深圳大学副校长、国家特聘教授、美国医学与生物工程院院士:张学记
我在智能传感和健康领域已深耕数十年,有幸在多个领域拥有丰富经验。
生物传感器是什么?我们常说,“掌握了传感,就控制了世界。掌握了生物传感,就知道了生命的密码”。
通俗来讲,传感器是一种检测装置,通常由敏感元件和转换元件组成。它能感受到被测物的信息,并将其转换为电信号等可读形式。现在,智能汽车就是传感器的一种运用形式。人本身也是一种传感器,比如看到物体是视力传感。
为什么说“掌握了生物传感,就知道了生命的密码”?人与其他动物有区别,人有感情、会交流。这是因为人有多种神经递质,人的喜怒哀乐,甚至怎么样谈恋爱都与其有关。提到“谈恋爱”,我们常说“这两个人有缘”,“有缘”背后,其实是苯乙胺和多巴胺浓度的作用。
我们所说的“命运”也与神经递质相关。端粒酶影响着人体的衰老,从人类寿命来看,因受端粒酶等限制,如果没有干预,人类寿命很难突破150岁。
生物传感器是典型的交叉学科,包括生物、医学、化学、物理、材料、信息科学,同时又是应用十分广泛的学科,大到国家安全、航空航天,小到日常生活、医疗保健。
智能生物传感更好地服务人类健康
随着人工智能快速发展,各领域应用场景不断涌现。生物传感作为信息科学学科,将人工智能、大数据、5G结合起来,形成了新的概念——智能生物传感,并向着柔性化、基层化、智能化、网络化等方向发展。
当前,人工智能有两大发展方向,一是自然交互改变生活,二是智能学习赋能行业。我们做的就是把指纹识别、人脸识别、虹膜识别、姿态识别同生物传感结合起来,形成全谱系智能识别生物传感系统,为人类健康服务。同时,我们也在做智能生物传感研发的路线图,从基础层到中间层再到应用层,明晰其未来发展方向。
未来,生物传感技术将越来越多地应用在可穿戴设备和植入式设备上。植入式设备具有生物兼容性,体积小、重量轻、侵入性小,可以减少用户佩戴使用的负担,无须养成佩戴使用习惯,运用在血糖监控、大脑控制、心力衰竭监控、癌症预警等领域。
当前,智能传感器已有实践应用。北京冬奥会、冬残奥会期间,我们的智能传感器就发挥了重要作用。
未来,智能传感还将助力智慧城市建设,涵盖智能交换、交联、中枢和语言等多个方面,以智能传感和AI为基础构建城市智慧体。围绕健康,我们致力于身体智能传感方向的发展,将人体从头到脚用智能传感连接起来,整个身体作为智能传感平台,更好地服务人类健康。
通过智能传感技术打造数字人生
从生命科学的角度来看,健康有三重意义,一是身体健康,二是心灵健康,三是智能健康。
智能健康是人们和机器、硅基生命和碳基生命和谐健康的共生。
当碳基和硅基相结合,生物体特性、功能以及行为组成数字信息后,将在虚拟世界里进行模拟及重新构建,通过数字孪生、数字原生和数字永生的方式,让人类的生命在数字世界中得以延续,也就是达到数字永生。
在《流浪地球2》中,有一段关于“数字生命计划”的“广告语”:“人类的本质就是一堆电信号,你对这个世界的感知、你的记忆都可以通过这条线存到机器里。你的身体很脆弱,它会受伤、会生病、会变老,还会死,但数字的你,理论上可以永生。”
人类是碳基生命,所以很脆弱,会受伤。但如果我们走向硅基生命,拥有生成式的脑机接口,那么距离数字永生就不远了。
目前,我们已经在硅基融合方面取得了一定进展。未来,硅基生命能否诞生?一念之间,是魔是佛?碳基生命的我们是不是一个二传手?这些都还不得而知。然而,可以确定的是,我们的研究正以智能传感为先导,以人体物联网设备作为数据收集的入口,致力于探索人工智能的3个场景,也就是自然宇宙、心智宇宙和数字宇宙这3个世界的交汇点。
科学家的使命不仅在于改变世界,更在于创造世界。如今,我们通过智能传感和人工智能技术,创造出了虚拟世界即数字宇宙、元宇宙,未来,可能还有更多的世界将被创造。
通过智能传感技术打造数字人生,可以让聋者听见、盲人看见、哑巴会说话,帮助残障人士实现身体功能,甚至在此基础上更好地运用身体功能。研究的最终目的就是人类更健康、更美好,使人类走向“永生”。