智能座便器在普及路上面臨的挑戰(zhàn)

近年來，智能技術讓越來越多我們日常使用的電器變成了智能家居中的聯(lián)網(wǎng)設備。然而，這股風潮卻沒給衛(wèi)生間帶來多大的變化。雖然智能牙刷和智能體重秤已經頗為普及，但一旁的座便器卻固守著上個世紀的模樣，幾乎沒有任何變化。不過，隨著傳感器技術不斷發(fā)展，以及人們對健康指標的關注度與日俱增，智能座便器發(fā)展的序幕終于拉開。

現(xiàn)如今，那些看起來像宇宙飛船似的高端坐便器可以提供夜燈、加熱座椅、自動開合蓋等貼心的功能。雖然這些功能讓如廁的體驗上了一個臺階，但它們未必采用了多么先進的技術，更多時候只是通過巧妙的方式運用了現(xiàn)有技術而已。真正的智能座便器之所以“智能”，就在于它們能夠提供詳細的健康指標。

01不只是花哨的賣點

每天，我們都會沖走大量有關自身健康的信息。對廢水進行檢測，這多少是個有點“惡心”的想法，但這些檢測可以揭示有關感染、特定種類癌癥、糖尿病等疾病的信息。在新冠大流行期間，科學家就通過檢測廢水中的病毒，繪制出廢水病毒含量圖，并結合廢水的來源，監(jiān)測疫情爆發(fā)的情況。邁阿密大學的研究人員甚至能夠通過檢測廢水來確定校園中的某幢宿舍樓是否爆發(fā)了疫情。

一款先進的智能座便器會集成多種排泄物監(jiān)測設備，例如用于監(jiān)測糞便粘稠度或尿液流量的攝像頭。未來的座便器甚至可以采集并處理糞便樣本。通過定期檢測糞便，可以及早發(fā)現(xiàn)結腸和直腸癌的跡象，但在以往，這項檢測需要親自前往實驗室，在尷尬不適的氣氛中完成采樣，或者將樣本郵寄到實驗室進行檢測。如果能在家里自動完成采樣，這項常規(guī)篩查就會更容易讓人接受。如果還能實現(xiàn)自動化檢測，那就可以簡化對患者的長期監(jiān)測，定期向患者的醫(yī)療保健醫(yī)生提供新的信息，而患者無需付出額外的努力。

對于食物過敏或敏感的患者來說，將智能座便器與飲食日記搭配起來，就可以詳細了解究竟是哪些食物引發(fā)了過敏。許多腸易激綜合癥（IBS）患者都會記錄飲食日記，以幫助找出疾病發(fā)作的原因。如果將飲食日記保存到座便器可以訪問的應用程序中，座便器就可以比較攝入的食物與糞便中檢測到的食物，從而為用戶提供重要信息，讓他們了解自己的身體對各種食物的反應。如果數(shù)據(jù)足夠多的話，應用程序甚至可以預測出哪些食物可能誘發(fā)了疾病發(fā)作。

對于注重健康和健身的消費者而言，持續(xù)健康監(jiān)測也是一項頗具吸引力的趨勢。健康指標可以激勵志在改善自己的人，而智能座便器則帶來了獲取健康指標的全新方式。智能座便器可以為這些用戶提供補水和纖維攝入建議、監(jiān)測血糖水平，并對可能需要就醫(yī)的情況發(fā)出預警。有些用戶喜歡分享每次跑步和騎車的經歷，他們在享受到智能座便器的便利后，甚至可能會向社交平臺粉絲們分享自己的如廁活動和健康指標記錄。

02哪些技術是座便器智能化的功臣？

現(xiàn)階段，健康監(jiān)測座便器所集成的電子設備仍然受制于改裝現(xiàn)有座便器的需求，但隨著技術的成熟，各種定制解決方案有望在將來出現(xiàn)。目前的解決方案包括監(jiān)測尿液流量和糞便成分的攝像頭、放置尿液分析試條的機械臂，以及將數(shù)據(jù)安全發(fā)送到云端的無線發(fā)射器。

任何根據(jù)攝像頭捕獲的圖像來推斷出數(shù)據(jù)的應用，都是機器學習技術一展身手的絕佳機會。機器學習算法可以建立用戶檔案，了解每個人的常態(tài)狀況，從而更好地理解檢測結果中出現(xiàn)的哪些偏差可能值得提醒用戶。搭配來自飲食日記或醫(yī)療可穿戴設備的數(shù)據(jù)后，機器學習算法還可以全面、詳細地分析用戶的消化道健康狀況，以及幫助用戶追蹤壓力、睡眠和飲食等因素對身體的影響。

營養(yǎng)學是一個復雜的領域，變量眾多，研究人員很難將其中的相關變量分離出來。機器學習算法可以照亮人體這個黑盒子，為用戶提供可操作的飲食指導。例如，它可以為腸易激綜合癥患者的飲食調整提供實時建議。如果用戶同意共享匿名數(shù)據(jù)，它甚至可以根據(jù)其他相似用戶的數(shù)據(jù)，讓用戶知道應該避開哪些食物。

除了機器學習算法外，傳統(tǒng)的尿液分析試條也能提供即時、可靠的結果。尿液分析試條所含有的試劑可根據(jù)pH值、葡萄糖、蛋白質、酮體和血液等物質的濃度改變顏色。帶有多種試劑的尿液分析試條并不難買到，只需一根這樣的試條，就可以進行十種或更多種不同的測試。光學傳感器可以解讀這些試條的顏色結果，讓智能座便器快速捕獲尿液中的各種健康指標。從中，用戶就能夠盡早得知尿路感染（UTI）、糖尿病、腎臟疾病和懷孕等身體狀況。

設計者需要決定在多大程度上依賴座便器發(fā)揮邊緣計算機的功能，以及在多大程度上通過云端進行處理。能夠運行機器學習程序的座便器會更加費電，價格也可能高到消費者無法接受的程度。采用云計算的座便器需要使用安全的數(shù)據(jù)連接方式，以及符合各地數(shù)據(jù)隱私法規(guī)的數(shù)據(jù)庫。

要讓智能座便器便于維護，這一點也會帶來更多設計挑戰(zhàn)。一個顯而易見的問題是，當智能座便器發(fā)生故障時，用戶應該找水管工還是IT技術人員？制造商需要做好客戶支持，配備訓練有素的技術人員和充足的替換零件。安裝過程中也可能涉及電氣工程，因為許多衛(wèi)生間都不會在座便器旁邊預留電源插座。

03智能座便器在普及路上面臨的挑戰(zhàn)

智能座便器工作的一個關鍵步驟是識別用戶。斯坦福大學研究人員開發(fā)的一款座便器在沖水手柄上安裝了指紋掃描儀，可在用戶沖水時識別其身份。不過，這樣的做法有其局限性：高端座便器會自動沖水，而且用戶并不總是為自己沖水（例如在需要他人輔助的情況下）。智能座便器需要盡可能實現(xiàn)“無感”工作，增加一個額外步驟來驗證用戶身份是違反直覺的，況且在嚴重內急時，誰還有心思先在座便器上登錄一下？

智能座便器面臨的主要挑戰(zhàn)之一，在于社會問題而非技術問題。想要用上智能座便器，就必須接受自己的私密數(shù)據(jù)被用來分析。衛(wèi)生間里發(fā)生的事情都是個人隱私，而排泄物分析往常只用于特定診斷，而非例行檢查。簡而言之，智能座便器要想普及，就必須面對這個難以啟齒的問題，畢竟在衛(wèi)生間安裝攝像頭，聽起來更像是廉價民宿里的噩夢，而非先進的醫(yī)療設備該做的事。

數(shù)據(jù)隱私的重要性正與日俱增。智能座便器需要將收集到的信息提供給醫(yī)療服務供應商，因而這些信息將作為醫(yī)療信息加以保護。在美國，此類數(shù)據(jù)受《健康保險可攜性和責任法案》（HIPAA）的保護，該法案對如何訪問和使用患者數(shù)據(jù)制定了嚴格規(guī)定。智能座便器用戶絕不愿意看到自己的敏感數(shù)據(jù)外泄，也不希望任何人根據(jù)他們的如廁習慣來針對性地投放廣告。智能座便器中的無線發(fā)射器需要以加密的方式向所連接的數(shù)據(jù)庫傳輸信息。

持續(xù)監(jiān)測用戶的排泄物也存在道德問題。智能座便器能夠發(fā)現(xiàn)用戶未必希望他人知道的信息，比如酒精、處方藥或違禁藥物等。如果你在一戶裝了智能座便器的人家做客，你能不能選擇不使用智能功能，把它當成傳統(tǒng)座便器來用？

還有一點是，智能座便器中的敏感電子產品需要經常校準和清潔，才能保持優(yōu)良性能。電氣連接和元器件需要密封以防受潮。座便器本身也并非無菌，有可能會污染檢測樣本而導致誤報。機器視覺可以識別排泄物，并引導座便器在排泄物落水前將其攔截。這個過程需要用到一個或多個攝像頭、堅固耐用的小型電機，以及用來處理樣本的專用管道和空間。顯然，這里面主要的問題，還是用戶能不能接受讓攝像頭和機械臂密切地監(jiān)視自己的私處。

04結語

雖然我們未必愿意對自己的排泄物有什么想法，但沖走它們恰恰就是沖走了寶貴的健康信息。智能座便器提供了一種頗具吸引力的診斷和健康指標檢測方式。在早期的原型設計和實驗中，智能座便器將機器視覺與傳統(tǒng)試劑測試相結合，取得了可喜的成果。通過定期監(jiān)測，有助于用戶捕捉各種疾病的早期跡象，從而及時尋求治療。雖然這項技術取得了長足進步，但要想真正普及，主要障礙之一就是用戶能否接受自己的私密數(shù)據(jù)被用來分析。