身体变电脑？电子皮肤让不可能成为可能

香槟分校材料学教授约翰·罗杰斯（John Rogers）研发出一种名为 Biostamp 的电子皮肤，将柔韧的小型传感器贴在使用者的身体某个特定的部位上，它就能够实时追踪该部位的生理变化，并将它们转化成信息。有了这种轻如羽毛的装置，人体就变成电脑。

罗杰斯说：“我们的原型设备可以提供各种监控和激励功能。我们可以调整神经元，然后通过计算机拼写界面解读其活动，脑电波会在虚拟键盘显示器上显示字母，并打出完整信息。”以前，这种信号只能被配有诸多电极的沉重头盔检测到，那要求病人的皮肤被仔细清洗，而且只能短时间内安全使用。而罗杰斯的 Biostamp 非常轻便，几乎察觉不到其重量。它被允许在实验室外长期使用，而且获取的信号更为精确。Biostamp 可消除各种影响信号的背景噪音。为了确保精确度，伊利诺伊大学的研究团队正使用越来越多的高密度电极，它可产生数千倍的大脑活动信息。现在，这种发明主要有两个突破性的应用。一个是测量癫痫病人发病时的相关脑电波，以便于发作前就找出迹象。另一个应用是监测患有各种紊乱症的病人的睡眠模式，这些信息无法通过传统硬件设施获得。

大脑只是 Biostamp 最新和最具雄心的目标。因为罗杰斯 2011 年就已经发明了 Biostamp，它已经被应用到身体上，包括监测心率、温度以及其他关键体征。运动品牌 Reebok 利用 Biostamp 监测体育赛事中影响力量的因素，欧莱雅则利用它追踪皮肤水合效果，美国军方用其监测士兵状况。这种“生物兼容性”的设备甚至正在体内测试。它可以起到“electroceutical”的作用，即可以发挥治疗作用然后溶解的设备。这种治疗作用可能包括诊断疾病、利用有针对性的电子刺激代替药物，它将成为解决许多器官问题的潜在革命性方式。伊利诺伊大学的研究人员已经将其“生物兼容性”设备植入盆腔中，帮助治疗膀胱功能障碍。此外，“生物兼容性”设备也可以被植入心脏表皮中，发挥先进起搏器的作用。它们在融入体内一段时间后，可以安全溶解。当前测试仅限于对啮齿类动物，但研究人员已经解决关键障碍，将允许其在人类身上测试。罗杰斯承认，在向身体引入外来元素时存在某些风险，但他相信这代表着未来的方向。罗杰斯说：“电子产品越来越接近于个人。最初，它只是大厅中的计算机，其后则出现桌面电脑、笔记本电脑，最后就是你口袋中的智能手机和手腕上的智能手表。现在，电子产品将可融入皮肤中，形成生物电子产品（即完全可植入装备）。对我来说，能够充分利用集成电子产品非常重要。”这一过程的关键是模式的转变，即电子产品从钢性硬板向柔韧设备转变，人类身体可适应后者，Biostamp 则代表了多种在适应性方面取得的突破。罗杰斯团队将钢性硬板从电路板中移除，并将零部件小型至纳米标准，创造出穿着舒适的可穿戴设备。他们已经成功地创造了一款设备，即使变形时也可以保持构成与功能。它完全防水，为此可在皮肤表面或皮下工作。

但其很难收缩或伸展的特征之一是电源，电池毕竟不像电极那样进展迅速。这导致罗杰斯在解决 Biostamp 的电池问题时，要么发明一种无线充能方式，要么利用身体作为能源。罗杰斯说：“这要取决于你的装置需要多少能源，我们已经开始利用身体运动产生的能量。对于植入心脏的设备，它必须有恒定的化学能发电。但是对于身体外部的设备，我们必须确定化学能可支持多久。腿部和手臂运动是一个选择……这是一种持续性研究，而非盖棺定论。”自从 2011 年发明 Biostamp 以来，罗杰斯的实验室已经申请了 100 多项相关专利，促使很多新公司成立。其中最被人看好的公司是 MC10，它已经获得 6000 万美元私人投资。研究电子皮肤已经成为全球性现象，比如东京大学正研究“坚不可破”的电路板，莱布尼茨研究所的传感器则可发现磁场，内布拉斯-林肯大学正研究可发现乳腺癌的特殊设备，谷歌也在加入这一领域。

罗杰斯的学生、圣迭戈大学学院神经互动实验室托德·科利曼教授（Todd Coleman）也在研究 Biostamp 的升级版本。这个实验室专注于医疗项目，比如确认早产儿脑损伤，此外也研究 Biostamp 在娱乐领域的应用等。科利曼的团队已经能够通过电极利用脑电波引导无人机，目前正利用 Biostamp 平台研究类似功能。科利曼最近与神经生物学家理查德·科斯塔（Ricardo Gil da Costa）成立了 Neuroverse 公司。2014 年，科斯塔与漫威漫画公司（Marvel Comics）合作，证明电子皮肤用于娱乐的可能性。科学家们为在纽约举办的“复仇者主题互动展览”活动设计了一种脑机接口（BCI），允许游戏玩家变身“超级英雄”，将他们的脑电波转化成壮观行动呈现出来。如果这种接口能够为非专业人士理解和使用，我们可能进入一个个人负责健康和生活方式的新时代。科利曼说：“我们需要确保这些设备最终可以帮助人们过上健康的生活，并作出更好的决定。我们还需要远程看医生吗？如果没有医生，我们可以自我调节健康吗？我们如何建立这样一种生活方式：人们通过其获得的信息改变他们的生活？”当下人们对电子皮肤的评价褒贬不一，游戏迷以及早期试用者对其盛赞不已，而隐私倡导者担心个人敏感信息遭到泄露。尽管如此，电子皮肤获得的投资正不断增加，研究步伐也在加速。而可穿戴装置只是完全可溶解设备的垫脚石。