在数字化浪潮席卷全球的今天，我们的电子设备正陷入一种尴尬的悖论：它们在性能上登峰造极，却在生命周期上短促而廉价。为了追求标准化和规模化，我们制造了无数难以拆解、不可回收的"电子垃圾"。
但在最近的 HCI（人机交互）顶级会议上，来自萨尔大学和巴黎理工学院的研究员 Madalina Nicolae 提出了一个挑战传统的愿景：如果我们不再仅仅是"制造"设备，而是让它们"生长"出来呢？
上排左侧与中间（膝盖/关节处）： 展示了贴合身体的电路（On-body circuits）。由于生物塑料具有很好的柔韧性和粘附性，它可以像膏药一样贴在关节处，并随着肢体运动而弯曲，保持导电性能。
上排右侧（手背）： 展示了一个集成在皮肤上的交互界面。透明部分是生物塑料基底，黑色部分是导电触点。
下排左侧（手指按压）： 展示了一个压力传感器原型。手指按压传感器时，电脑屏幕上会实时显示对应的信号波动。
下排中间（独立设备）： 展示了一个自给自足的计算设备。它将传统的电子芯片（IC）直接嵌入到生物塑料基底中，黑色部分是连接芯片的生物塑料导线。
下排右侧（手臂）： 展示了用于肌电图（EMG）的身体接触电极。这些贴片可以捕捉肌肉运动产生的电信号，并传输到电脑上（屏幕上显示的绿色波形）。
1. 物质性的觉醒：生物材料不只是"替代品"
长期以来，HCI 领域对生物材料（如生物塑料、细菌纤维素）的定位大多是塑料的"环保替代品"。我们试图用生物材料去模仿合成材料的功能，却忽略了它们最迷人的特质：时间性（Temporality）、响应性（Responsiveness）和生命力（Livingness）。
Nicolae 的研究核心在于：将材料的转化（生长、腐烂、再生）置于交互设计的中心。 这种转变引入了新的计算想象力，材料本身成为了交互的一部分。
"材料转化本身------通过生长、腐烂或再生------成为了传感、驱动或控制的通道。"
左一（手背上的透明圆顶）： 一个能够感应或产生触觉反馈的柔性气泡。
中间（纸鹤/鸟状模型）： 展示了形状改变。利用生物材料的收缩或膨胀特性，让模型像鸟儿扇动翅膀一样活动。
右一（黄色夹持器抓取鸡蛋）： 一个生物柔性抓取器。它非常柔软，可以安全地抓起脆弱的物体（如鸡蛋），展示了生物材料在软体机器人领域的应用潜力。
底部左侧（手掌上的透明贴片）： 展示了材料的高度透明性和柔韧性，适合作为皮肤贴合式传感器。
底部右侧（泥土中的白色花朵）： 强调了生态属性。这些设备在完成任务后可以丢弃在土壤中自然降解。
2. 演进之路：三大核心制造框架
Nicolae 通过三个连续的研究框架，展示了这一范式的演进：
🟢 交互式生物塑料 (Interactive Bioplastics, UIST '22)
核心：功能化与循环利用
谁说电路板必须是坚硬的？利用明胶、琼脂、淀粉等 DIY 材料制作的交互式生物塑料，不仅可以作为柔性传感器的基底，通过注入碳添加剂，它们自身就能导电。
- 技术亮点： 这些设备在完成使命后，可以被重新熔化或降解，真正实现了"从自然中来，回自然中去"。
🔵 SoftBioMorph (DIS '24)
核心：动态行为与变形控制
如果生物材料能像肌肉一样律动呢？该框架通过精细调控材料的水合作用、收缩率和刚度，创造出了能改变体积、方向和形状的执行器（Actuators）。
- 设计启示： 它证明了生物材料对环境的"敏感性"其实是一种强大的设计资源，可用于开发能随水分、电力改变形状的智能表面。
🔴 生物杂交设备 (Biohybrid Devices, UIST '23)
核心：活体材料与自我组装
这是最具突破性的阶段。Nicolae 利用细菌纤维素（Bacterial Cellulose）------一种在发酵过程中会自我组装的活体材料。
- 制造新范式： 提出了"以生命周期为中心"的制造技术。电子元件不再是后期组装的，而是在**生长阶段（Growth Phase）**直接置入。随着纤维素的生长，它会自动将零件集成到其生物结构中。
图片展示了一个为期 9 天的实验过程：
第 0 天 (Day 0)： 在培养皿的培养液表面，放置了一个黑色的导电 3D 打印焊盘（这是电子设备的组件）。此时，焊盘只是平放在液体表面。
第 3 天 (Day 3)： 细菌开始发酵并产生纤维素纳米纤维。可以看到白色、半透明的薄膜（纤维素）开始生长，并逐渐覆盖焊盘的边缘。
第 9 天 (Day 9)： 纤维素层已经变得非常厚实且强韧。黑色的电子焊盘已经完全被生长出的生物材料包裹并固定在其中。
3. 范式挑战：拥抱"不确定性"的美学
在传统的工业逻辑中，变异、水分依赖和缓慢的生长周期被视为"缺陷"。但在生物制造的视角下，这些特征变成了设计的切入点。
通过对 15 位跨学科专家的访谈，Nicolae 揭示了生物制造面临的系统性挑战：
- 价值错位： 传统 HCI 追求"速度、规模和控制"，而生物制造追求"可持续性和物质关系"。
- 预期误区： 我们不应强求生物材料像工业塑料一样永恒不变，而应学会与其动态特性"协作"。
- 技术壁垒： 生物制造需要大量的隐性知识和像照顾生物一样的"关怀常规"。
左上（肩部装饰）： 一个可穿戴的形状改变配件。利用生物材料对环境（如湿度）的自然反应，它可以实现形态上的律动。
右上（手腕处）： 一个交互式手镯。它展示了如何将柔性电路完美地整合进生物皮革质感的材料中。
下方（核心大图）： 一个游戏控制器原型。这是论文的集大成之作，通过标注详细解释了电子元件是如何在生物的不同生命阶段被"植入"的。
4. 迈向"生物集成"的未来
"与其将生物物质改造进熟悉的器物中，我越来越倾向于'随生长而设计'，将生物转化本身视为形式、结构和交互的驱动力。"
当我们不再试图统治材料，而是学会"调谐"生物过程，我们得到的将不仅仅是更环保的设备，而是一种全新的物质文明------在这里，科技不再是自然的对立面，而是自然生长出的一部分。
关于原论文
- 标题： Rethinking the Fabrication of Interactive Devices Through Biomaterials: Towards New Paradigms of Making and Materiality in HCI
- 作者： Madalina Nicolae (Saarland University, etc.)
- 发表： UIST Adjunct '25
- 核心关键词： Bio-HCI, 生物制造, 活体系统, 可持续性
本文基于 Madalina Nicolae 的学术研究整理编写。