以人为本的社会需求，智能系统的快速发展，呼唤新的进化趋势出现。作者提出了两个新的进化趋势。

（1）增加生物特性进化趋势

在技术系统发展进程中，不断增加某些生物特性是一个明显的进化趋势，从外观到内部结构，从元件到子系统，从执行系统到控制系统，从机电体到生物体等。其进化路径是：

外观具有生物特性→结构局部具有生物特性→结构整体具有生物特性→人造非生物体+部分生物体→人造非生物体+完整生物体

外观具有生物特性实例：各种动物形状的玩具/用具、鸟巢体育场、海豚外观的潜艇与高铁列车、鸟翼形截面的机翼、人造草坪等。再例如德国不来梅的宇宙科学中心，外形既像鲸鱼，又像巨蚌，如图3-47所示。

上海种子大教堂看起来像是一只刺猬，6万根7.5米长的光学纤维穿过外墙和穹顶，每根光学纤维的顶端均有一颗种子。几乎每个方向都可以透过光学纤维采光，如图3-48所示。

图3-47 德国不来梅的宇宙科学中心

图3-48 有6万根光学纤维的上海种子大教堂

结构局部具有生物特性实例：Hankook轮胎与德国普福尔茨海姆大学（Univer-sity of Pforzheim）共同设计了三款炫酷的未来赛车用胎，其中Boostrac型为沙漠地设计，其独特的蜂巢结构能够扩展开来，变成一条大型齿胎，大大提升抓地力；Alpike型可以横向变换，像熊掌一样增加接地面积，适用于积雪较厚路面；Hy-Blade型拥有鱼鳍式扇叶和排水槽，在积水路面可快速稳定前行，如图3-49所示。

图3-49 三种具有仿生结构的Hankook赛车专用轮胎

结构整体具有生物特性实例：有视觉、听觉、触觉并且可以对话的机器人，人造昆虫、仿鲨鱼皮结构的泳衣等。在电子显微镜下观察鲨鱼皮，是由无数的被称作“皮质鳞突”的鳞片组成。这些鳞突在长度方向有凹槽，可以调整水在其表面的流动，同时可阻止漩涡或者是湍流的形成。这种特殊的表皮结构，既可以阻止藻类等在其身上寄生，又可以显著减少与水流的摩擦，游泳运动员穿上仿鲨鱼皮泳衣，曾经屡破世界纪录，如图3-50所示。

图3-50 鲨鱼皮上的“皮质鳞突”及仿鲨鱼皮泳衣

人造非生物体+部分生物体实例：可吸收的医用羊肠线，含有人类基因的生物芯片、生物机器等，如图3-51所示。

人造非生物体+完整生物体实例：霍金使用的眨眼式键盘（图3-52），佩戴检测设备的缉毒犬，带有动物实验的宇航器等。

瑞士人Nguyen La Chanh发明了浴室苔藓踏脚防滑垫。这种防滑垫由70小块直径为6厘米的泡沫状苔藓构成。这种防滑垫能让人的双脚放松，舒适感十足，而且无需精心养护，只要经常洗澡，滴在上面的洗澡水就能保证苔藓的生命力，如图3-53所示。

图3-51 含有人类基因的生物芯片和生物机器

图3-52 霍金使用的眨眼式键盘

图3-53 浴室苔藓踏脚防滑垫 （左侧为局部放大图）

（2）人机合一进化趋势

物质世界的系统分为自然系统、人工系统和复合系统。人工系统皆为满足人的需求而构建，因此人工系统的一个明显的发展趋势是，逐渐进入属于自然系统的人体系统的领域：附着体表，与人体互嵌，或者全部植入人体成为人体系统的一部分，由此而显著地提高人的能力。

该进化趋势从补偿人的能力到拓展人的能力，即先由人造元件替代了人体中缺损或失能的元件，让人正常生活工作；继而，让人工系统来大大拓展人的能力。人工系统与人体的关系，从有一定距离的接触与使用，到贴合体表的穿戴，再到与人体互嵌（系统大部分嵌入人体，或人体大部分嵌入系统），最终进入人体，成为人体的一部分。自古以来，在体外协助和拓展人的能力的工具数不胜数，这里不展开叙述。本书重点阐述体表、互嵌和进入体内的人造设备。其进化路径是两个趋势交织在一起的：

人造元件替代人的元件（体外→体表→互嵌→体内）→人造组件替代人的功能（体外→体表→互嵌→体内）→人造组件替代人的器官（体外→体表→互嵌→体内）

人造元件替代人的元件（体外→体表→互嵌→体内）案例：假牙或许是最早部分嵌入人体的人造元件；耳塞式收音机、助听器等也属于此类产品。(www.daowen.com)

常规的隐形眼镜贴在眼球表面，校正人的视力。谷歌公司又在隐形眼镜上添加了可以通过检测眼睛颜色变化而感知血糖变化的微型设备，为糖尿病病人带来了极大的方便，如图3-54所示。

经皮脊柱椎弓根钉内固定术是一种微创手术。在患者背部切开4个小口，从而完成置钉、复位和穿棒等手术操作，让钢钉固定患者压缩性骨折或失稳、滑脱的腰椎，此时钢钉替代了有缺陷腰椎的部分支撑和定位功能，如图3-55所示。

图3-54 隐形眼镜上感知血糖变化的微型设备（体表）

图3-55 微创手术内置钢钉来固定腰椎（体内）

人造组件替代人的功能（体外→体表→互嵌→体内）案例：可穿戴设备在最近几年发展迅猛，从指环、手表、手镯、臂带，到智能眼镜、智能头盔、智能衣裤、动力外骨骼等，这些设备可交换数据，可感知信息，可自成网络，可受力传力等，种类繁多。

三星创新实验室开发了一款用于诊断佩戴者是否中风的传感器设备原型机。其外观类似耳机，与手机绑定，监测佩戴者的脑电波并与手机软件中的特定算法匹配，可判断佩戴者是否有中风危险以及是否就医，如图3-56所示。

动力外骨骼是一种拓展人的能力的智能仿生可穿戴设备。外骨骼穿套在人体上，感应人的肢体活动意图，驱动相应部位的伺服机构产生相同的动作，如图3-57。

图3-56 监测佩戴者是否中风的可穿戴设备（体表）

图3-57 动力外骨骼（互嵌）

深度嵌入人体的眼球摄像机由三部分组成：一个微型摄像头（借用结肠镜现有摄像头）、一块电池和一个可以把拍摄到的画面传输到电脑的无线发射器。这三个组件集成在一块微型电路板上，佩戴者可以在外部无线控制是否启动拍摄，如图3-58所示。

人造组件替代人的机能（体外→体表→互嵌→体内）案例：人造技术系统进入人体，是目前医疗技术发展的重要趋势之一。牙齿、皮下、眼球、血管、大脑、肠胃等，都是可以植入的部位。有临时植入的设备，如可以吞入肠胃执行检查任务的摄像胶囊。有长期植入的设备，如上一节技术发展预测案例中提到的可以植入人眼接驳因特网的人造晶体，就是一种可长期植入人体的设备。

皮下芯片是一个细管状的微型芯片，大约2mm直径，12mm长，里面记录了个人的多种数据资料，可以很容易地植入人体皮肤下面，相当于给人加上了一个电子标签。其主要技术特征是RFID（无线射频识别）技术，内有芯片、天线和信息发射装置，对应身体之外特定的近场（NFC）接收装置，可以显示里面记载的内容，如图3-59所示。未来带有皮下芯片的人或许挥一下手就可以开门或者刷卡。

图3-58 嵌入眼窝的眼球摄像机（互嵌）

图3-59 RFID皮下芯片（体内）

心脏起搏器是一种完全植入人体内的电子治疗仪器。脉冲发生器产生电脉冲通过导线电极来刺激心肌，使心脏激动和收缩，以治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍病症，如图3-60所示。

芯片植入人脑也已经有成功的先例。香港《文汇报》曾经报道，英国色盲艺术家哈比森在接受了芯片植入后脑的手术后，可以通过“聆听”每种颜色独特的振动频率，来分辨颜色，让单色的世界增添了色彩。由于芯片可无线上网，他还能在看不见实物的情况下，接收由手机发送的影像，将其存储在芯片中，如图3-61所示。

图3-60 心脏起搏器（体内）

图3-61 植入人脑的芯片帮助患者辨识颜色

在所有的技术系统逐渐走向智能化的今天，我们不得不认真思考人与机器之间的关系。智能化的终极阶段，是大量的微型智能人工系统植入人体，替代人的某些组织或者替代人的某些器官，甚至直接与人的部分神经对接，显著地提升人的多方面的能力，减少或消除所患的疾病。

要点小结

技术系统往往是复合系统，既包含人工系统，也包含人体系统或其他自然系统。提高技术系统的理想度，不仅仅是提高人工系统的理想度，最终是为了提高人体系统的理想度。U-TRIZ新增加了两个进化趋势：增加生物特性进化趋势；人机合一进化趋势。这两个进化趋势，出发点不同，一个是让人工系统向自然界的生物系统学习，一个是让人工系统更好地为人服务。两个进化趋势最终交汇于自然界最高级的生灵——人的身上，形成了人与人工系统的共轭进化。