IVN系統為藝術設計帶來的機遇

陸政成 曾瑞

摘? 要：通過解讀麻省理工大學多媒體實驗室對于IVN（In-Vivo Networking——體內聯網）技術的開發研究，分析了IVN技術的具體內涵。并在此基礎上，探討IVN技術在社會生活和藝術設計中的運用，并探討了植入人體芯片的發展前景以及當人成為電子網絡中的一部分時會帶來什么改變等相關問題。

關鍵詞：IVN系統;可植入式芯片;交互設計;產品設計

一、IVN技術概述

（一）可植入式ID芯片（injectable ID chip）

早在1979年，加利福尼亞的發明家Mike Beigel就已經發明了生物芯片轉發器的原型。從20世紀90年代初期開始便已經在世界各地的動物園開始廣泛使用該微芯片，直到20世紀初，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發器，可注入到動物皮下，為其提供一個獨特的身份號碼。使用無線射頻識別技術，在受到一個與之兼容的掃描儀才能激活芯片，向掃描儀發射簡單信號，在辨認該動物時，掃描儀需要和數據庫里的其他身份編碼進行比較。這項電子ID技術僅止步于動物，未涉足人體。

（二）IVN技術及最新研究成果

IVN（In-Vivo Networking——體內聯網）是麻省理工大學多媒體實驗室的研究出來一項科研成果，是一套能夠給體內無電生物傳感器和生物執行器供電及通訊的系統。IVN有效克服了過去系統無法給超淺層微型傳感器供電的難題，同時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計等問題。

人們對于將無線網絡的方式應用到體內傳感器和制動器表現得非常有興趣。相比傳統植入式心臟起搏器等直接攜帶電池的設備，IVN要小得多，同時只需要吞下或注入人體，用于了解大腦回路、給藥或監視人體內部生命體征。盡管醫學界很期待，但這些設備的聯網能力依舊十分有限。當這些傳感器能被研發出攜帶聯網能力時，將為人體內醫學設備研究帶來質的飛躍。

IVN引入了一種多天線技術，可以遠程為毫米大小的體內傳感器供電并與之進行通信。IVN最關鍵的設計在于它使用了一種新型的波束算法，在無法估計其通道和位置時依舊可以將能量集中到一個可植入的設備上。研究結果表明，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行通信，同時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的含義遠超出微型植入物，特別是，研究結果表明IVN可以在38米的距離內為無源無線射頻識別裝置供電，比目前出現相同射頻識別的操作范圍大7.6倍。

IVN固有的循環運行的特性使其符合FCC標準，對人體暴露屬安全級別，這是第一個能夠與深層組織中反向散射節點進行通信的系統。

二、IVN的應用

（一）IVN在社會生活中的運用

IVN系統對體內微型傳感器的供電以及通信技術的實現，極大地拓展了人體芯片裝置發展的空間。而這項技術與現有可植入式ID芯片的結合，將顛覆人們對于ID識別的定義及生活方式，而與各類醫療設備的結合，讓醫療設備的研發增加了更多的可能性。

1.個人ID

可植入式個人ID將取代身份證，甚至是當下最為普遍流行的虹膜識別、指紋識別和面部識別技術。身份證易遺失，指紋識別的可復制性高，面部識別容錯率較低，虹膜識別難以普及。在當今社會，尤其在中國，以支付寶為代表的電子支付系統的不斷革新和發展，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.醫療運用

在醫療領域，目前很多體內裝置是需要換電池或電線來維持的。裝電池的設備體量較大，置入時引發病人身體不適，需要按時進行更換，且有電池泄漏的風險，使用成本必然增加。而依靠電線來維持的設備需要外接電源，易引發病人的生理不適，無法隨身攜帶，每次檢查需獨立進行，無法對病人身體狀況進行持續監測。

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

這樣一款產品可以清晰地“了解”人體，記錄人體的任何生理變化且不受時間地點的限制，出現異常時又能及時發出警報。這就相當于無時無刻不在做體檢，使人類的健康又多了一份安全保障。

（二）IVN在設計領域的運用

1.產品設計范疇

在產品設計中，從衣、食、住、行四大方面來舉例探討IVN系統的研發對產品設計的發展可能帶來的改變。

首先，衣物方面。目前已經有設計師設計出可以根據外界氣溫變化而調節溫度的服裝了，可是這種設計僅僅基于外界的溫度的變化而調節溫度。而在融合IVN系統后，服裝本身可結合人體自身條件，更加精準貼心地調節溫度、顏色，甚至柔軟度。再者可以同移動終端相連接，由用戶自行調整。

其次，飲食方面。目前注重飲食健康的人群逐年增加，監測卡路里的需求日漸強盛。但是，監測卡路里的設備都需要食物稱進行稱重，才能估算卡路里。例如很多糖尿病患者需要嚴格計算每一天的糖分攝入。若直接植入設備精準計算攝入的卡路里、糖分和各種營養元素，再反饋到移動終端，并且在出現超量時可以及時進行警報，那現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，隨著物聯網的流行，家電之間已經能相互“交流”了，如若主人以電子身份直接加入其中時，家中的所有電子產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，而是身體已經直接“告訴”家電需要做什么了。有鼻炎的人，一感到鼻子出現堵塞的情況，空氣過濾器和加濕器便配合運行，營造出一個舒適的家居環境。

最后，出行方面。在二維碼興起的時代，很多城市的地鐵卡已然被取代，NFC技術也早已普及。而相比較之下，IVN系統帶來的可植入式芯片只會更加便捷。同理，火車站、飛機場繁復的安檢系統將會大幅簡化，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，監測到乘客出現暈車狀況時，汽車自身便可以做出應激反應，及時調整駕駛速度，空氣更新，降低溫度。兒童丟失時，體內芯片也能發揮一定的作用，不用單純地只依靠攝像頭了。

2.交互設計范疇

在交互設計的范疇，IVN系統的出現與可植入式芯片的結合也是質的變革。在此之前的交互方式局限于人表面變化所產生的反應，而體內芯片允許設備感應人體的內在變化，這對于交互設計來說，相當于開拓了一片全新的天地。在現有交互方式的基礎上，交互設計師可以根據人體的細微變化將交互反饋精細化。這項技術是新型交互方式的基礎。例如，體內裝置可以簡單地探測人體心率變化，而根據心率變化，表明人的運動狀態以及心理活動發生了一定的變化。這時再結合周圍環境，移動終端可以在短時間內分辨出用戶的大致心理狀態，相應在交互界面上呈現出符合當時情景的反饋。這樣的交互體驗簡單到屏幕亮度的調整，復雜到整個交互界面甚至周圍環境的變化。

總之，有IVN系統的輔助，電子設備能為我們帶來更入微的感官體驗，生活成本也將大幅度降低。而體內裝置同時在體內也是可以給用戶產生反饋的，當然對于用戶來說，才是真正的“沉浸式”體驗感。由內而外的感受都交由交互設計師來重新定義。交互設計，設計的就是人與機器之間交流的方式，現在出現了一種新的語言，賦予機器了解人的能力，讓機器“懂得”人類的情感是否也指日可待？

三、結語

中國古人信奉“身體發膚，授之父母”，而在體內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，中國便已然領先于世界，進入了支付方式的新時代。人體植入芯片也是一樣的，需要“第一個吃螃蟹的人”，面對新的技術，要用發展的眼光來看待。不過，電子芯片植入人體，那人和機器可能有一天真正完全結合在一起，究竟是人工智能領先一步，還是人先變為機器的一部分，是個有趣的問題。當眾人專注于研發人工智能時，人類要以什么樣的方式敞開自己，讓機器更了解我們呢？IVN系統的出現不但是讓人更了解自己的一個機遇，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，蘇州科技大學藝術學院碩士研究生。

曾瑞，蘇州科技大學藝術學院。