當植入設備越來越多,也許「體聯網」的時代就來了!

當植入設備越來越多,也許「體聯網」的時代就來了!

智慧型家居的概念提出已經有三十多年,但其呈現出爆發式的發展速度也就是人工智慧興起的這幾年。隨著技術的發展,各種家具產品都相繼嵌入了遠端控制、智慧感應、多模態互動等智慧化方案。這時家居產品的特點是:使用時的相互獨立。

仍然要對每件家居產品進行獨立操作顯然還是有點麻煩,於是在人工智慧自然語言處理技術逐漸成熟之後,人們最終選擇了智慧型音箱作為統一的控制入口。把分散的智慧型家居產品聯繫起來,形成一個家庭範圍內的物聯網,可以說是智慧型音箱被賦予的特定使命。

當植入設備越來越多,也許「體聯網」的時代就來了!

然而除了家庭物聯網之外,還有許多其他的物聯網環境,比如車聯網。它們的一個相似特點是:在一個具體場景中,由一個入口或者中樞把場景範圍之內的各種設備連接起來,從而形成一個整體。從這個角度來講,人體倒是也挺符合這樣一個特徵。

我們知道,隨著醫療器械的微型化,人體已經可以被植入大量的設備以進行指標檢測或者功能維持,比如心臟起搏器、胰島素泵、各種晶片、導管支架等,有的設備甚至需要在體內長期維持。在未來可能植入更多設備的情況下,人體很有可能將因此變得混亂而麻煩。

那麼,有沒有一種設備可以像智慧型音箱那樣,將人體植入設備聯繫起來,從而構建一個「體聯網」呢?

提高生存品質的人體植入設備,還存在哪些不足?

目前人體植入設備分類有很多種,有植入類材料和器官,比如各種填充材料、器官輔助裝置、植入性人工器官,有介入器材如各種導管導絲、管鞘等。在這些植入型設備中,以人工器官、輔助裝置等內涵的電子元件最多,未來也可能會出現醫療微型機器人等更加先進的設備。

雖說這些植入性設備對提高人類的生存品質起到了很大的積極作用,但其也存在著一些不容忽視的問題。

第一,設備的電池問題。無線充電技術目前僅僅是剛剛興起,對這些植入性設備而言,穿過人體的皮膚或者肌肉進行無線充電顯然更是一大難題。處於這個考慮,目前大部分功能性植入設備還是需要為電池預留空間,這也勢必會增加設備的體積。

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因此就會產生兩個問題。電池終將會耗盡,屆時就需要透過二次手術將設備取出再進行重新安裝,無疑會增加患者的痛苦。另一方面,人體為了自我保護,往往會產生排斥反應,植入物體積越大,其有可能產生的排斥問題也就越多,比如肌肉紅腫、壞死等。

第二,設備的資料控制問題。隨著技術的發展,越來越多的植入性醫療設備上都加載了很多電子元件以進行遠端資料的交換和控制,以便能夠即時或定期獲得設備的運作的情況、人體的相關資料。如果一個人身上只有一件心臟起搏器或者胰島素泵也還好,但是如果患者身上植入了多個設備呢?

這就有點像獨立式的智慧型家居產品了。未來的人體植入設備可能並不僅僅是如以上兩個產品的救命和維持生命之需,還可能會是植入用來檢測體溫、血糖、血液成分等不同類型的晶片,以進行實時的身體指標資料的檢測,甚至是為了滿足自己的某種愛好或特殊需求而植入,比如在後腦勺植入相機、在頭頂植入個天線什麼的。

當人體逐漸由純粹的血肉之軀,變成「半機械化」,可能我們就需要有一個統一的大腦對其進行全面掌控了。不然的話,一個設備對應一個APP,一個一個查資料,誰受得了?

IVN能給我們帶來什麼?

由麻省理工學院、哈佛醫學院和布萊根婦女醫院的研究者們研發的IVN(In-Vivo Networking,體內聯網系統)將可能對體內設備供電和通訊提供一個絕佳的解決方案。

IVN由兩部分組成,一個是體外無線電波發射基地台,另一個則是體內植入設備。

在充電這一方面,由於人體肌肉的阻擋,普通的無線充電方式往往還沒有進到設備就被分散了。IVN則透過天線陣列發射不同頻率的無線電波,來對植入設備進行供電。當在某一個點,發射的電波頻率同時達到最高點的時候,其就能夠突破為設備供電所需的能量閾值,與之搭配的植入設備實現無線充電變成可能。

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而這個專門研發的植入設備,目前為止僅僅只有一粒米般大小。

那麼,按照研究人員的設想,以後所有的體內植入設備都可以將電池去掉,直接採用這種設備來進行無線供電。當然,要實現這種操作,該無線充電設備還應該再小一點才可以。本來目前的植入電池體積就已經很小了,如果比電池還要大,或者兩者大差不差,那其意義就要打個折扣了。

而IVN的作用並不僅僅是進行無線充電,它還兼具了其他功能。

首先,設備可以被安裝在智慧型藥丸裡面,進行控制性釋放藥物治療瘧疾、阿茲海默症等疾病。其次,其可以被單獨拿來或者附著在其他植入性設備上來進行各種身體器官的資料監測,比如腸道細菌、血糖等,並將這些資料發送到體外接收設備進行分析。同時其還可以與腦部的刺激器結合起來治療帕金森氏症、癲癇等。

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在透過該設備充電的時候,其他植入裝置可以將資料直接儲存到該設備,然後將所有的資料統一傳輸到外界。這樣造成的結果就是,原來醫生只能拿到心臟起搏器的資料進行單獨分析,而現在是可以同時接收到體內所有相關的資料,然後進行綜合分析,從而對身體資料全面評估。

那麼由此激發的想像力是:如果在該系統中加入人工智慧的模組,身體各個部位的設備資料在進行彙總之後即立刻可以的出來一個基本的評測,將大大減輕醫生的工作量,也更有助於患者的個人健康。

從這個角度上來說,IVN實際上是把幾乎所有的體內裝置給連接起來,形成了一個體內植入物的聯網。

當然,這項技術可能連最終成熟地進行無線充電都需要好幾年,要想形成對人體植入設備的大連接,需要的時間會更久。但它至少,讓我們看到了這種可能性。

體聯網固然美好,但安全更重要

那麼,作為一項尚且躺在論文裡的新嘗試,IVN的成熟應用也面臨著一些問題。

首先,人體對電波的分散仍然是技術攻關的難點。也就是說,無線訊號在穿過人體的時候會迅速地衰減,以至於微弱的的訊號很難對植入設備如傳感器等供電。目前,研究人員在一些哺乳類動物,尤其是豬的身上已經進行了相關測試,比如豬的皮膚以下以及豬胃內10公分深的地方。在皮膚表層,其可以有38公尺的供電距離;而在10公分的豬胃,則只能在1公尺的範圍之內的供電。如果以後對人體供電的話,1公尺的距離顯然存在很大的侷限性。

其次,植入設備與其他植入裝置的資料交換問題。就像不同品牌的智慧型音箱對不同品牌的智慧型家電產品的控制會有差別一樣,醫療植入裝置也是由不同的資料傳輸方式的。適配無線充電不是什麼大問題,但要想把不同廠家生產的不同裝置的資料進行統一,就需要制定相關的協議了。畢竟資料對產品和廠家是非常敏感的,要把這些東西都交給一個中樞進行處理,肯定要涉及資料開放的問題。如果這個問題處理不好,IVN想要打造一個「體聯網」恐怕任重而道遠。

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最後,要更加注意採取安全防範措施。以前駭客可能入侵心臟起搏器或者胰島素泵,透過對某一個器官裝置的干擾來達到綁架的目的。而現在如果把所有的裝置都連接在一起,一旦被駭客入侵,其就不是一個兩個器官的問題,而是對整個人的所有情況了如指掌。就像智慧型家居被人控制之後搞惡作劇一樣,駭客掌握了對人的體內植入設備的控制,簡直就相當於對此人的全面接管,真的是可以為所欲為。

也許現在談體聯網還為時尚早,畢竟體內植入設備目前仍然是以醫療為主要領域,且涉及電子設備的產品一般都價格比較昂貴,因此受眾面並不大。但隨著技術的進步,設備植入在未來將可能成為人們的普通日常。那麼儘早給這些設備做個統一的連接點,也算是未雨綢繆吧。

本文授權轉載自腦極體

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