可穿戴設(shè)備研究熱點(diǎn)及趨勢分析

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1 研究背景

可穿戴設(shè)備是指能夠延續(xù)性地穿戴在個(gè)人用戶身體上，或能整合到個(gè)人用戶的衣服、飾件中，并具備數(shù)據(jù)采集、處理、交互等能力的便攜式電子設(shè)備[1]。與傳統(tǒng)電子設(shè)備相比，可穿戴設(shè)備的便攜性和交互性更好，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測、收集數(shù)據(jù)和與平臺軟件相結(jié)合，獲得更有價(jià)值的信息。

2012 年谷歌公司發(fā)布智能眼鏡原型，引起了業(yè)界關(guān)注，此后可穿戴設(shè)備開始不斷更新和完善[2]，消費(fèi)者對可穿戴設(shè)備的認(rèn)知也由此開始。“互聯(lián)網(wǎng)女皇”瑪麗·米克爾(Mary Meeker)將2013年定為可穿戴設(shè)備元年，國際IT巨頭將可穿戴設(shè)備視為未來競爭的制高點(diǎn)，紛紛涉足可穿戴設(shè)備研究領(lǐng)域。如谷歌在開發(fā)出谷歌眼鏡后又推出了Android Wear操作系統(tǒng)，以健全可穿戴設(shè)備開發(fā)體系；蘋果公司推出了Apple Watch系列產(chǎn)品；三星公司也推出了智能手表Galaxy Gear等備受矚目的可穿戴設(shè)備，率先搶占市場[3]。業(yè)內(nèi)分析師預(yù)計(jì)，到2017年，可穿戴計(jì)算設(shè)備的出貨量將從2013年的1 500萬部增長到7 000萬部。從發(fā)展趨勢來看，可穿戴計(jì)算設(shè)備或?qū)㈩嵏仓悄苁謾C(jī)應(yīng)用，迎來一個(gè)全新的時(shí)代[4]。

2 可穿戴設(shè)備的研究熱點(diǎn)及趨勢分析

選用Web of Science數(shù)據(jù)庫，通過關(guān)鍵詞(TS= “Wearable device”)檢索相關(guān)文獻(xiàn)(檢索時(shí)間為2017年6月1日，數(shù)據(jù)限定年限是2008-2016年)，進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析，并結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研方法探討可穿戴設(shè)備的研究熱點(diǎn)及趨勢。相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Thomson Data Analyzer(TDA)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和分析，再用可視化分析軟件進(jìn)行可視化表達(dá)。TDA是美國Thomson公司開發(fā)的具有強(qiáng)大分析功能的文本挖掘軟件，可對文本數(shù)據(jù)進(jìn)行多角度的數(shù)據(jù)挖掘和可視化全景分析[5]。VOSviewer是一款用來構(gòu)建和查看文獻(xiàn)計(jì)量圖譜的文獻(xiàn)計(jì)量分析軟件，是基于文獻(xiàn)的共引和共被引原理的繪制各知識領(lǐng)域科學(xué)圖譜、分析功能全面、可視化效果優(yōu)于其他同類的分析軟件[6]。

2.1 可穿戴設(shè)備研究論文的年代累計(jì)分布

自2008年以來，可穿戴醫(yī)療設(shè)備研究論文數(shù)量呈持續(xù)上升趨勢。截至2016年底，全球可穿戴設(shè)備領(lǐng)域累計(jì)發(fā)表2 556篇論文，說明可穿戴設(shè)備作為新的研究熱點(diǎn)已經(jīng)引起研究機(jī)構(gòu)、研究人員的重視。作為未來的新興技術(shù)，可穿戴設(shè)備必將成為下一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢[7]。

2.2 可穿戴設(shè)備研究論文的地區(qū)分布

從全球分布來看，可穿戴設(shè)備研究主要集中于美洲、亞洲及歐洲3個(gè)地區(qū)。這3個(gè)地區(qū)屬于全球可穿戴設(shè)備基礎(chǔ)研究的核心地區(qū)，以美國、韓國、中國、日本及英國為主要代表。共現(xiàn)分析的方法論基礎(chǔ)是心理學(xué)的鄰近聯(lián)系法則和知識結(jié)構(gòu)及映射原則。根據(jù)該法則，兩詞間的聯(lián)系可以用同時(shí)感知到兩詞的相對頻率衡量[8]。通過國家之間的共現(xiàn)分析，可得到各國間的聯(lián)系程度及影響力。

中心度是社會網(wǎng)絡(luò)分析方法的主要指標(biāo)之一，它既可反映行動(dòng)者在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置，又可在一定程度上反映行動(dòng)者的地位和權(quán)利。中心度值越高，與該行動(dòng)者相關(guān)聯(lián)的人越多，在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置就越核心[9]。

利用Ucinet軟件進(jìn)行中心度分析，結(jié)果顯示，美國、中國和韓國的中心度值都比較高，均處于網(wǎng)絡(luò)中心地帶的核心地位，帶動(dòng)著整個(gè)研究網(wǎng)絡(luò)的交流合作。

美國、中國和韓國呈三角位于網(wǎng)絡(luò)圖的核心，其發(fā)文數(shù)量高，且彼此間聯(lián)系緊密，與其他國家都存在合作關(guān)系，有一定的國際影響力。

美國是可穿戴設(shè)備思想的發(fā)源國，早在20世紀(jì)60年就提出了可穿戴設(shè)備的雛形，其最具代表性的可穿戴設(shè)備當(dāng)屬谷歌與蘋果公司的產(chǎn)品，如Google Glass、Apple Watch等[10]。在可穿戴設(shè)備研發(fā)方面，美國強(qiáng)調(diào)個(gè)性化[11]。

韓國電子產(chǎn)業(yè)作為韓國的支柱產(chǎn)業(yè)，可穿戴設(shè)備的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，尤其注重可穿戴技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，其代表性的可穿戴設(shè)備為三星公司旗下的智能手表Galaxy Gear 2/Fit/Neo及自主研發(fā)的曲面屏智能手表Gear S。韓國正致力于提升可穿戴設(shè)備芯片、存儲、屏幕等核心競爭力技術(shù)方面的研發(fā)能力和垂直整合能力[12]。

我國也在積極推動(dòng)可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加大資金支持和項(xiàng)目研發(fā)[13]。小米、華為等企業(yè)通過推出智能手表、健康配件等產(chǎn)品逐步加入可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，其產(chǎn)品功能主要分布在運(yùn)動(dòng)健身、醫(yī)療健康領(lǐng)域。但在產(chǎn)品的核心競爭力、配套產(chǎn)業(yè)鏈、生產(chǎn)主體及應(yīng)用程度等方面，與美國、韓國有較大差距[14]。

2.3 當(dāng)前可穿戴設(shè)備領(lǐng)域研究熱點(diǎn)

共詞分析是文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)常用的研究方法，可以發(fā)現(xiàn)科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)科結(jié)構(gòu)[15]。首先將待研究文獻(xiàn)導(dǎo)入TDA，選擇TDA中“Keywords”字段進(jìn)行分析，得到可穿戴設(shè)備研究領(lǐng)域高頻關(guān)鍵詞(部分)(表1)；然后利用TDA形成共詞矩陣后導(dǎo)入U(xiǎn)cinet軟件進(jìn)行初步可視化處理；最后將初步生成的可視化數(shù)據(jù)導(dǎo)入VOSviewer軟件中進(jìn)行聚類分析，得到研究熱點(diǎn)可視化圖。

表1 可穿戴設(shè)備研究文獻(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞(部分)

在進(jìn)行實(shí)際聚類分析的時(shí)侯，刪除“Devices”“System”“Wearable Devices”等部分不能表示聚類結(jié)果的詞，并嚴(yán)格地按照軟件給予的3類關(guān)鍵詞簇進(jìn)行解讀。結(jié)合表1和生成的研究熱點(diǎn)可視化圖，綜合考慮各個(gè)關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系和對每一簇的歸納及解讀，初步發(fā)現(xiàn)目前可穿戴設(shè)備領(lǐng)域主要有3個(gè)研究熱點(diǎn)。

一是以“Design”(設(shè)計(jì))和“Fabrication”(制造)等關(guān)鍵詞為主的聚類群，代表可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)理念。一個(gè)電子產(chǎn)品的成功與其外形設(shè)計(jì)密不可分，簡約、美觀的設(shè)計(jì)是每個(gè)電子產(chǎn)業(yè)公司的必要考慮條件。隨著電子信息技術(shù)的不斷進(jìn)步及人們需求的轉(zhuǎn)變，可穿戴設(shè)備在未來的發(fā)展形態(tài)將會朝著更加輕便快捷的方向轉(zhuǎn)變[16]。

二是以“Sensors”(傳感器)和“Performance”(性能)等關(guān)鍵詞為主的聚類群，代表可穿戴設(shè)備的技術(shù)性能。目前用于可穿戴式設(shè)備的傳感器主要有運(yùn)動(dòng)感知類、環(huán)境感知類和生理參數(shù)檢測類傳感器等[17]。傳感器的主要功能是將數(shù)據(jù)輸入到可穿戴設(shè)備中去，是后續(xù)數(shù)據(jù)處理、反饋的前提。當(dāng)前大多數(shù)可穿戴設(shè)備的主要發(fā)展思路是集成化設(shè)計(jì)，多種功能堆砌到一起，但功能較為單一。若應(yīng)用于醫(yī)療健康領(lǐng)域，傳統(tǒng)的、單一的傳感器技術(shù)及其功能分析并不能使用戶得到專業(yè)的醫(yī)療診斷，因此研究復(fù)合新型傳感器和提高可穿戴設(shè)備的性能是未來的發(fā)展方向。

三是以“Films(薄膜)”、“carbon nanotubes”(碳納米管)、“Graphene”(石墨烯)、“electrodes”(電極)等關(guān)鍵詞為主的聚類群，代表可穿戴設(shè)備的能源儲存裝置?？纱┐髟O(shè)備作為可隨身攜帶的電子產(chǎn)品，能源儲存裝置的重要性不言而喻。超級電容器具有壽命長、高功率密度等特點(diǎn)，在現(xiàn)有的儲能裝置中具有極大的應(yīng)用潛力?；谔技{米管/ MnO2納米管的混合多孔膜柔性超級電容器[18]、石墨烯和石墨烯泡沫(GF)已應(yīng)用于超級電容器領(lǐng)域[19]。

2.4 可穿戴設(shè)備發(fā)展趨勢

盡管目前可穿戴設(shè)備功能及技術(shù)有待完善，但從目前消費(fèi)者對可穿戴設(shè)備的期許和需求來看，未來的可穿戴設(shè)備將會擁有一個(gè)龐大的消費(fèi)市場，可穿戴設(shè)備技術(shù)無疑會快速發(fā)展。文獻(xiàn)調(diào)研等方法發(fā)現(xiàn)，未來的發(fā)展趨勢主要集中在以下幾點(diǎn)。

一是獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)。當(dāng)前大多數(shù)可穿戴設(shè)備都以智能手機(jī)作為載體進(jìn)行數(shù)據(jù)分析整合和反饋，存在較大的局限性和不便捷性。未來可穿戴設(shè)備要實(shí)現(xiàn)真正的便攜性，必須要有獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)。

二是低耗續(xù)航高集成技術(shù)。主要包括低耗高集成的傳感器技術(shù)和低耗高續(xù)航的高性能電池技術(shù)。未來可穿戴設(shè)備的高度便攜性的設(shè)計(jì)理念將決定其低功耗、高集成、高續(xù)航的特點(diǎn)，是未來可穿戴設(shè)備的研究重點(diǎn)之一。

三是人機(jī)交互技術(shù)。當(dāng)前人機(jī)交互技術(shù)所采用的交互方式有觸覺交互、語音交互、動(dòng)作交互以及新型交互模式——腦交互方式、眼球交互方式等[20]，可以更快捷更準(zhǔn)確地傳遞人們的信息，不存在文化和地區(qū)之間的差異。隨著可穿戴設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對可穿戴設(shè)備領(lǐng)域涉及的人機(jī)交互方式提出了人性化、智能化的需求。

四是大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)?？纱┐髟O(shè)備不僅要實(shí)時(shí)監(jiān)測采集數(shù)據(jù)，還要對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和給用戶提供有價(jià)值的建議[21]。當(dāng)前大多數(shù)可穿戴設(shè)備仍處在用戶數(shù)據(jù)的簡單收集和顯示階段，缺少大數(shù)據(jù)分析和專業(yè)深度分析[22]。利用大數(shù)據(jù)及云計(jì)算技術(shù)可以在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行專業(yè)深度分析，更有效地挖掘用戶有價(jià)值的信息，提供個(gè)性化服務(wù)[23]。

3 小結(jié)

在未來的一段時(shí)間內(nèi)，可穿戴設(shè)備的發(fā)展前景依然廣闊。美國、韓國等電子科技強(qiáng)國將是可穿戴設(shè)備新技術(shù)的主要發(fā)源地，我國可穿戴設(shè)備產(chǎn)品的核心競爭力、配套產(chǎn)業(yè)鏈、生產(chǎn)主體及應(yīng)用程度等方面與美國、韓國有較大差距。當(dāng)前可穿戴設(shè)備的研究熱點(diǎn)是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念、傳感器新技術(shù)以及能源儲存裝置技術(shù)，今后可穿戴設(shè)備的發(fā)展趨勢主要是系統(tǒng)的獨(dú)立性、低耗續(xù)航高集成技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)以及大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算技術(shù)等。

可穿戴設(shè)備目前尚處于初步發(fā)展的階段，其設(shè)計(jì)、功能和管理等方面還有許多問題需要解決。作為一種新興技術(shù)，它必將成為下一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，發(fā)展前景很好。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可穿戴設(shè)備會更好地滿足用戶的需求，提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。