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真实世界中的人体改造要先于科幻作品。比如，拐棍的历史可以追溯到史前时代，它们被用来增强人类身体的稳定性；眼镜发明于中世纪以前（可能是中世纪士兵罗杰·培根发明的，但没有太多的证据证明这一点）；人类发明了轮子之后，就开始使用类似轮椅的设备了；假肢在人类的截肢手术成形之后就出现了，木头或者金属的假肢存在了至少几千年（在公元前3世纪的意大利墓穴里就发现了类似假肢的东西）。
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这些例子似乎并不能让我们心潮澎湃，或者感到害怕。虽然一些设备让人类身体的某些功能得到强化，但我们并不觉得戴隐形眼镜和假牙的人是生化人。区别就在于，这些改变是否能让人类个体拥有超过普通人的能力（这也是科幻小说关心的话题），以及人的外观是否会改变，看起来像个怪物，不同于普通人的模样。
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最早出现在科幻作品中的拥有超人能力的生化人在今天看来也十分与众不同。在埃德温·奥德尔于1923年创作的小说《发条人》（The Clockwork Man）中，发条被植入一个人的大脑。由螺栓固定的机械装置操纵着这个人的行为，让他（莫名其妙地）有能力去其他维度的空间中旅行。更广为人知的生化人例子是，20世纪70年代的电影《无敌金刚》（The Six Million Dollar Man）中由李·梅杰斯扮演的严重受伤的宇航员史蒂夫·奥斯汀。
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《无敌金刚》改编自马丁·凯丁于1972年发表的小说《生化人》（Cyborg），里面最著名的一句台词是：“我们可以重建他……我们有技术。”因为全身受了严重的伤，宇航员的双腿、一条胳膊和一只眼睛都更换为机械的，这使得这名宇航员虽然看上去像人类，却拥有超人的能力。这部电影轰动一时，还推出了情节类似但制作却更加精良的续集——《无敌女金刚》（The Bionic Woman），由林赛·瓦格纳领衔主演。科幻电影中所展现的奥斯汀的超能力其实是不成立的。虽然他的手臂异常有力，但当他举起非常重的物品时，他的身体根本无法承受，会被压垮或者胳膊会折断。但是，没有人质疑过奥斯汀的能力。
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在真实世界中，人们在伤病后安装的假肢，几乎不可能超越原来的肢体能力，至少比不上健康正常的肢体，假肢的意义只是让整个身体看上去比较完整。在遭遇了一次严重的骨折后，我的肩部内置了一块金属板。这块金属板并不能给我超能力，还会在我每次接受机场安检的时候给我带来麻烦，但是这块金属板让我的肩膀能正常活动。腰部、膝盖的支撑设备，以及心脏起搏器也存在类似情况。这些医疗手段并不能让身体运转得比原来好，只能使身体接近正常状态。
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生化人看起来很怪异的特点导致我们常把人工耳蜗和外观相似的普通助听器混为一谈。人工耳蜗能帮助治疗特定的耳疾。声音进入耳朵，振动鼓膜，进而通过3块小骨头（人体里最小的骨头）传到前庭窗的膜上，使耳蜗中的液体流动。耳蜗是一个螺旋形骨管，上面有许多像毛发一样的小凸起，这些小凸起都是细胞膜的延伸。耳蜗中的液体流动会刺激这些毛细胞的底部，在听觉神经中产生信号。如果这些毛细胞受损，听觉就会丧失。
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人工耳蜗跳过之前的步骤，直接刺激毛细胞。外部的耳机接收并处理信号，产生一系列的电脉冲，传导到植入皮肤下面的设备，皮下设备刺激嵌入耳蜗的电极。最早的植入设备就是一个电极，而现在的植入设备有20个单独的刺激位点。即便是这样，也只有很少一部分毛细胞被刺激到。这种设备最开始被认为只能帮助听障人士更好地理解唇语，但事实上，它还能帮助听障人士理解听觉信息，远比预期效果好。超过30万听障人士从人工耳蜗中受益。
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虽然人工耳蜗确实是生化人装备的例子之一——在人体内植入电子设备，直接和神经系统相连——但我们通常并不这么认为，因为人工耳蜗看上去就只是一个助听器。但仔细想想，眼镜看上去确实像生化人的装备。1978年，研究员威廉·多贝尔在一个叫作杰里的盲人大脑中植入了视觉辅助设备，为其重建视力，把置于眼镜上的摄像头所收集的信号，通过大型计算机输入植于大脑视觉皮层下的电极。后来，多贝尔改进了整套装置，使之更为便捷。
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多贝尔的实验广受争议，他在科研体系之外工作，并且他的视力重建治疗费用非常高。但不管多贝尔的设备是否真的会出现在医疗实践中，他的实验已经成功地说明类似人工耳蜗的视觉植入设备并非不可行。多贝尔的设备不能重建视力，却能产生类似视觉的信号，足以帮助视力障碍者了解周围的状况。
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多贝尔设备中的电极直接刺激人的视觉皮层神经，从而产生光幻视，即类似视觉的小范围的光感。我们都感受过光幻视。当我们揉眼睛的时候，眼前的闪光就是光幻视，它是视神经受到压力刺激而产生的。多贝尔的设备利用电脉冲刺激视神经。这个系统的最初校准过程需要通过电极输入一系列信号，接受校准的人需要描绘他“看到”的场景，然后研究员利用这些信息做测绘，就像计算机屏幕上的像素点一样。不同之处在于，在光幻视中，光点不像像素点那么均匀有规律。
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测绘完成后，多贝尔的软件利用光幻视的“像素”展示出实验对象所携带的摄像机记录下的图像。在最新版本的设备中，两个摄像头将分别置于左右脑的电极相连，就像视神经连接左右脑一样。即便是这个新版本，效果也很有限，过度的刺激甚至让一个实验对象的癫痫症发作，但它确实可以让实验对象感受到周遭的物体。
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除了多贝尔，还有几个大学也在进行助视项目的研究。在未来的10—20年里，助视器毋庸置疑会更加普及。有些实验深入运用脑内电极，有些则从外部刺激视神经，未来会有一部分盲人（取决于致盲原因）不需要接受侵入性脑手术就可以恢复光感，就像人工耳蜗不需要把电极植入脑内就能修复听力一样。
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一旦我们可以做到通过电子设备产生刺激，特别是不需要内置电极，人类将变得无所不能。我们只能看见光谱中的一小部分，即波长为400—700纳米的光（1纳米等于十亿分之一米）。波长比可见光长的是红外线、微波和无线电波，波长比可见光短的是紫外线、X射线和γ射线。借助合适的相机，有些神经假体可以让普通人实现夜视，看到在暗处的生物身上发出的热，但这些神经假体需要植入人的大脑。
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同样，人类的听力只局限于非常低频的波段。借助合适的麦克风，人工耳蜗可以让普通人听到蝙蝠的定位回声。就像夜视一样，这样的技术需要合适的传感器，才能让我们的感官更灵敏。有研究称，相较于人，狗的视觉和嗅觉更加紧密地联系在一起，所以狗可以用嗅觉导航。就像光和眼睛自然而然地联系在一起，我们可以用电子耳朵“看到”声音，或者用电子鼻子“看到”气味。感官神经假体完全有可能让携带者与环境的互动交流比普通人更加丰富。
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同理，我们默认感官输入的位置一定和感官接收的位置（我们的大脑）在一起。但是，现代的电子交流并没有这个限制。感官输入可以产生在战场的坦克里，或者地球的另一边，甚至是火星表面的遥控探测器上。（火星探测器的唯一问题是时滞。光是传递信号的最快方式，但也需要4分钟才能从火星传播到地球，地球上的反馈信息最快也需要4分钟才能传播到火星上，所以火星探测器需要较长的时间才能对某个问题有反应。）而且，进入脑中的信号甚至不需要感官输入。
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通常情况下，通过看电影获得的体验和真实体验相比还是很有限的。然而，使用直连大脑设备的用户体验到的电影场景则和真实世界没什么区别。不仅如此，这些用户“看到”的图像在真实世界中甚至不一定存在，它们可以是电子游戏中的虚拟场景，或者是基于互联网的虚幻宇宙。只要图像的质量较高，特别是不需要手术和电极的人机交互系统可行，这项技术就绝对可以改变我们和真实世界以及虚拟世界的互动方式，从而拉近我们的世界和《黑客帝国》中的世界的距离。
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2006年，两篇发表于《自然》杂志的论文提到了神经假体，这给那些神经系统受损的人与外在环境的互动带来了希望。在文章开头，约翰·多诺霍和他在布朗大学的同事们，描述了如何在负责运动的大脑区域——初级运动皮层的中央前回区排列96个电极。实验对象马特·内格尔的脊椎在一次事故中完全受损，导致他的四肢瘫痪。
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虽然事故发生于做实验的3年前，但他仍可以通过“想象”手的移动在电极中产生信号，移动屏幕上的光标，打开模拟的电子邮件，以及操控类似电视的电子设备。他可以边说话边“想象”，就像正常人边说话边干活那样。他还可以用机械手臂完成简单的动作。
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想象中，对机械手臂进行精细操作将需要大量的训练（好莱坞电影肯定会如此描绘，还可能会用蒙太奇的剪辑手法，并配上非常戏剧化的背景音乐）。但在现实中，科研人员惊喜地发现，内格尔迅速学会了如何操纵机械手臂。他在几分钟内就可以用想象中的手移动屏幕上的光标；在没有更多训练的情况下，他还迅速完成了一系列其他标志实验成功的动作。
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虽然上述实验是在布朗大学里进行的，但它是该实验室与赛博动力学公司（Cyberkinetics）合作完成的，该公司以“大脑之门”为名注册了这项技术，预示着这项技术未来的商业潜力。如果实验室使用的是非侵入性连接，不需要植入电极，就更好了。这类电极应该不能终生使用，也伴随着感染等其他危险，所以最佳的情况是内置装置被可穿戴装置替代。另外，有证据显示，由电极记录的神经信号会随着时间的流逝而减弱，不同的个体对电极装置的运用能力也不同（这也许是由于电极排列的微小不同导致的）。
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2006年，第二篇发表于《自然》的论文则在用思维移动机械手臂的基础上更进一步，展示了如何用意识直接完成某项任务。斯坦福大学的克里希纳·谢诺伊用一系列置于猴子脑中的电极更精确地捕捉到了它的行动意图。这个实验扩展了大脑和行为之间的联系。研究者称，如果把这个系统置于人类大脑中，它的准确性和实效性可以实现每分钟打出15个英文单词。
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“大脑之门”技术可以实现人对机械手臂的操控，比如移动屏幕上的光标，但如果用来打字就太慢了；第二篇文章中的技术则可以利用意识直接在屏幕上打出文字，而不是用机械手臂逐个地敲击键盘。
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这些实验只是朝着由大脑直接操纵机械手臂目标迈出的第一步，真正实现用机械手臂替代物理手臂还需要合适的反馈。我们不仅要有能力移动四肢，还得知道四肢在哪儿。虽然这个能力的重要性好像并不那么明显，但这是安装机械手臂的前提。我们先要知道四肢在哪里，才能对其进行精细操控。这个功能让我们可以闭着眼睛摸到鼻子，或者不用盯着手和腿看就能让它们下意识地运动。有几个实验室正在试图完成这个反馈系统，直接向神经系统输入手或腿的信息。
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虽然假肢和大脑直接互动还处于实验阶段，但是相关研究已经有了长足的进展。现在的研究者通常采用不那么危险的方法，他们把肌肉和神经系统相连，而不是直连大脑。因为这样的实验更安全，而且能够延长假肢的使用期。比如，2014年的一篇文章详细记录了一个瑞典卡车司机使用假肢后一年的生活。用7个电极将他的假肢和上臂神经系统连接起来，在一年时间里，他的假肢持续得到精细的调控，比如他可以用假肢开锁或捡起地上的鸡蛋。
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现在的一些假肢的电极位于其表面，采用插拔的连接方式，但这些假肢还存在一些问题，有时不能正常工作，还会导致酸痛感，精准度也有限。上述第一篇文章中的实验使用了植入式电极，这个方法显然更有效。因为它用到了原有手臂中的神经通路和肌肉，连接方法更简单，操控也更精细，但要避免早期临床试验中的潜在风险。
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