陸政成 曾瑞

摘? 要：通過解讀麻省理工大學(xué)多媒體實(shí)驗(yàn)室對于IVN（In-Vivo Networking——體內(nèi)聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)的開發(fā)研究，分析了IVN技術(shù)的具體內(nèi)涵。并在此基礎(chǔ)上，探討IVN技術(shù)在社會生活和藝術(shù)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，并探討了植入人體芯片的發(fā)展前景以及當(dāng)人成為電子網(wǎng)絡(luò)中的一部分時(shí)會帶來什么改變等相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：IVN系統(tǒng);可植入式芯片;交互設(shè)計(jì);產(chǎn)品設(shè)計(jì)

一、IVN技術(shù)概述

（一）可植入式ID芯片（injectable ID chip）

早在1979年，加利福尼亞的發(fā)明家Mike Beigel就已經(jīng)發(fā)明了生物芯片轉(zhuǎn)發(fā)器的原型。從20世紀(jì)90年代初期開始便已經(jīng)在世界各地的動物園開始廣泛使用該微芯片，直到20世紀(jì)初，美國的某些城市允許將其使用到寵物身上。

可植入式ID芯片也稱為生物芯片轉(zhuǎn)發(fā)器，可注入到動物皮下，為其提供一個(gè)獨(dú)特的身份號碼。使用無線射頻識別技術(shù)，在受到一個(gè)與之兼容的掃描儀才能激活芯片，向掃描儀發(fā)射簡單信號，在辨認(rèn)該動物時(shí)，掃描儀需要和數(shù)據(jù)庫里的其他身份編碼進(jìn)行比較。這項(xiàng)電子ID技術(shù)僅止步于動物，未涉足人體。

（二）IVN技術(shù)及最新研究成果

IVN（In-Vivo Networking——體內(nèi)聯(lián)網(wǎng)）是麻省理工大學(xué)多媒體實(shí)驗(yàn)室的研究出來一項(xiàng)科研成果，是一套能夠給體內(nèi)無電生物傳感器和生物執(zhí)行器供電及通訊的系統(tǒng)。IVN有效克服了過去系統(tǒng)無法給超淺層微型傳感器供電的難題，同時(shí)解決了身體組織引起的信號衰減以及植入傳感器的微型天線如何設(shè)計(jì)等問題。

人們對于將無線網(wǎng)絡(luò)的方式應(yīng)用到體內(nèi)傳感器和制動器表現(xiàn)得非常有興趣。相比傳統(tǒng)植入式心臟起搏器等直接攜帶電池的設(shè)備，IVN要小得多，同時(shí)只需要吞下或注入人體，用于了解大腦回路、給藥或監(jiān)視人體內(nèi)部生命體征。盡管醫(yī)學(xué)界很期待，但這些設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)能力依舊十分有限。當(dāng)這些傳感器能被研發(fā)出攜帶聯(lián)網(wǎng)能力時(shí)，將為人體內(nèi)醫(yī)學(xué)設(shè)備研究帶來質(zhì)的飛躍。

IVN引入了一種多天線技術(shù)，可以遠(yuǎn)程為毫米大小的體內(nèi)傳感器供電并與之進(jìn)行通信。IVN最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)在于它使用了一種新型的波束算法，在無法估計(jì)其通道和位置時(shí)依舊可以將能量集中到一個(gè)可植入的設(shè)備上。研究結(jié)果表明，IVN可以在10厘米的液體中給毫米大小尺寸的傳感器供電并與之進(jìn)行通信，同時(shí)可以在豬的重要器官中放置無電池傳感器并與之連接。這種新波束形成技術(shù)的含義遠(yuǎn)超出微型植入物，特別是，研究結(jié)果表明IVN可以在38米的距離內(nèi)為無源無線射頻識別裝置供電，比目前出現(xiàn)相同射頻識別的操作范圍大7.6倍。

IVN固有的循環(huán)運(yùn)行的特性使其符合FCC標(biāo)準(zhǔn)，對人體暴露屬安全級別，這是第一個(gè)能夠與深層組織中反向散射節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的系統(tǒng)。

二、IVN的應(yīng)用

（一）IVN在社會生活中的運(yùn)用

IVN系統(tǒng)對體內(nèi)微型傳感器的供電以及通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，極大地拓展了人體芯片裝置發(fā)展的空間。而這項(xiàng)技術(shù)與現(xiàn)有可植入式ID芯片的結(jié)合，將顛覆人們對于ID識別的定義及生活方式，而與各類醫(yī)療設(shè)備的結(jié)合，讓醫(yī)療設(shè)備的研發(fā)增加了更多的可能性。

1.個(gè)人ID

可植入式個(gè)人ID將取代身份證，甚至是當(dāng)下最為普遍流行的虹膜識別、指紋識別和面部識別技術(shù)。身份證易遺失，指紋識別的可復(fù)制性高，面部識別容錯(cuò)率較低，虹膜識別難以普及。在當(dāng)今社會，尤其在中國，以支付寶為代表的電子支付系統(tǒng)的不斷革新和發(fā)展，早已改變了年輕人的支付方式?？芍踩胧絀D芯片若普遍應(yīng)用到人體，那將是人類社會生活里程碑式的變革，而身份信息也將更加清晰透明，社會秩序會更加井然有序。

2.醫(yī)療運(yùn)用

在醫(yī)療領(lǐng)域，目前很多體內(nèi)裝置是需要換電池或電線來維持的。裝電池的設(shè)備體量較大，置入時(shí)引發(fā)病人身體不適，需要按時(shí)進(jìn)行更換，且有電池泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，使用成本必然增加。而依靠電線來維持的設(shè)備需要外接電源，易引發(fā)病人的生理不適，無法隨身攜帶，每次檢查需獨(dú)立進(jìn)行，無法對病人身體狀況進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測。

IVN的出現(xiàn)是廣大病患的福音，有了IVN系統(tǒng)對體內(nèi)微型傳感器的供電以及通信技術(shù)，體內(nèi)裝置體積可大幅縮小，也便于植入病患體內(nèi)，進(jìn)而及時(shí)反映病患身體狀況。這不僅減輕了病患痛苦，也提高了治療效率，尤其是當(dāng)心臟病、腦血栓等突發(fā)性疾病發(fā)生時(shí)。

這樣一款產(chǎn)品可以清晰地“了解”人體，記錄人體的任何生理變化且不受時(shí)間地點(diǎn)的限制，出現(xiàn)異常時(shí)又能及時(shí)發(fā)出警報(bào)。這就相當(dāng)于無時(shí)無刻不在做體檢，使人類的健康又多了一份安全保障。

（二）IVN在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的運(yùn)用

1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)范疇

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，從衣、食、住、行四大方面來舉例探討IVN系統(tǒng)的研發(fā)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展可能帶來的改變。

首先，衣物方面。目前已經(jīng)有設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出可以根據(jù)外界氣溫變化而調(diào)節(jié)溫度的服裝了，可是這種設(shè)計(jì)僅僅基于外界的溫度的變化而調(diào)節(jié)溫度。而在融合IVN系統(tǒng)后，服裝本身可結(jié)合人體自身?xiàng)l件，更加精準(zhǔn)貼心地調(diào)節(jié)溫度、顏色，甚至柔軟度。再者可以同移動終端相連接，由用戶自行調(diào)整。

其次，飲食方面。目前注重飲食健康的人群逐年增加，監(jiān)測卡路里的需求日漸強(qiáng)盛。但是，監(jiān)測卡路里的設(shè)備都需要食物稱進(jìn)行稱重，才能估算卡路里。例如很多糖尿病患者需要嚴(yán)格計(jì)算每一天的糖分?jǐn)z入。若直接植入設(shè)備精準(zhǔn)計(jì)算攝入的卡路里、糖分和各種營養(yǎng)元素，再反饋到移動終端，并且在出現(xiàn)超量時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行警報(bào)，那現(xiàn)在很多食物分析掃描儀、測量儀都將無用武之地。

再次，居住方面。在家中，隨著物聯(lián)網(wǎng)的流行，家電之間已經(jīng)能相互“交流”了，如若主人以電子身份直接加入其中時(shí)，家中的所有電子產(chǎn)品處理事情的效率便會提升，會變得更加“智能”，不需要太多的操作便可以在家中享受最舒適的氛圍。未來不再需要語音控制，而是身體已經(jīng)直接“告訴”家電需要做什么了。有鼻炎的人，一感到鼻子出現(xiàn)堵塞的情況，空氣過濾器和加濕器便配合運(yùn)行，營造出一個(gè)舒適的家居環(huán)境。

最后，出行方面。在二維碼興起的時(shí)代，很多城市的地鐵卡已然被取代，NFC技術(shù)也早已普及。而相比較之下，IVN系統(tǒng)帶來的可植入式芯片只會更加便捷。同理，火車站、飛機(jī)場繁復(fù)的安檢系統(tǒng)將會大幅簡化，可以有效提高出行效率。在無人駕駛汽車上也同樣有用武之地，監(jiān)測到乘客出現(xiàn)暈車狀況時(shí)，汽車自身便可以做出應(yīng)激反應(yīng)，及時(shí)調(diào)整駕駛速度，空氣更新，降低溫度。兒童丟失時(shí)，體內(nèi)芯片也能發(fā)揮一定的作用，不用單純地只依靠攝像頭了。

2.交互設(shè)計(jì)范疇

在交互設(shè)計(jì)的范疇，IVN系統(tǒng)的出現(xiàn)與可植入式芯片的結(jié)合也是質(zhì)的變革。在此之前的交互方式局限于人表面變化所產(chǎn)生的反應(yīng)，而體內(nèi)芯片允許設(shè)備感應(yīng)人體的內(nèi)在變化，這對于交互設(shè)計(jì)來說，相當(dāng)于開拓了一片全新的天地。在現(xiàn)有交互方式的基礎(chǔ)上，交互設(shè)計(jì)師可以根據(jù)人體的細(xì)微變化將交互反饋精細(xì)化。這項(xiàng)技術(shù)是新型交互方式的基礎(chǔ)。例如，體內(nèi)裝置可以簡單地探測人體心率變化，而根據(jù)心率變化，表明人的運(yùn)動狀態(tài)以及心理活動發(fā)生了一定的變化。這時(shí)再結(jié)合周圍環(huán)境，移動終端可以在短時(shí)間內(nèi)分辨出用戶的大致心理狀態(tài)，相應(yīng)在交互界面上呈現(xiàn)出符合當(dāng)時(shí)情景的反饋。這樣的交互體驗(yàn)簡單到屏幕亮度的調(diào)整，復(fù)雜到整個(gè)交互界面甚至周圍環(huán)境的變化。

總之，有IVN系統(tǒng)的輔助，電子設(shè)備能為我們帶來更入微的感官體驗(yàn)，生活成本也將大幅度降低。而體內(nèi)裝置同時(shí)在體內(nèi)也是可以給用戶產(chǎn)生反饋的，當(dāng)然對于用戶來說，才是真正的“沉浸式”體驗(yàn)感。由內(nèi)而外的感受都交由交互設(shè)計(jì)師來重新定義。交互設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的就是人與機(jī)器之間交流的方式，現(xiàn)在出現(xiàn)了一種新的語言，賦予機(jī)器了解人的能力，讓機(jī)器“懂得”人類的情感是否也指日可待？

三、結(jié)語

中國古人信奉“身體發(fā)膚，授之父母”，而在體內(nèi)植入芯片這樣的事情，有危及生命的可能存在，愿意嘗試的人也許寥寥無幾。在當(dāng)今年代，人們的接受度和寬容度也在不斷提高。以電子支付的盛行為例，中國便已然領(lǐng)先于世界，進(jìn)入了支付方式的新時(shí)代。人體植入芯片也是一樣的，需要“第一個(gè)吃螃蟹的人”，面對新的技術(shù)，要用發(fā)展的眼光來看待。不過，電子芯片植入人體，那人和機(jī)器可能有一天真正完全結(jié)合在一起，究竟是人工智能領(lǐng)先一步，還是人先變?yōu)闄C(jī)器的一部分，是個(gè)有趣的問題。當(dāng)眾人專注于研發(fā)人工智能時(shí)，人類要以什么樣的方式敞開自己，讓機(jī)器更了解我們呢？IVN系統(tǒng)的出現(xiàn)不但是讓人更了解自己的一個(gè)機(jī)遇，也是讓人能夠真正與電子“溝通”的一塊墊板。

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作者簡介：陸政成，蘇州科技大學(xué)藝術(shù)學(xué)院碩士研究生。

曾瑞，蘇州科技大學(xué)藝術(shù)學(xué)院。