(shè)備有所不同，可穿戴設(shè)備是指便攜式的、用來采集人體的心跳、血壓、心肺音等生理參數(shù)，或進(jìn)行交互的電子設(shè)備。如手腕式的血壓計(jì)、計(jì)步器、谷歌眼鏡等。

用中國科學(xué)院聲學(xué)研究所副研究員郭志川的話來說，可植入設(shè)備相對于可穿戴設(shè)備的區(qū)別是，可植入設(shè)備一般會植入到生物體組織內(nèi)部；而可穿戴設(shè)備則便于攜帶，即“可穿戴設(shè)備可直接穿在身上，或是整合到衣服或配件上”。

可植入設(shè)備根據(jù)相應(yīng)功能，主要由傳感器、芯片和精密機(jī)械部件組合而成。而微芯片幾乎是所有可植入設(shè)備必備的元件之一。

與消費(fèi)電子類產(chǎn)品不同，由于對安全性、可靠性以及集成度等方面的特殊要求，可植入設(shè)備的微控制芯片一般不會采用市場上通用的商用微處理器，而是會專門為此研發(fā)定制芯片。“以胃電刺激器為例，微控制芯片能在特定的時間，輸出一定頻率和幅度的電脈沖，刺激胃部肌肉收縮，抑制胃的蠕動，使患者有飽感，從而減少食物的攝入量，達(dá)到減肥的效果。”張春表示，微控制芯片還可以接收來自體外的無線電遙控命令，改變刺激脈沖的參數(shù)和發(fā)放時間，從而適應(yīng)不同的患者和不同治療階段的需求。

可植入設(shè)備一旦出現(xiàn)故障和危險，只能通過手術(shù)取出更換，會給患者造成較大的創(chuàng)傷。更何況，一些可植入設(shè)備，例如人工耳蝸，植入后會和人體組織結(jié)合在一起，所以是不易更換的。因此，可植入設(shè)備在整個生命周期內(nèi)都不能出現(xiàn)故障，所以對可靠性、安全性有極高的要求。

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最高端 健康功能最受益

“應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的可植入設(shè)備是生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的前沿高端產(chǎn)品?！敝袊镝t(yī)學(xué)工程學(xué)會理事長、北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院院長樊瑜波舉例說，例如大家熟悉的心臟起搏器、腦神經(jīng)刺激器（也稱為腦起搏器，用于治療帕金森綜合征或其他運(yùn)動障礙，治療腦部病變等）、人工耳蝸、迷走神經(jīng)刺激器等，均已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)生活中普遍應(yīng)用。

“心臟起搏器是可植入設(shè)備中較為重要和成功的應(yīng)用之一，目前在國內(nèi)外已經(jīng)非常廣泛?！狈げū硎?，目前，在世界范圍內(nèi)，美國美敦力起搏器所占的市場份額最大，而國內(nèi)在這方面做得比較好的企業(yè)是北京樂普醫(yī)療。

樂普醫(yī)療總經(jīng)理蒲忠杰曾表示，公司的腎動脈射頻消融導(dǎo)管仍處于臨床研究，而雙腔起搏器自2013年8月開展臨床試驗(yàn)后已接近完成。對于雙腔起搏器，蒲忠杰介紹，該產(chǎn)品是樂普醫(yī)療子公司秦明醫(yī)學(xué)的研發(fā)重點(diǎn)。“目前國內(nèi)涉及心臟起搏器的手術(shù)一年有5～6萬例，其中使用一半以上的產(chǎn)品是雙腔起搏器，平均價格在5萬元左右。”他說，隨著國產(chǎn)品牌的推出，產(chǎn)品價格將向下調(diào)整。

謹(jǐn)慎面對可能性難題 樂觀看待未來前景

可植入設(shè)備作為當(dāng)下最熱門的生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)之一，但仍有不少專家表現(xiàn)出謹(jǐn)慎并樂觀的態(tài)度。

“制約可植入設(shè)備發(fā)展的首先是技術(shù)問題。”張春表示，就拿核心元件微芯片來說，一些芯片的設(shè)計(jì)，其實(shí)只是一種“無源芯片”，即一般情況下不需要能量，它只是一個信號的載體，只有當(dāng)附近的儀器對其進(jìn)行掃描時才能發(fā)出相關(guān)信息?！耙霃V泛地使用這項(xiàng)技術(shù)，還必須研制出能夠?qū)⑷梭w能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾娫醇案呖萍夹酒怪軌蚝瓦h(yuǎn)距離設(shè)備交互數(shù)據(jù)。此外，未來是否真的可以研制出更多的‘有源芯片’，可隨時向外界發(fā)出信息，這也是研究者們需要攻克的主要技術(shù)難題之一。”張春說。

不過，盡管面臨重重困難，可植入設(shè)備的發(fā)展前景依舊光明?！皬奶岣呱钯|(zhì)量以及人機(jī)交互的效率和便利性出發(fā)，可植入設(shè)備在未來的應(yīng)用前景也十分廣闊?！睆埓罕硎?，電子科技發(fā)展的最終目是為了改善生活質(zhì)量。在常規(guī)的藥物治療無法治愈疾病時，采用可植入設(shè)備就是必需的手段了。

“可植入設(shè)備的未來潛在應(yīng)用主要還是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。”郭志川表示，但這項(xiàng)技術(shù)未來的發(fā)展和應(yīng)用前景，不僅僅取決于技術(shù)突破，還取決于公眾對這一新興事物的接受程度，及對其潛在風(fēng)險的認(rèn)識。

或許有一天，人們即便老了也會“耳聰”“目明”，不必觸摸也能感知外界的溫度；或許你在家中小區(qū)，揮揮手就能鎖上自己房門，搖搖頭就能將愛車從地下車庫駛出，眨眨眼就能在家中傳送辦公文件……

安全及“倫理”問題引爭議

生物障礙

植入設(shè)備，需要通過手術(shù)植入體內(nèi)，安全問題一直備受關(guān)注。

目前來看，唯一可行的選擇便是在顱骨上鑿出小孔，然后將鉛筆芯一樣細(xì)長的電極插進(jìn)去，讓它們進(jìn)入大腦深處的目的地。但這有可能造成感染，因?yàn)殡娋€是通過皮膚伸進(jìn)去的；也有可能造成腦內(nèi)出血，帶來破壞性的、甚至是致命的后果。致力于為可穿戴設(shè)備提供心電及腦電解決方案的“神念”公司研制的讀取腦電波的盔帽等外部設(shè)備不存在這些風(fēng)險，但由于它們的傳感器離單個神經(jīng)元太遠(yuǎn)，有效性顯著降低，這也是可穿戴設(shè)備與植入設(shè)備相比的不足之處。

另外，有效的腦機(jī)接口必須是直接接入大腦，采集小群神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生的信號，但還沒有誰知道怎樣生產(chǎn)出能夠長時間采集同一群神經(jīng)細(xì)胞信號的設(shè)備，其中有部分是力學(xué)問題：每當(dāng)你走動的時候，大腦就會在顱骨內(nèi)來回晃動，植入設(shè)備一毫米的移動，都會造成差之毫厘、謬以千里的后果。

病毒風(fēng)險

英國科學(xué)家馬克·賈森博士把一塊感染了計(jì)算機(jī)病毒的芯片植入自己皮下，這塊芯片本來可以開啟他實(shí)驗(yàn)室的安全門，以及為手機(jī)解鎖。正如他預(yù)料的，當(dāng)芯片與安全門之間無線傳輸數(shù)據(jù)的時候，實(shí)驗(yàn)室安全系統(tǒng)也被染上了病毒。這樣，當(dāng)其他同事刷卡進(jìn)門的時候，病毒可能就會再感染他們的卡，并在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間傳播開來。

這個嘗試證明，未來隨著植入人體的電子設(shè)備，包括起搏器等醫(yī)療設(shè)備的增多，它們遭到來自其他植入設(shè)備攻擊的風(fēng)險也越來越大。當(dāng)植入設(shè)備發(fā)展到可以存儲并處理數(shù)據(jù)、并相互通訊的時候，病毒就可以像在普通計(jì)算機(jī)之間一樣，在這些植入設(shè)備間傳播開來，甚至可以讓植入設(shè)備完全喪失功能。所以，保護(hù)這些設(shè)備安全的技術(shù)理應(yīng)得到相應(yīng)的發(fā)展。

有專家指出，植入設(shè)備之間相互傳播病毒的可能性的確存在，特別是功能強(qiáng)大的、可編程可存儲的設(shè)備。然而，相對于植入設(shè)備帶來的便利性來說，這可能是不得不付出的代價。有計(jì)算機(jī)就會有計(jì)算機(jī)病毒，就像用菜刀也總會有割破手的危險一樣，我們并不能為此因噎廢食。

殘留物隱憂

專家表示，植入設(shè)備必須無毒并具有生物相容性，不至于引起免疫反應(yīng)。有科學(xué)家似乎已經(jīng)想到了解決辦法，研制出了可在體內(nèi)降解的植入設(shè)備。

美國西北大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種可植入人體內(nèi)的電子設(shè)備，可根據(jù)設(shè)計(jì)程序自行降解并被體液無害吸收，有助于醫(yī)生監(jiān)測病人身體內(nèi)的情況，及時提供合適的治療方案。這種可溶解的電子設(shè)備，由幾百萬分之一厘米厚的硅和鎂電路構(gòu)成，發(fā)揮作用之后無需將其從體內(nèi)移除。他們將這種植入物用于小鼠實(shí)驗(yàn)中，觀察到其能夠?qū)κ中g(shù)傷口提供抗菌藥物，并且?guī)缀蹩梢栽?個星期后全部溶解掉。

該設(shè)備將允許醫(yī)生監(jiān)控病人體內(nèi)的狀況，可測量患者的體溫和肌肉的活動，有助于發(fā)現(xiàn)術(shù)后感染等問題，并提供及時的治療。該項(xiàng)研究的帶頭人黃永剛教授說：“當(dāng)你需要這些電子設(shè)備時，它們在那兒，而當(dāng)其完成任務(wù)達(dá)到我們的目的后，便會消失。正所謂招之即來，揮之即去。這將是一個全新的理念?！?/p>

倫理爭議

像任何一項(xiàng)新技術(shù)最初的遭遇一樣，可植入技術(shù)也飽受著倫理爭議。比如，有媒體報道 ，美國國防部高級研究計(jì)劃局（DARPA）正在努力實(shí)現(xiàn)一個為期4年的計(jì)劃，研發(fā)一種先進(jìn)的可植入大腦的記憶激發(fā)裝置，用于幫助戰(zhàn)傷軍人改善記憶。

對此，有人認(rèn)為，這些研究可以為美國大約500萬的阿爾茨海默病患者帶來福音，與此同時，這也將幫助近30萬在伊拉克和阿富汗遭受創(chuàng)傷性腦損傷的美國軍人。畢竟，誰會指責(zé)一位希望戰(zhàn)士擁有超常專注力、完美地圖記憶力、連續(xù)好幾天不需要睡覺的將領(lǐng)呢？

然而，這項(xiàng)研究已經(jīng)引發(fā)了倫理問題，即人的思維是否能以治療戰(zhàn)爭創(chuàng)傷，或以延緩大腦老化的名義進(jìn)行操縱？

紐約大學(xué)朗格尼醫(yī)學(xué)中心的醫(yī)學(xué)倫理學(xué)家亞瑟 ·卡普蘭表示，操縱個人記憶將引起倫理上的爭議是顯而易見的。他說：“當(dāng)你愚弄大腦的時候，你就是在愚弄自己的個人身份，改變思維的代價是，你會承受失去自我感受的風(fēng)險，這是一種我們從未面對過的風(fēng)險?！?/p>

卡普蘭說，當(dāng)涉及到士兵的時候，消除記憶或加入新的記憶將可能干擾作戰(zhàn)技術(shù)，使士兵變得更加暴力并缺乏責(zé)任感（成為所謂的“殺人機(jī)器”），甚至?xí)钃蠈?zhàn)爭罪行的調(diào)查?！叭绻页韵乱涣Ｋ幤?，或戴上個頭盔就可以把記憶抹去，那我或許就不用活在一些行為后果的陰影中了?！?/p>

另外，還有人認(rèn)為，醫(yī)療的本身意義在于解決病人的問題，而非讓健康的人變得更強(qiáng)大。比如，明星里奇·李在自己耳朵里植入的“隱形耳機(jī)”，讓自己擁有類似于蝙蝠俠的某些能力。這似乎與醫(yī)療常理不符。

結(jié)束語：你會拿什么去交換一個讓你能在黑暗中看見東西的視網(wǎng)膜芯片？或讓你在不管有多嘈雜的餐館中都能聽到任何對話的新一代人工耳蝸？或直接連入大腦海馬體、讓你分毫不差地回憶起讀過的一切的存儲芯片？抑或是一個植入式互聯(lián)網(wǎng)接口，將你腦海中一次清晰的無聲問題轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)搜索，在融合百科知識后，將總結(jié)答案直接投射到你大腦中？

膽大的人，愿意讓自己享受植入設(shè)備的好處、愿意承擔(dān)與之相伴的風(fēng)險，他們將在爭奪就業(yè)和生活伴侶的日常競爭中、在科學(xué)領(lǐng)域、在運(yùn)動場上、在真刀實(shí)槍的戰(zhàn)場上占據(jù)上風(fēng)。這些差別將以新的方式挑戰(zhàn)社會，并開啟超乎我們想象的各種可能性。就如同那些整容成功的明星一樣。我們也有理由去相信，在不遠(yuǎn)的未來，可植入設(shè)備將會給我們帶來更多的驚喜！