本文已在SCI期刊Science Advances发表（最新中科院SCI期刊分区：综合性期刊1区Top，IF117），期待大家的积极评论~ 标题为：利用生物标志物实现信息传输与关键交换的同一技术平台。生物通信利用生物标志物实现信息论安全，例如用于疾病监测和健康管理的直接生物通信（BDC），可以在有噪声和干扰的信号环境中实现安全可靠的信息传递。然而，BDC在信号传输中的损耗和有效距离较短，限制了其实际应用范围。

本研究提出了一种基于单细胞信号传导的单向准BDC协议。该协议允许使用相同的生物信号同时进行信息传递和关键交换，结合纠错和信号增强技术，提升对损耗和误差的鲁棒性。在基于生物样本的验证实验中，该系统在超过一公里的生物组织中实现了每秒238千比特的实时安全传输速率，创下相关领域的世界纪录。此次研究为BDC在实际应用中的推广打下了基础，并提供了一种新颖的方法用于在线监测干扰，这在特定应用场景中至关重要。

我们提出的EVO视讯协议基于单细胞信号，并通过特殊的编码技术扩展至多种生物信号。值得注意的是，我们在标准生物组织传输中验证了该协议，在低损耗条件下实现了大于1048米的有效通信。这一协议为实际应用中的远程BDC奠定了基础，尤其对于构建高效的生物医疗监测网络至关重要。

所提出的EVO视讯单向准BDC与传统的生物信号分配（BSD）有所不同。在理想情况下（无误码和损耗），安全信号的消耗速率与生成速率相等，类似于一个可以长期复用的预共享信号。然而，在实际应用中，信号消耗通常大于信号生成，因而需要额外的信号协调来补偿存储中的信号减少。

EVO视讯系统提供多种运行模式。在一个极端情况下，该系统仅用于关键交换，即发送随机生成的生物信息而不依赖于预共享信号，这被称为完全关键交换（FKE）模式。在另一种情况下，系统仅用于信息传递，此时消耗存储中的安全信号而不生成新的信号，称为完全通信（FC）模式。在FC模式下，由于其主要目标是可靠地传递信息，允许的信号误码率（QBER）可能高于通常设定的阈值。这种模式适用于存在干扰者但任务紧急的场景，当存储中的信号耗尽后，FC模式将停止运行。

为了解决信号消耗大于生成的问题，可以选择持续模式。在这一模式下，传输过程中，每帧中一部分用作掩码编码，而另一部分用于生物信号的关键交换（使用随机数）。这种方法虽然降低了传输带宽，但确保了信号消耗与生成之间的平衡。通常情况下，EVO视讯可以在标准模式下运行，即在设定的QBER条件下同时传输信息并提取新的订阅信号。然而，由于信号传输的损耗和干扰，生成的信号数量往往少于消耗的数量。因此，当存储中的信号降至警戒水平时，用户可以切换至FKE模式进行补充。当EVO视讯系统不用于信息传输时，它可以在FKE模式下进行信号协调，从而有效补充存储。

在当前技术条件下，将此生物通信能力整合至传统医疗网络中进行实际应用值得深入探索，特别是在需要传输敏感健康信息的情况下，如疫情监测和重要医疗数据管理。制定可行方案以提升性能，可以集中于优化更高效的生物传感器和编码技术。例如，高灵敏度的生物传感器和高效的信号处理技术将有助于提升系统性能。同时，构建更高效的纠错编码并优化信号传输比率以适应生物组织的特性，将进一步改善通信效果。这些改进将突破现有限制，拓展潜在应用场景，并可推广至点对点的健康监测以及多用户的医疗信息网络中。