“大尺度”新发明 ——智能坐便器

伴随着新冠肺炎在全球肆虐，科学技术在抗击疫情中发挥着越来越重要的作用，这为科技工作者提供了一个契机，可能会推动一些黑科技新发明的进一步研究。

比如，科学家已经发现，新冠肺炎患者的粪便中存在着新冠病毒，而且粪便中的病毒在患者表现出症状之前就可以被检测出来。如果能够及时分析人们的粪便，那么科学家就能早早地从厕所数据中发现无症状感染者，这对于阻隔新冠病毒传播很有帮助。在上述想法的激励下，美国斯坦福大学的科学家创造了史上科技含量最高的马桶，这个马桶被命名为“智能坐便器”。

高科技的马桶圈

从外观上看，智能坐便器弧度优雅、色彩洁白，和普通马桶没有太多不同。它的关键部位其实在于马桶圈，那里安装了6种高科技元件（如上所示）。这些元件本不应该出现在厕所中，但科学家并不认为自己在糟践东西，它们都将发挥不可替代的作用。

举个例子来说，当一个人排尿的时候，马桶圈上的运动感应器能够用红外线发生感应，使验尿试纸弹出来。试纸可以定性或定量分析红细胞、蛋白质、亚硝酸盐、酮、葡萄糖、pH值、白细胞等多种指标，当它被尿湿后，运动感应器会使它抽回马桶盖里面。这时，尿流摄像头已经记录了排尿时间和尿流流速，继续采集验尿试纸的图像，就可以对尿液进行尿液的成分和尿量进行分析。

类似的，粪便分析也是靠图像识别。当一个人排便的时候，他坐在马桶圈上，就会使压力感应器发生感应，然后自动激活粪便摄像头。粪便摄像头是冲着马桶池子里的，能记录池子里的变化：从开始排泄，一直到把卫生纸扔进马桶，或者站起来冲水，整个过程都能被记录下来。那么收集到的图像，又会用何种方式来分析呢？答案是布里斯托尔粪便量表和人工智能。

布里斯托尔粪便量表是医学界普遍使用的粪便分类表，它将人类粪便形态分成7类，作为医生诊断各种肠道疾病或评价治疗效果的重要依据（如右图所示）。但一般情况下，患者就医时往往不记得自己上次大便时，粪便是硬的还是软的？是深褐色还是浅棕色？里面是否有玉米渣？……这让医生难以获得准确的信息。智能坐便器就解决了这个问题，它拍摄了粪便图像和排便过程，通过人工智能和大数据技术处理粪便信息，可以准确客观地指出患者粪便处于哪个等级。

斯坦福大学的科学家招募过数名医学院学生，让这些学生和智能坐便器分析同样的粪便图片，结果证明，智能坐便器分析的结果更加准确。科学家表示，如果想进一步分析粪便的成分（比如其中是否含有新冠病毒等微生物），只需要继续增加一些大型精密的医学分析仪器，将它们连接到智能坐便器的模块中即可。

“大尺度”的新发明

想象一下，未来如果这种智能坐便器足够普及，每家每户有一个，那我们以后做体检，可能就不需要去医院了，去趟厕所就可以。不过，这必然会产生一个问题——一个马桶，一家人共用，那么科学家怎么能判断，哪份粪便样本属于谁呢？所以，科学家需要为智能坐便器增加身份识别功能。

科学家想到了两个巧妙的方法。第一个方法比较直接，就是在冲水的按钮上安装一个指纹识别器。上完厕所，按冲水按钮的时候，身份就被识别出来了。但这个方案也有漏洞，就是有的人上厕所不冲马桶。于是，科学家想了另外一个方法——“肛纹识别”。

美国杜克大学的科学家曾对人类肛门的“样貌”做过广泛深入的研究，他们发现，每个人的肛门都有35～37个褶皱，而且褶皱形成的纹路各不相同。也就是说，肛门的褶皱就像指纹一样，每个人的都独一无二，科学家严肃地称之为“肛纹”。如果有足够的样本数据，“肛纹”就能用来识别每个人的身份。我们前面提到过，马桶圈上安装了肛门摄像头——它的其中一项功能，就是记录和识别使用者的“肛纹”。

斯坦福大学的科学家关于“肛纹识别”的研究论文，已经发表在了《自然》杂志的生物医学工程子刊上。然而，这项严肃的研究仍然进展缓慢，最大的瓶颈在于，“肛纹”的数据采集量非常有限。虽说科学创新的过程中一定会伴随着与传统观念的碰撞，但是，大多数人不想让自己的肛门暴露在摄像头下——即使是为了科学，这尺度也太大了。

斯坦福大学承诺，采集的肛门数据会全部加密，但仍然鲜有志愿者报名参与研究。可见，智能坐便器想要走进寻常百姓家，估计还要等上好多年。