可穿戴計算技術(shù)的現(xiàn)有問題與發(fā)展趨勢分析

孫 偉

（遼寧輕工職業(yè)學(xué)院，遼寧 大連 116100）

0 引言

計算機技術(shù)、傳感器、通訊技術(shù)發(fā)展迅速，其微型化、運算快速化滿足了將計算設(shè)備穿在人的身上的要求。我們可以設(shè)想一下，導(dǎo)盲犬身上小小的電子設(shè)備可以向主人發(fā)送提示語音，一塊手表可以顯示你的脈搏、血壓……這些技術(shù)會使我們的工作更加高效，也能為生活增添更多的樂趣?？纱┐骷夹g(shù)是設(shè)備和人體合一理念下的產(chǎn)物，是可穿戴的個人移動計算系統(tǒng)和裝置，可實現(xiàn)對用戶自然、持續(xù)的感知，可視為實現(xiàn)個人、信息和物理之間的信息感知和交互的技術(shù)。

1 可穿戴計算技術(shù)的發(fā)展歷史

學(xué)術(shù)界一般公認(rèn)加拿大的史蒂夫·曼基為最早使用可穿戴計算的科學(xué)家之一，在20世紀(jì)70～80年代，他發(fā)明了可戴在頭上的顯示器。當(dāng)時可穿戴技術(shù)研究較有代表性的還有美國麻省理工學(xué)院、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、多倫多大學(xué)和IBM公司等實驗人員。我國在20世紀(jì)90年代后期，也開展了可穿戴技術(shù)的研究。2001年、2003年、2009年在哈爾濱、長沙和四川峨嵋分別召開了3次學(xué)術(shù)會議。2010年在成都、2011年在德國不萊梅召開了中德可穿戴計算研討會。

可穿戴技術(shù)發(fā)展目前依靠兩大領(lǐng)域：（1）軍方大力地推動了可穿戴技術(shù)。美國軍方就推出了如“智能模塊”、“未來戰(zhàn)士”、“空軍武士”等可穿戴技術(shù)的發(fā)展計劃。（2）工業(yè)界和學(xué)術(shù)界在推進。學(xué)術(shù)界一般是技術(shù)的原創(chuàng)，工業(yè)界如波音、IBM等公司都有研究可穿戴計算技術(shù)的計劃。

現(xiàn)在可穿戴技術(shù)掀起了熱潮，蘋果公司聘請了可穿戴計算的專家并成立了研發(fā)小組，頭戴顯示設(shè)備的系列產(chǎn)品于2008年被蘋果公司申請了專利，所以說蘋果公司改變世界的最后2款產(chǎn)品不是iPhone和iPad，而是其正秘密研發(fā)新產(chǎn)品再次來改變?nèi)藗兊纳?。耐克公司的產(chǎn)品Nike Fuel Band可以對穿戴者的跑步狀態(tài)進行檢測，運動員可根據(jù)情況調(diào)整訓(xùn)練方法。2012年谷歌的智能眼鏡迅速躥紅，使人們重新關(guān)注了可穿戴技術(shù)?，F(xiàn)在國內(nèi)外IT科技公司紛紛推出智能眼鏡、手環(huán)、手表等產(chǎn)品?？梢韵胂螅院蟮目纱┐鳟a(chǎn)品會源源不斷被研發(fā)出來并流行開來。

2 可穿戴計算技術(shù)現(xiàn)存的問題

2.1 電池技術(shù)發(fā)展落伍

可穿戴技術(shù)現(xiàn)存的一個瓶頸是電能技術(shù)滯后，設(shè)備運行需要電能，由于穿戴在身上需要設(shè)備微型化，那么供電系統(tǒng)怎么設(shè)計才能有足夠的電量滿足設(shè)備使用要求，現(xiàn)有電能技術(shù)還沒能達(dá)到可穿戴技術(shù)發(fā)展的要求，是使用有電池還是無電池，能不能依靠移動發(fā)電、身上織物摩擦發(fā)電、太陽能發(fā)電等以及如何在設(shè)備大數(shù)據(jù)處理時能長時間保證電池壽命等，這些問題都期待電池技術(shù)的發(fā)展。

2.2 成本高

支撐可穿戴產(chǎn)品的技術(shù)為計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)等，但是因為技術(shù)復(fù)雜，使得可穿戴產(chǎn)品目前成本較高。價格高昂、技術(shù)成熟度低使可穿戴產(chǎn)品性價比低，因此還沒大量普及，可穿戴技術(shù)產(chǎn)業(yè)還需要較長時間才能做大市場。

2.3 現(xiàn)有產(chǎn)品滿足不了客戶對時尚的要求

品牌機械表是高消費者對表的選擇，低消費者用手機代替手表計時，電子智能手表想批量進入市場，就要面臨重新激發(fā)消費者對表的時尚認(rèn)識。智能手環(huán)不能滿足女士對服裝搭配的要求，一個手環(huán)不能搭配不同的衣服，并且手環(huán)提供的數(shù)據(jù)枯燥，引不起人們的興趣。現(xiàn)有產(chǎn)品中無效數(shù)據(jù)多，顯示器簡單，人機交換不方便，信息不同步。

2.4 受可穿戴因素制約

由于人和可穿戴產(chǎn)品在空間上的貼近性質(zhì)，如果產(chǎn)品設(shè)計不合理則會出現(xiàn)不良影響，如對人產(chǎn)生輻射、熱量、噪音、引起皮膚過敏、對植入電子裝置有排異性等，因此開發(fā)新材料，進行動態(tài)評估，實現(xiàn)可穿戴計算產(chǎn)品的可用性也是當(dāng)前需要解決的問題。

2.5 受物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)制約

隨著可穿戴計算產(chǎn)品的大量問世，人們開始思考“連接”的含義，這正是“物聯(lián)網(wǎng)”的體現(xiàn)。人們身上的大量信息（如血壓、心率、熱量消耗等）經(jīng)過傳感器收集，再經(jīng)過處理器分析后，將數(shù)據(jù)傳送到云端或者手機、電腦中，這些設(shè)備有強大的數(shù)據(jù)處理能力，經(jīng)過處理后提供給人們想要的信息。這項技術(shù)需要手機、電腦與人的通信，因此可穿戴技術(shù)的路通向物聯(lián)網(wǎng)。現(xiàn)在各國形成了物聯(lián)網(wǎng)體系，并有了市場規(guī)模，但是真正能與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的可穿戴計算設(shè)備尚在起步。

3 可穿戴計算技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 可穿戴計算與藍(lán)領(lǐng)計算

原先的計算設(shè)備大都是電腦等，這些設(shè)備為白領(lǐng)所用，但是由于藍(lán)領(lǐng)的工作性質(zhì)（他們的雙手不能空閑出來進行電腦操作），可穿戴計算技術(shù)將更廣泛地應(yīng)用于藍(lán)領(lǐng)人員身上，比如建筑工人、考古人員、維修人員等，解放他們的雙手并能進行信息采集和輸送?？纱┐饔嬎闶且环N新的現(xiàn)場作業(yè)任務(wù)信息的支撐模式，它強調(diào)了用戶在進行工作或日常生活時能得到信息空間自然、有效和多人協(xié)作的支持。

3.2 可穿戴身體網(wǎng)絡(luò)的建立

可穿戴技術(shù)的一個重要研究方向為可穿戴身體網(wǎng)絡(luò)，可以提高對人的感知能力，獲取更多的個人參數(shù)，自然地進行人機交互，從底層搭建支持可穿戴計算網(wǎng)絡(luò)。這些感知人身體和行為的微節(jié)點，組建成身體域內(nèi)和域外的信息網(wǎng)絡(luò)，需要通訊標(biāo)準(zhǔn)來連接。目前，科學(xué)家們正研究將傳感器植到衣物里，將傳感器植入人體內(nèi)，身體里有很多節(jié)點，身體傳感網(wǎng)絡(luò)將通過通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.6被手機所接收，手機可以隨時獲取身體傳感信號。實踐證明，可穿戴身體網(wǎng)絡(luò)建立使產(chǎn)品檢測在幾百米的范圍內(nèi)移動的用戶位置誤差小于10%位置坐標(biāo)，能及時提供位置感知。美國Harvard大學(xué)正研究低能耗的人體運動、血氧等數(shù)據(jù)采集。

3.3 可穿戴計算機的問世

隨著計算機微型化技術(shù)的發(fā)展，可穿戴計算產(chǎn)品可以集計算機、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)和顯示設(shè)備于一體，即可穿戴計算機。它的出現(xiàn)簡化了可穿戴計算系統(tǒng)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時也降低了產(chǎn)品的成本，是未來的一個趨勢。

3.4 人機交互方便、靈活

可穿戴計算技術(shù)一個重要的課題就是人機交互要方便、高效，而可穿戴計算的以人為中心的意識形態(tài)為自然地人機交流提供了基礎(chǔ)，并能催生新的智能產(chǎn)品。

3.5 可穿戴計算與時尚

可穿戴計算產(chǎn)品將在時尚界流行，人類對衣服的穿著最開始是避寒，接著遮羞，最后才是漂亮，清華大學(xué)研制的可穿戴計算衣服能鼓勵害羞的人勇于交往，可穿戴計算衣服可以使服裝變換多種顏色，可幫助人們找到消防出口等。

4 結(jié)語

在產(chǎn)業(yè)界，美國的波音公司、IBM公司等機構(gòu)在早期都對可穿戴計算技術(shù)進行了投資或使用。我國也開始重視可穿戴計算技術(shù)的研究，2013年國家發(fā)改委提出的一項重點任務(wù)就是在多領(lǐng)域研制可穿戴設(shè)備，并要將可穿戴設(shè)備進行規(guī)?；彤a(chǎn)品化。目前，可穿戴計算產(chǎn)品已經(jīng)成功進入航天、物流等市場，在健身娛樂、體育、醫(yī)療等行業(yè)的產(chǎn)品也相繼問世。也就是說，可穿戴計算技術(shù)在未來的幾年中是一種主流的形態(tài)，并會在各行業(yè)普及，它將帶來巨大的產(chǎn)業(yè)價值。

我們可以想象在早上6：00，Lark Pro輕微震動叫醒我們，迷迷糊糊來到廚房，我們佩戴的Vuzix M100智能眼鏡能幫我們分析每一種食品的營養(yǎng)價值和熱量，上班后谷歌眼鏡顯示我們要看的文件，下班后Misfit Shine顯示我們今天的運動量，這是多么愜意的一天！

［1］朱永宏，徐白楊，王先發(fā)，等.智能穿戴技術(shù)與應(yīng)用探討［J］.科技資訊，2013（31）

［2］于南翔，陳東義，夏侯士戟.可穿戴計算技術(shù)及其應(yīng)用的新發(fā)展［J］.數(shù)字通信，2012（4）