智能家居的概念提出已有30多年,但其爆发式的发展速度却是在人工智能兴起后的这几年出现的。随着科技的发展,各类家具产品都嵌入了远程控制、智能传感、多模态交互等智能化解决方案。此时家居产品的特点是:使用时相互独立。
单独操作每个家居产品显然还是有点麻烦,所以在人工智能自然语言处理技术逐渐成熟之后,人们最终选择了智能音箱作为统一的控制入口。将分散的智能家居产品连接起来,形成全家的物联网,可以说是赋予智能音箱的特定使命。
除了家庭物联网之外,还有许多其他物联网环境,例如车联网。它们的相似特征之一是,在特定的场景中,入口或枢纽将场景内的各种设备连接起来,形成一个整体。从这个角度来看,人体也颇符合这样的特点。
我们知道,随着医疗器械的小型化,大量的器械可以植入人体进行指标检测或功能维持,例如起搏器、胰岛素泵、各种芯片、导管支架等,有些器械甚至需要长期体内的长期维护。未来,当更多的设备可能被植入时,人体很可能会变得混乱和麻烦。
那么,有没有一种设备可以像智能音箱一样连接人体植入设备,构建“物联网”呢?
改善生活质量的人体植入装置,
有哪些缺点?
目前,人体植入设备的种类很多,包括植入材料和器官,如各种填充材料、器官辅助装置、植入式人工器官,以及介入设备如各种导管、导丝、鞘管等。在这些植入装置中、人造器官、辅助装置和其他电子元件是最常见的。未来,还可能会出现医疗微型机器人等更先进的设备。
虽然这些植入式设备对提高人类生活质量发挥了巨大的积极作用,但它们也存在一些不容忽视的问题。
首先,设备的电池问题。无线充电技术才刚刚出现。对于这些植入式设备来说,通过人体皮肤或肌肉进行无线充电显然是一个大问题。为此,目前大多数功能性植入设备仍然需要为电池预留空间,这势必会增加设备的尺寸。
由此产生两个问题。电池最终会耗尽,需要将设备拆除并通过二次充电重新安装,这无疑会增加患者的痛苦。另一方面,人体为了保护自身,常常会产生排斥反应。植入物的尺寸越大,可能引起的排斥问题就越多,如肌肉发红、肿胀、坏死等。
其次,存在设备数据控制问题。随着技术的发展,越来越多的植入式医疗设备装载有许多电子元件,用于远程数据交换和控制,从而可以即时或定期获取设备的运行状态和人体的相关数据。如果一个人只有起搏器或胰岛素泵并不重要,但如果患者体内植入了多个设备怎么办?
这有点像一个独立的智能家居产品。未来的人体植入物可能不仅仅像上述两款产品那样用于拯救和维持生命,还可能植入不同类型的芯片,用于检测体温、血糖、血液成分等,进行实时监测。身体监测。指标数据的检测甚至可以为了满足自己的爱好或者特殊需求而植入,比如在后脑勺植入摄像头,或者在头顶植入天线。
当人体从纯粹的血肉身体逐渐转变为“半机械”身体时,我们可能需要一个统一的大脑来完全控制它。不然一台设备对应一个App,一一对应,谁受得了?
IVN能为我们带来什么?
IVN(体内网络)由麻省理工学院、哈佛医学院和布莱根妇女医院的研究人员开发,可以为体内设备供电和通信提供出色的解决方案。
IVN由两部分组成,一是外部无线电波发射基站,二是体内植入装置。
在充电方面,由于人体肌肉的阻碍,普通的无线充电方式往往在进入设备之前就分散了。 IVN 通过天线阵列发射不同频率的无线电波,为植入设备供电。当在某一点时,发射的无线电波的频率同时达到最高点,就可以突破为设备供电所需的能量阈值。这使得植入设备可以进行无线充电。
这种专门开发的植入装置迄今为止只有一粒米大小。
那么,根据研究人员的想象,未来所有植入体内的设备都可以去掉电池,直接使用这个设备进行无线供电。当然,要实现这种操作,无线充电设备应该更小。目前植入式电池的尺寸已经很小。如果它比电池大,或者两者几乎相同,那么它的意义就会大打折扣。
IVN的作用不仅仅是无线充电,它还有其他功能。
首先,该设备可以安装在智能药丸中,控制药物的释放,以治疗疟疾、阿尔茨海默病和其他疾病。其次,它可以单独使用或连接其他植入设备来监测人体各个器官的数据,如肠道细菌、血糖等,并将这些数据发送到外部接收设备进行分析。同时还可以与脑刺激器联合治疗帕金森病、癫痫等。
这里引起我们注意的是身体器官数据的检测。也就是说,通过该设备充电时,其他植入设备可以直接将数据存储到该设备中,然后将所有数据传输到外界。这样做的结果是,以前医生只能获取起搏器数据进行个体分析,而现在可以同时接收体内所有相关数据,然后进行综合分析,对身体数据进行综合评估。
由此激发的想象是:如果在系统中加入人工智能模块,汇总身体各部位的设备数据后,可以立即做出基本评估,这将大大减轻医生的工作量,让工作变得更加轻松。为患者的个人健康做出贡献。
从这个角度来看,IVN实际上连接了几乎所有的内部设备,形成了一个内部植入物的网络。
当然,无线充电这项技术最终成熟可能还需要几年的时间,与人体植入设备形成大连接则需要更长的时间。但它至少让我们看到了这种可能性。
物联网固然美好,但安全更重要
因此,IVN作为一种尚在论文中的新尝试,其成熟应用也面临着一些问题。
首先,人体对无线电波的色散仍然是技术研究的难点。换句话说,无线信号在穿过人体时会迅速衰减,使得微弱的信号难以为传感器等植入设备供电。目前,研究人员已经对一些哺乳动物,特别是猪进行了相关测试,比如猪的皮下、猪胃内10厘米深处。在皮肤表面,可以实现38米的供电距离;在10厘米的猪肚子上,只能实现1米以内的供电。如果将来给人体供电的话,1米的距离显然有很大的局限性。
其次,存在植入设备与其他植入设备之间的数据交换问题。就像不同品牌的智能音箱对不同品牌智能家电的控制方式不同一样,医疗植入设备也采用不同的数据传输方式。适配无线充电并不是什么大问题,但是如果想要统一不同厂家生产的不同设备的数据,就需要制定相关协议。毕竟,数据对于产品和制造商来说非常敏感。如果这些东西要交给一个中央中心来处理,就必然涉及到数据开放的问题。如果这个问题处理不好,IVN想要打造“物联网”可能还有很长的路要走。
最后,要更加小心地采取安全预防措施。过去,黑客可以入侵心脏起搏器或胰岛素泵,通过干扰某个器官装置来达到绑架的目的。但现在如果所有的设备都连接在一起,一旦被黑客入侵,就不是一两个器官的问题了,而是彻底了解整个人的所有状况。就像智能家居被人控制、恶作剧一样,黑客控制了植入人体内的设备,就等于完全接管了这个人,真的可以为所欲为。
也许现在谈论物联网还为时过早。毕竟体内植入设备目前主要还是应用于医疗领域,而涉及电子设备的产品一般都比较昂贵,所以受众并不大。但随着技术的进步,设备植入未来可能会成为人们的日常生活。因此尽快为这些设备建立统一的连接点不失为一种预防措施。