IVN系统为艺术设计带来的机遇

陆政成 曾瑞

摘  要：通过解读麻省理工大学多媒体实验室对于IVN（In-Vivo Networking——体内联网）技术的开发研究，分析了IVN技术的具体内涵。并在此基础上，探讨IVN技术在社会生活和艺术设计中的运用，并探讨了植入人体芯片的发展前景以及当人成为电子网络中的一部分时会带来什么改变等相关问题。

关键词：IVN系统;可植入式芯片;交互设计;产品设计

一、IVN技术概述

（一）可植入式ID芯片（injectable ID chip）

早在1979年，加利福尼亚的发明家Mike Beigel就已经发明了生物芯片转发器的原型。从20世纪90年代初期开始便已经在世界各地的动物园开始广泛使用该微芯片，直到20世纪初，美国的某些城市允许将其使用到宠物身上。

可植入式ID芯片也称为生物芯片转发器，可注入到动物皮下，为其提供一个独特的身份号码。使用无线射频识别技术，在受到一个与之兼容的扫描仪才能激活芯片，向扫描仪发射简单信号，在辨认该动物时，扫描仪需要和数据库里的其他身份编码进行比较。这项电子ID技术仅止步于动物，未涉足人体。

（二）IVN技术及最新研究成果

IVN（In-Vivo Networking——体内联网）是麻省理工大学多媒体实验室的研究出来一项科研成果，是一套能够给体内无电生物传感器和生物执行器供电及通讯的系统。IVN有效克服了过去系统无法给超浅层微型传感器供电的难题，同时解决了身体组织引起的信号衰减以及植入传感器的微型天线如何设计等问题。

人们对于将无线网络的方式应用到体内传感器和制动器表现得非常有兴趣。相比传统植入式心脏起搏器等直接携带电池的设备，IVN要小得多，同时只需要吞下或注入人体，用于了解大脑回路、给药或监视人体内部生命体征。尽管医学界很期待，但这些设备的联网能力依旧十分有限。当这些传感器能被研发出携带聯网能力时，将为人体内医学设备研究带来质的飞跃。

IVN引入了一种多天线技术，可以远程为毫米大小的体内传感器供电并与之进行通信。IVN最关键的设计在于它使用了一种新型的波束算法，在无法估计其通道和位置时依旧可以将能量集中到一个可植入的设备上。研究结果表明，IVN可以在10厘米的液体中给毫米大小尺寸的传感器供电并与之进行通信，同时可以在猪的重要器官中放置无电池传感器并与之连接。这种新波束形成技术的含义远超出微型植入物，特别是，研究结果表明IVN可以在38米的距离内为无源无线射频识别装置供电，比目前出现相同射频识别的操作范围大7.6倍。

IVN固有的循环运行的特性使其符合FCC标准，对人体暴露属安全级别，这是第一个能够与深层组织中反向散射节点进行通信的系统。

二、IVN的应用

（一）IVN在社会生活中的运用

IVN系统对体内微型传感器的供电以及通信技术的实现，极大地拓展了人体芯片装置发展的空间。而这项技术与现有可植入式ID芯片的结合，将颠覆人们对于ID识别的定义及生活方式，而与各类医疗设备的结合，让医疗设备的研发增加了更多的可能性。

1.个人ID

可植入式个人ID将取代身份证，甚至是当下最为普遍流行的虹膜识别、指纹识别和面部识别技术。身份证易遗失，指纹识别的可复制性高，面部识别容错率较低，虹膜识别难以普及。在当今社会，尤其在中国，以支付宝为代表的电子支付系统的不断革新和发展，早已改变了年轻人的支付方式。可植入式ID芯片若普遍应用到人体，那将是人类社会生活里程碑式的变革，而身份信息也将更加清晰透明，社会秩序会更加井然有序。

2.医疗运用

在医疗领域，目前很多体内装置是需要换电池或电线来维持的。装电池的设备体量较大，置入时引发病人身体不适，需要按时进行更换，且有电池泄漏的风险，使用成本必然增加。而依靠电线来维持的设备需要外接电源，易引发病人的生理不适，无法随身携带，每次检查需独立进行，无法对病人身体状况进行持续监测。

IVN的出现是广大病患的福音，有了IVN系统对体内微型传感器的供电以及通信技术，体内装置体积可大幅缩小，也便于植入病患体内，进而及时反映病患身体状况。这不仅减轻了病患痛苦，也提高了治疗效率，尤其是当心脏病、脑血栓等突发性疾病发生时。

这样一款产品可以清晰地“了解”人体，记录人体的任何生理变化且不受时间地点的限制，出现异常时又能及时发出警报。这就相当于无时无刻不在做体检，使人类的健康又多了一份安全保障。

（二）IVN在设计领域的运用

1.产品设计范畴

在产品设计中，从衣、食、住、行四大方面来举例探讨IVN系统的研发对产品设计的发展可能带来的改变。

首先，衣物方面。目前已经有设计师设计出可以根据外界气温变化而调节温度的服装了，可是这种设计仅仅基于外界的温度的变化而调节温度。而在融合IVN系统后，服装本身可结合人体自身条件，更加精准贴心地调节温度、颜色，甚至柔软度。再者可以同移动终端相连接，由用户自行调整。

其次，饮食方面。目前注重饮食健康的人群逐年增加，监测卡路里的需求日渐强盛。但是，监测卡路里的设备都需要食物称进行称重，才能估算卡路里。例如很多糖尿病患者需要严格计算每一天的糖分摄入。若直接植入设备精准计算摄入的卡路里、糖分和各种营养元素，再反馈到移动终端，并且在出现超量时可以及时进行警报，那现在很多食物分析扫描仪、测量仪都将无用武之地。

再次，居住方面。在家中，随着物联网的流行，家电之间已经能相互“交流”了，如若主人以电子身份直接加入其中时，家中的所有电子产品处理事情的效率便会提升，会变得更加“智能”，不需要太多的操作便可以在家中享受最舒适的氛围。未来不再需要语音控制，而是身体已经直接“告诉”家电需要做什么了。有鼻炎的人，一感到鼻子出现堵塞的情况，空气过滤器和加湿器便配合运行，营造出一个舒适的家居环境。

最后，出行方面。在二维码兴起的时代，很多城市的地铁卡已然被取代，NFC技术也早已普及。而相比较之下，IVN系统带来的可植入式芯片只会更加便捷。同理，火车站、飞机场繁复的安检系统将会大幅简化，可以有效提高出行效率。在无人驾驶汽车上也同样有用武之地，监测到乘客出现晕车状况时，汽车自身便可以做出应激反应，及时调整驾驶速度，空气更新，降低温度。儿童丢失时，体内芯片也能发挥一定的作用，不用单纯地只依靠摄像头了。

2.交互设计范畴

在交互設计的范畴，IVN系统的出现与可植入式芯片的结合也是质的变革。在此之前的交互方式局限于人表面变化所产生的反应，而体内芯片允许设备感应人体的内在变化，这对于交互设计来说，相当于开拓了一片全新的天地。在现有交互方式的基础上，交互设计师可以根据人体的细微变化将交互反馈精细化。这项技术是新型交互方式的基础。例如，体内装置可以简单地探测人体心率变化，而根据心率变化，表明人的运动状态以及心理活动发生了一定的变化。这时再结合周围环境，移动终端可以在短时间内分辨出用户的大致心理状态，相应在交互界面上呈现出符合当时情景的反馈。这样的交互体验简单到屏幕亮度的调整，复杂到整个交互界面甚至周围环境的变化。

总之，有IVN系统的辅助，电子设备能为我们带来更入微的感官体验，生活成本也将大幅度降低。而体内装置同时在体内也是可以给用户产生反馈的，当然对于用户来说，才是真正的“沉浸式”体验感。由内而外的感受都交由交互设计师来重新定义。交互设计，设计的就是人与机器之间交流的方式，现在出现了一种新的语言，赋予机器了解人的能力，让机器“懂得”人类的情感是否也指日可待？

三、结语

中国古人信奉“身体发肤，授之父母”，而在体内植入芯片这样的事情，有危及生命的可能存在，愿意尝试的人也许寥寥无几。在当今年代，人们的接受度和宽容度也在不断提高。以电子支付的盛行为例，中国便已然领先于世界，进入了支付方式的新时代。人体植入芯片也是一样的，需要“第一个吃螃蟹的人”，面对新的技术，要用发展的眼光来看待。不过，电子芯片植入人体，那人和机器可能有一天真正完全结合在一起，究竟是人工智能领先一步，还是人先变为机器的一部分，是个有趣的问题。当众人专注于研发人工智能时，人类要以什么样的方式敞开自己，让机器更了解我们呢？IVN系统的出现不但是让人更了解自己的一个机遇，也是让人能够真正与电子“沟通”的一块垫板。

参考文献：

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[3]罗仕鉴.《服务设计研究现状与进展》序言[J].包装工程，2018（24）：2.

[4]郑海昊，刘韬.数字交互技术视域下的智慧学习元认知体验研究之——共我体验突破交互边界[J].中国电化教育，2018（12）：101-108.

作者简介：陆政成，苏州科技大学艺术学院硕士研究生。

曾瑞，苏州科技大学艺术学院。