导读
据美国普渡大学官网近日报道，该校研究人员开发出一款原型设备，用人体充当信息传送通道，只需摸一下物体表面就能传输信息。
背景
如今，随着半导体、物联网、新材料等技术不断发展，创新型医疗设备层出不穷，并表现出灵巧、轻量、小型、生物相容、生态友好等新特点。这些设备大多具有数据采集、无线连接、远程监控、近场通信等功能，不仅可以监测各种人体健康指标，还可以治疗疾病和修复人体机能。其中比较典型的有：植入式医疗设备、可穿戴医疗设备、可吞服的医疗设备等。
监测并治疗糖尿病的石墨烯腕带（图片来源：Hui Won Yun / 首尔大学）
可吞服的气敏胶囊可实时检测肠道气体，并将这些数据发送至手机。（图片来源：Peter Clarke/RMIT University）
心脏起搏器的新型供电系统（图片来源：Islam Mosa/康涅狄格大学、Maher El-Kady/加州大学洛杉矶分校）
然而，这些设备往往需要通过蓝牙或者Wi-Fi信号与外界通信以传递数据。可是，当蓝牙与Wi-Fi信号在人体周围传播时，这些电磁波至少可以在人体周围10米半径范围内被检测到，这样就有可能被黑客窃听到，从而威胁设备安全。
黑客（图片来源：普渡大学）
例如2017年，美国食品和药物管理局（FDA）召回了由 Abbott 公司生产的大约46.5万个心脏起搏器。召回的原因就是，这些设备可能会被黑客远程入侵，以增加心脏活动量或缩短电池寿命，进而可能危及病人生命。
去年，美国普渡大学的研究人员开发出一项让通信信号保持在人体内的技术，进一步加强了联网的植入式医疗设备的安全性。这种私密的通信网络仅允许你自己和你的设备访问，而黑客非常难以攻破。
人体可以很好地携带信号，普渡大学新开发的技术能让信号处于非常靠近人体的范围之内。（图片来源：Erin Easterling/普渡大学）
他们采用的是一种称为“电准静态场人体通信（EQS-HBC）”的方法，通过采用低频率无载波（宽带）传输的方法，将信号限制在人体之内，使得邻近的窃听者很难截获关键的隐私数据，形成一种私密的通信信道，也就是人体。
（图片来源： 参考资料【1】）
创新
近日，该校研究人员又取得新进展，开发出一款原型设备，可以让你的身体充当“卡片或智能手机”与“阅读器或扫描仪”之间的连接通道，只需触摸一下物体表面就可以传输信息。
虽然该原型设备还不能实现转账汇款，但它是首个可通过指尖直接触摸发送任何信息的技术。研究人员在一项新研究中表示，当用户将原型作为手表佩戴时，在触摸笔记本电脑上的传感器时，用户的身体可用于发送照片或者密码等信息。
研究人员通过触摸传感器，将信息从手表中的芯片传送至笔记本电脑。（图片来源：普渡大学/John Underwood）
普渡大学电气与计算机工程系副教授 Shreyas Sen 表示：“我们习惯使用指纹来解锁设备，然而这项技术并不依赖于生物识别，而是依赖于数字信号。想象一下，通过触摸就可以在他人的手机上登录应用程序。无论你触摸什么，它都将变得更强大，因为数字信息正在通过它。”
普渡大学教授 Shreyas Sen（左）与研究生 David Yang 演示这项可以通过直接触摸传输信息的技术。（图片来源：普渡大学/John Underwood）
这项研究发表在美国计算机协会的期刊《Transactions on Computer-Human Interaction》上。普渡大学校友 Shovan Maity 作为 Sen 实验室的博士生领导了这项研究。研究人员还将在明年五月举行的美国计算机协会的计算机人机交互（ACM CHI）会议上展示他们的发现。
技术
这项技术的工作原理是在人体内建立一个“互联网”，智能手机、智能手表、起搏器、胰岛素泵及其他可穿戴或植入式设备都可以用它来发送信息。这些设备通常使用蓝牙信号进行通信，而这些信号往往从身体向外辐射。Sen 表示，黑客可以在30英尺外截获这些信号。
（图片来源：Chris Philpot）
Sen 的技术通过将信号耦合到所谓的“电准静态范围”中，从而将信号限制在人体内。在电磁频谱上，这比典型的蓝牙通信的频率要低得多。这种机制只需要接触表面就可以传递信息。
即使你的手指悬停在表面上一厘米的地方，没有直接接触，信息也不会通过这种技术传递。这将防止黑客通过截获信号窃取信用卡凭证等私人信息。
（图片来源：普渡大学）
研究人员在实验室里通过让一个人与相邻的两个表面相互作用来证明这个能力。每个表面都装备有一个用来接触的电极、一个用来接收手指上数据的接收器、一盏用来指示数据传输的灯。如果手指直接触摸电极，则只有该表面的灯光会亮起。另一个表面保持不发光，说明数据没有泄露出去。
同样，如果手指尽可能靠近并悬停在笔记本电脑传感器上方，则不会传送照片，而直接触摸就可以传送照片。
价值
信用卡机器和苹果支付（Apple Pay）等应用程序都采用了一种更安全的蓝牙信号替代方案，即近场通信（near-field communication），通过刷卡或扫描手机来接收付款。Sen 的技术将使得用一个手势进行安全支付变得更便利。Sen 表示：“你不必从口袋里掏出一个设备，只要把它放在口袋里或身体上，触摸一下即可。”
这项技术也可以取代目前使用蓝牙通信授权进入建筑物的钥匙或卡片，用户可能只需要触摸一下门把手就能进入。
就像如今扫描手机上的优惠券、礼品卡和其他信息一样，在现实生活中使用这项技术，将需要所有的表面都有正确的硬件来识别你的手指。
人们佩戴的设备上的软件还需要进行配置，以便通过身体向指尖发送信号，而且还需要设定关闭的方式。这样一来，诸如支付之类的信息就不会被传送到每一个有接收设备的表面。
研究人员相信，这项技术的应用将超越我们今天与设备互动的方式。
Sen 表示：“无论何时你启用一个新的硬件通道，它都会赋予你更多的可能性。想想我们现今的大型触摸屏，计算机接收到的唯一信息就是触摸的位置。但是，通过触摸传递信息的能力会改变这种大触摸屏的应用。”
【2】Shovan Maity, David Yang, Scott Stanton Redford, Debayan Das, Baibhab Chatterjee, Shreyas Sen.BodyWire-HCI. ACM Transactions on Computer-Human Interaction, 2020; 27 (6): 1 DOI: 10.1145/3406238
【3】https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2020/Q4/tech-makes-it-possible-to-digitally-communicate-through-human-touch.html