可穿戴計算技術的現有問題與發展趨勢分析

孫 偉

（遼寧輕工職業學院，遼寧 大連 116100）

0 引言

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

1 可穿戴計算技術的發展歷史

學術界一般公認加拿大的史蒂夫·曼基為最早使用可穿戴計算的科學家之一，在20世紀70～80年代，他發明了可戴在頭上的顯示器。當時可穿戴技術研究較有代表性的還有美國麻省理工學院、卡內基梅隆大學、多倫多大學和IBM公司等實驗人員。我國在20世紀90年代后期，也開展了可穿戴技術的研究。2001年、2003年、2009年在哈爾濱、長沙和四川峨嵋分別召開了3次學術會議。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。

可穿戴技術發展目前依靠兩大領域：（1）軍方大力地推動了可穿戴技術。美國軍方就推出了如“智能模塊”、“未來戰士”、“空軍武士”等可穿戴技術的發展計劃。（2）工業界和學術界在推進。學術界一般是技術的原創，工業界如波音、IBM等公司都有研究可穿戴計算技術的計劃。

現在可穿戴技術掀起了熱潮，蘋果公司聘請了可穿戴計算的專家并成立了研發小組，頭戴顯示設備的系列產品于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款產品不是iPhone和iPad，而是其正秘密研發新產品再次來改變人們的生活。耐克公司的產品Nike Fuel Band可以對穿戴者的跑步狀態進行檢測，運動員可根據情況調整訓練方法。2012年谷歌的智能眼鏡迅速躥紅，使人們重新關注了可穿戴技術。現在國內外IT科技公司紛紛推出智能眼鏡、手環、手表等產品。可以想象，以后的可穿戴產品會源源不斷被研發出來并流行開來。

2 可穿戴計算技術現存的問題

2.1 電池技術發展落伍

可穿戴技術現存的一個瓶頸是電能技術滯后，設備運行需要電能，由于穿戴在身上需要設備微型化，那么供電系統怎么設計才能有足夠的電量滿足設備使用要求，現有電能技術還沒能達到可穿戴技術發展的要求，是使用有電池還是無電池，能不能依靠移動發電、身上織物摩擦發電、太陽能發電等以及如何在設備大數據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的發展。

2.2 成本高

支撐可穿戴產品的技術為計算機技術、傳感器技術、通訊技術等，但是因為技術復雜，使得可穿戴產品目前成本較高。價格高昂、技術成熟度低使可穿戴產品性價比低，因此還沒大量普及，可穿戴技術產業還需要較長時間才能做大市場。

2.3 現有產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，就要面臨重新激發消費者對表的時尚認識。智能手環不能滿足女士對服裝搭配的要求，一個手環不能搭配不同的衣服，并且手環提供的數據枯燥，引不起人們的興趣。現有產品中無效數據多，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

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

2.5 受物聯網技術制約

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

3 可穿戴計算技術的發展趨勢

3.1 可穿戴計算與藍領計算

原先的計算設備大都是電腦等，這些設備為白領所用，但是由于藍領的工作性質（他們的雙手不能空閑出來進行電腦操作），可穿戴計算技術將更廣泛地應用于藍領人員身上，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。可穿戴計算是一種新的現場作業任務信息的支撐模式，它強調了用戶在進行工作或日常生活時能得到信息空間自然、有效和多人協作的支持。

3.2 可穿戴身體網絡的建立

可穿戴技術的一個重要研究方向為可穿戴身體網絡，可以提高對人的感知能力，獲取更多的個人參數，自然地進行人機交互，從底層搭建支持可穿戴計算網絡。這些感知人身體和行為的微節點，組建成身體域內和域外的信息網絡，需要通訊標準來連接。目前，科學家們正研究將傳感器植到衣物里，將傳感器植入人體內，身體里有很多節點，身體傳感網絡將通過通信標準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，可穿戴身體網絡建立使產品檢測在幾百米的范圍內移動的用戶位置誤差小于10%位置坐標，能及時提供位置感知。美國Harvard大學正研究低能耗的人體運動、血氧等數據采集。

3.3 可穿戴計算機的問世

隨著計算機微型化技術的發展，可穿戴計算產品可以集計算機、傳感器、執行機構和顯示設備于一體，即可穿戴計算機。它的出現簡化了可穿戴計算系統，提高了產品質量，同時也降低了產品的成本，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為自然地人機交流提供了基礎，并能催生新的智能產品。

3.5 可穿戴計算與時尚

可穿戴計算產品將在時尚界流行，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 結語

在產業界，美國的波音公司、IBM公司等機構在早期都對可穿戴計算技術進行了投資或使用。我國也開始重視可穿戴計算技術的研究，2013年國家發改委提出的一項重點任務就是在多領域研制可穿戴設備，并要將可穿戴設備進行規模化和產品化。目前，可穿戴計算產品已經成功進入航天、物流等市場，在健身娛樂、體育、醫療等行業的產品也相繼問世。也就是說，可穿戴計算技術在未來的幾年中是一種主流的形態，并會在各行業普及，它將帶來巨大的產業價值。

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，等.智能穿戴技術與應用探討［J］.科技資訊，2013（31）

［2］于南翔，陳東義，夏侯士戟.可穿戴計算技術及其應用的新發展［J］.數字通信，2012（4）