标题：生物电气接口
生物电气接口的概念
生物电气接口（或生物电气界面，英文为Biotic Electric Interface，缩写为BEI）这一概念由王海博士于2007年首次在国际上提出，这是一条生命跨越肢体和感官直通物质世界的通道。此概念的提出旨在于架起联系生命、物质世界和人类认知的桥梁，能够于交叉领域间牵起一根纽带，树立一面旗帜，为相关交叉研究混沌与不足的研究现状提供方向与归属，为相关科技产业的生长提供土壤，为人类社会贡献累累硕果。
定义“生物电气接口”这一概念并不容易，通俗地讲：以生物体为中心，以电为媒介，以电子器件为中转，将生物体与外界环境的能量、信息单向或双向沟通，这就是生物电气接口最根本的特征。其中“电气”泛指“电”，使用“电气”而非“电”是为了避免出现“生物电”一词而混淆。此外，英文使用Biotic Electric，而非bioelectic，也是因为后者的意思是“生物电的”，概念中“生物”与“电气”是并列的关系，而不是前者修饰后者。生物电气接口也可称为“生物电气界面”，但其中“接口”一词更为实物化，体现具体设备，而“界面”一词则较为虚拟化。
然而，许多电器都能与生物体相互作用，如电视机、空调，甚至手电筒，显然这些电器不能一概列为生物电气接口，生物电气接口应具有如下属性：
（1）生物体通过自身器官、组织来感受外界信息且作用于外界，而生物电气接口的作用就是替代这种常规途径，直接将生物体内部生理活动与外界环境相连，如人工视网膜、电子耳蜗，但也不意味生物电气接口要深入生物体内或接触生物体；
（2）生物电气接口要建立起生物体内部生理活动与外界环境的即时联系，乃至建立相互感应，如EEG（脑电图）、fMRI（功能磁共振成像），而像指纹识别、CT（计算机X射线断层扫描）、普通MRI（磁共振成像）等则不在此列（但不意味生物电气接口不能包含它们）。广义上讲，若系统中任何部分具有生物电气接口的特征，即可视该系统为生物电气接口。
尽管用了“接口”一词，生物电气接口却可以是一个大型设备乃至系统。此外，生物电气接口不是指生物体与电器间的接口，而是指生物体与外界环境之间的电接口。生物电气接口不仅可以连接动物体，甚至还可以连接植物、微生物等各种生物个体以及群体。比如，利用生物电气接口可以把光合作用、生长、内环境变化等植物生理活动信息实时传递出来。
任何一个系统内部各环节以及与外部环境之间都在不断地进行着物质、能量和信息的交换，生命也是如此。生命体与外界环境之间的物质、能量与信息的交换是复杂的过程，把握这一过程并非易事，然而对于人类自身却有着重要的意义。生物电气接口的出现为此提供了一条不比寻常的新途径，这一接口是生命跨越肢体和感官直通物质世界的通道，是联系生命、物质世界和人类认知的桥梁。
生物电气接口也是连接生命医学科学与机电信息等工程领域的纽带，这两个领域历来较难相互包容，然而历史上二者有限的交汇时刻往往诞生出举世瞩目的成果，并极大地造福人类。生物电气接口整合了生命、理化、机电、信息、材料等多个科学技术领域，此概念的提出为这些领域的融合与发展创造了条件，其重要性不言而喻。生物电气接口涉及众多技术领域及产业，各领域的发展史可视为生物电气接口的发展史。
生物电气接口不仅可以用来深入探究生物体的生理活动，而且能够帮助改善和拓展生物体有限的机能，扩大生物体的活动范围，甚至替代衰老、损伤或功能丧失的器官乃至生物体内环境，使生命的进化向着突破生物机体、突破遗传基因的方向迅速发展。
生物电气接口最大的特点是生物体内部与外界环境的直接交互，而无需依赖器官转换。这种交互方式无论在范围上、程度上还是在速度上都扩展和增强了生物体适应外界环境的能力。此外生物电气接口还能对交互信息进行存储和处理，这不但进一步增强了交互能力，而且为研究生命活动提供了便捷的途径，成为人类认知的一个强有力工具。随着时代的发展，生物电气接口概念与产品的普及，相关产业的蓬勃兴起将成为趋势，前景广阔、意义深远。
王海博士在文献[1]中以英文对生物电气接口这一概念进行了初步阐述，在文献[2]中首次提及这一概念的中文表述，在文献[3]以中文诠释这一概念，将相关学术用语中文化，且做进一步完善和更为广泛的介绍。
生物电气接口的结构
  生物电气接口结构图[1]如图，连接生物体和物质世界的结构即是生物电气接口。其中，生物传送器与生物体直接相连，用于将生理信息与电子信号相互转化，分为导出型和导入型。前者也可称为生物传感器，用于生理信息检测，具有电磁、超声、光学、温度、化学、压力等诸多检测类型，许多常见设备如ECG（心电图）、EEG、MEG（脑磁图）、fMRI等都含有这一部件。后者用于将各种外部信息导入生物体，具有电流、电磁波、超声乃至药剂等诸多导入类型，也有很多设备如人工视网膜、人工耳蜗、心脏起搏器、红外理疗仪、睡眠仪、自动输液器等含有这一部件。生物电气接口可以同时具有导出型和导入型传送器，也可以仅含有其中一种。
信号放大与调节电路完成对信号的缩放、筛选以及合成等工作。外周设备可将信息、能量、物质单向或双向传递，在生物体、生物电气接口以及外部物质世界之间建立沟通，按工作方式可分为多种类型，如：压力、光学、声学等类型。中间设备是可存储可编程的智能化部件，具有存储和处理信息的能力，以电子设备为主，主要是计算机、微控制器系统等。
生物电气接口的应用
生物电气接口有着深厚的技术背景，相关技术在许多领域有着大量重要的应用，举例如下。
1）医疗卫生
在医疗卫生领域，很多设备部分或整体具有生物电气接口的特征，其中一些已有长期的临床应用，还有一些诞生时间不长，却极具发展潜力。
人工心脏起搏器在心脏病治疗学中有着重要地位，这种设备按照规定的程序发放电脉冲，通过导线与电极刺激心脏，使之搏动，在外界与人体之间连起了一条直接的通路。
一些可以用大脑控制的电子义肢能够将源自神经的生物信号通过电子与机械装置传递出来并使之作用于外部环境。
穿戴式生理检测技术是一种新型的医疗检测技术，检测设备由穿戴式传感器、数据记录器、基站和远程监护中心组成，能够长期、持续地监测患者生理信息及用于远程会诊。
无线传感器网络技术与生理检测的结合可以将生理数据通过无线网络传输到监护中心，实现快速、及时的诊断与治疗。
自动输液器可以替代医护人员进行输液，可以将人体生化环境信息转为药剂干预，再反馈至人体，把人体生理活动和药剂供给联系在了一起。
2）农业生产
农业作为第一产业，是人类的衣食之源、生存之本，也是国民经济其他部门得以存在和发展的基础，提高农业生产力对国民经济具有非凡的意义。传统农业已向精细农业发展，快速与准确地获取作物生理信息已成为精细农业发展的重要基础，生物电气接口在这一环节同样发挥着重要的作用。
在种植业中，生物电气接口可以实时监控农作物的生长发育，可以深入植株内部采集生理数据并应用于作物生长环境的实时调节。
在畜牧养殖业中，生物电气接口可以用于牲畜家禽等动物个体及群体的生理数据实时采集，生理指标实时分析，实时调节养殖方法，改善养殖环境，监测疫病等。
3）基础研究
基础研究是具有重大战略意义的国家资源，重视和加强基础研究已经成为当今世界各国科学技术发展的战略重点。生命科学研究是基础研究的重要方向之一，生物电气接口在其中也发挥着重要的作用。
脑科学是20世纪的新兴学科，在许多国家，脑科学研究是重要的国家级项目。脑科学研究离不开设备的支持，这类设备也发挥着生物电气接口的作用，架起外界直通大脑的桥梁，为脑科学的发展做出了巨大的贡献，比如：EEG、MEG（脑磁图）、fNIRS（功能近红外光谱成像）、fMRI、SPECT（单光子发射计算机断层成像）、PET（正电子发射断层成像）等。
在野生动物研究中，生物电气接口也能发挥独特的作用。尽管生理数据可以在野生动物被捕捉后采集，但其野外自由活动的数据往往更能真实地反映野生动物的生理指标，却不易获得。生物电气接口与无线电追踪技术以及卫星跟踪技术的结合将有望实现这种监测。这类生物电气接口在动物园中同样可以得到很好的应用。
从微观的组织胚胎发育科学研究到宏观的生态科学研究，生物电气接口都是很有用的装备，甚至不可或缺，其技术水平的提升必然有利于生命科学的发展。
4）其他
生物电气接口在其他方面也有许多应用，并发挥良好的作用，比如在体育运动中的应用。
通过前面列举的实例可见，生物电气接口的应用价值与发展潜力是很可观的。
小结
生物电气接口涉及医学、生物、信息、电子、机械、材料等诸多领域，应用空间广阔，其发展及产业化极具潜在经济价值，同时将促进相关科技领域及产业的融合与发展。该技术既是一根纽带，又是一面旗帜，能够为相关交叉研究提供方向与归属，为相关科技产业的生长提供土壤，为人类社会的发展贡献累累硕果。可以想象，未来的生物电气接口将更轻便、更精细、功能更强大、生物相容性更佳，并向无创化、非接触化、无线化以及远程化方向发展，更加方便使用。