【導(dǎo)讀】香檳分校材料學(xué)教授約翰·羅杰斯（John Rogers）研發(fā)出一種名為 Biostamp 的電子皮膚，將柔韌的小型傳感器貼在使用者的身體某個(gè)特定的部位上，它就能夠?qū)崟r(shí)追蹤該部位的生理變化，并將它們轉(zhuǎn)化成信息。有了這種輕如羽毛的裝置，人體就變成電腦。
羅杰斯說：“我們的原型設(shè)備可以提供各種監(jiān)控和激勵(lì)功能。我們可以調(diào)整神經(jīng)元，然后通過計(jì)算機(jī)拼寫界面解讀其活動(dòng)，腦電波會(huì)在虛擬鍵盤顯示器上顯示字母，并打出完整信息。”
以前，這種信號(hào)只能被配有諸多電極的沉重頭盔檢測(cè)到，那要求病人的皮膚被仔細(xì)清洗，而且只能短時(shí)間內(nèi)安全使用。而羅杰斯的 Biostamp 非常輕便，幾乎察覺不到其重量。它被允許在實(shí)驗(yàn)室外長(zhǎng)期使用，而且獲取的信號(hào)更為精確。
Biostamp 可消除各種影響信號(hào)的背景噪音。為了確保精確度，伊利諾伊大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)正使用越來越多的高密度電極，它可產(chǎn)生數(shù)千倍的大腦活動(dòng)信息。現(xiàn)在，這種發(fā)明主要有兩個(gè)突破性的應(yīng)用。一個(gè)是測(cè)量癲癇病人發(fā)病時(shí)的相關(guān)腦電波，以便于發(fā)作前就找出跡象。另一個(gè)應(yīng)用是監(jiān)測(cè)患有各種紊亂癥的病人的睡眠模式，這些信息無法通過傳統(tǒng)硬件設(shè)施獲得。
大腦只是 Biostamp 最新和最具雄心的目標(biāo)。因?yàn)榱_杰斯 2011 年就已經(jīng)發(fā)明了 Biostamp，它已經(jīng)被應(yīng)用到身體上，包括監(jiān)測(cè)心率、溫度以及其他關(guān)鍵體征。運(yùn)動(dòng)品牌 Reebok 利用 Biostamp 監(jiān)測(cè)體育賽事中影響力量的因素，歐萊雅則利用它追蹤皮膚水合效果，美國(guó)軍方用其監(jiān)測(cè)士兵狀況。
這種“生物兼容性”的設(shè)備甚至正在體內(nèi)測(cè)試。它可以起到“electroceutical”的作用，即可以發(fā)揮治療作用然后溶解的設(shè)備。這種治療作用可能包括診斷疾病、利用有針對(duì)性的電子刺激代替藥物，它將成為解決許多器官問題的潛在革命性方式。
伊利諾伊大學(xué)的研究人員已經(jīng)將其“生物兼容性”設(shè)備植入盆腔中，幫助治療膀胱功能障礙。此外，“生物兼容性”設(shè)備也可以被植入心臟表皮中，發(fā)揮先進(jìn)起搏器的作用。它們?cè)谌谌塍w內(nèi)一段時(shí)間后，可以安全溶解。
當(dāng)前測(cè)試僅限于對(duì)嚙齒類動(dòng)物，但研究人員已經(jīng)解決關(guān)鍵障礙，將允許其在人類身上測(cè)試。羅杰斯承認(rèn)，在向身體引入外來元素時(shí)存在某些風(fēng)險(xiǎn)，但他相信這代表著未來的方向。
羅杰斯說：“電子產(chǎn)品越來越接近于個(gè)人。最初，它只是大廳中的計(jì)算機(jī)，其后則出現(xiàn)桌面電腦、筆記本電腦，最后就是你口袋中的智能手機(jī)和手腕上的智能手表。現(xiàn)在，電子產(chǎn)品將可融入皮膚中，形成生物電子產(chǎn)品（即完全可植入裝備）。對(duì)我來說，能夠充分利用集成電子產(chǎn)品非常重要。”
這一過程的關(guān)鍵是模式的轉(zhuǎn)變，即電子產(chǎn)品從鋼性硬板向柔韌設(shè)備轉(zhuǎn)變，人類身體可適應(yīng)后者，Biostamp 則代表了多種在適應(yīng)性方面取得的突破。羅杰斯團(tuán)隊(duì)將鋼性硬板從電路板中移除，并將零部件小型至納米標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)造出穿著舒適的可穿戴設(shè)備。他們已經(jīng)成功地創(chuàng)造了一款設(shè)備，即使變形時(shí)也可以保持構(gòu)成與功能。它完全防水，為此可在皮膚表面或皮下工作。
但其很難收縮或伸展的特征之一是電源，電池畢竟不像電極那樣進(jìn)展迅速。這導(dǎo)致羅杰斯在解決 Biostamp 的電池問題時(shí)，要么發(fā)明一種無線充能方式，要么利用身體作為能源。羅杰斯說：“這要取決于你的裝置需要多少能源，我們已經(jīng)開始利用身體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量。對(duì)于植入心臟的設(shè)備，它必須有恒定的化學(xué)能發(fā)電。但是對(duì)于身體外部的設(shè)備，我們必須確定化學(xué)能可支持多久。腿部和手臂運(yùn)動(dòng)是一個(gè)選擇……這是一種持續(xù)性研究，而非蓋棺定論。”
自從 2011 年發(fā)明 Biostamp 以來，羅杰斯的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)申請(qǐng)了 100 多項(xiàng)相關(guān)專利，促使很多新公司成立。其中最被人看好的公司是 MC10，它已經(jīng)獲得 6000 萬(wàn)美元私人投資。研究電子皮膚已經(jīng)成為全球性現(xiàn)象，比如東京大學(xué)正研究“堅(jiān)不可破”的電路板，萊布尼茨研究所的傳感器則可發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)，內(nèi)布拉斯-林肯大學(xué)正研究可發(fā)現(xiàn)乳腺癌的特殊設(shè)備，谷歌也在加入這一領(lǐng)域。
羅杰斯的學(xué)生、圣迭戈大學(xué)學(xué)院神經(jīng)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室托德·科利曼教授（Todd Coleman）也在研究 Biostamp 的升級(jí)版本。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室專注于醫(yī)療項(xiàng)目，比如確認(rèn)早產(chǎn)兒腦損傷，此外也研究 Biostamp 在娛樂領(lǐng)域的應(yīng)用等。科利曼的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)能夠通過電極利用腦電波引導(dǎo)無人機(jī)，目前正利用 Biostamp 平臺(tái)研究類似功能。
科利曼最近與神經(jīng)生物學(xué)家理查德·科斯塔（Ricardo Gil da Costa）成立了 Neuroverse 公司。2014 年，科斯塔與漫威漫畫公司（Marvel Comics）合作，證明電子皮膚用于娛樂的可能性。科學(xué)家們?yōu)樵诩~約舉辦的“復(fù)仇者主題互動(dòng)展覽”活動(dòng)設(shè)計(jì)了一種腦機(jī)接口（BCI），允許游戲玩家變身“超級(jí)英雄”，將他們的腦電波轉(zhuǎn)化成壯觀行動(dòng)呈現(xiàn)出來。
如果這種接口能夠?yàn)榉菍I(yè)人士理解和使用，我們可能進(jìn)入一個(gè)個(gè)人負(fù)責(zé)健康和生活方式的新時(shí)代。科利曼說：“我們需要確保這些設(shè)備最終可以幫助人們過上健康的生活，并作出更好的決定。我們還需要遠(yuǎn)程看醫(yī)生嗎？如果沒有醫(yī)生，我們可以自我調(diào)節(jié)健康嗎？我們?nèi)绾谓⑦@樣一種生活方式：人們通過其獲得的信息改變他們的生活？”
當(dāng)下人們對(duì)電子皮膚的評(píng)價(jià)褒貶不一，游戲迷以及早期試用者對(duì)其盛贊不已，而隱私倡導(dǎo)者擔(dān)心個(gè)人敏感信息遭到泄露。盡管如此，電子皮膚獲得的投資正不斷增加，研究步伐也在加速。而可穿戴裝置只是完全可溶解設(shè)備的墊腳石。
