近年来,随着物联网与再生医学、生物电子技术的深度融合,人体互联网(IoB)的概念日益受到广泛关注。作为物联网的重要延伸,IoB通过连接人体与智能设备,在健康监测、人工器官、智能假肢等医疗与非医疗场景中展现出巨大潜力。然而,传统IoB系统存在核心瓶颈:感知、存储与计算功能在物理上分离,数据需传输至云端处理,不仅导致高延迟、高能耗,还带来数据隐私与安全风险。同时,人体与设备的紧密交互对硬件的生物相容性、柔性与长期稳定性提出了严苛要求,制约了该技术的实际应用与推广。
针对上述挑战,西安交通大学金属材料强度全国重点实验室马伟教授团队近日发表展望论文,系统提出了以有机电化学晶体管(OECT)为核心、实现传感-存储-计算一体化的硬件新范式,助力传统IoB的智能化升级。OECT采用有机混合离子-电子导体作为活性材料,具有优异的生物相容性、机械柔性和独特的离子-电子耦合特性,与人体环境和IoB应用高度适配。该器件具备双重工作模式:在易失性模式下可作为高灵敏度、多模态生物传感器;在非易失性模式下则可作为记忆器件,支持存算一体架构,实现高效、低延迟的边缘智能处理。研究团队首次提出了三种构建感存算一体OECT阵列的技术路径:异质集成、同质集成与融合集成。其中,融合集成代表了最高的集成度与发展方向,旨在单一阵列中同步完成信号感知、信息存储与实时处理,可显著提升系统能效与集成密度。尽管前景广阔,该技术目前仍面临器件稳定性、生物安全性与外围电路配套等挑战,尤其是在长期植入及动态生理环境下的可靠运行仍需深入研究。未来,该技术有望推动个性化健康监测、脑机接口、智能假肢及群体智能等IoB关键领域的发展。

相关成果以《面向智能人体互联网的感存算一体有机电化学晶体管硬件》(Organic electrochemical transistors for integrated sensing–memory–computing hardware towards intelligent Internet of Bodies)为题,发表于国际顶级期刊《自然综述-电气工程》(Nature Reviews Electrical Engineering)。西安交通大学金属材料强度全国重点实验室王炳俊助理教授、王世杰助理教授为文章的共同第一作者,马伟教授为通讯作者,西安交通大学金属材料强度全国重点实验室为唯一通讯单位。文章的合作者还包括南方科技大学王中锐教授。该工作得到了科技部国家重点研发计划项目、国家自然科学基金青年项目等项目的支持。
论文链接:https://www.nature.com/articles/s44287-025-00234-x