可穿戴计算技术的现有问题与发展趋势分析

孙 伟

（辽宁轻工职业学院，辽宁 大连 116100）

0 引言

计算机技术、传感器、通讯技术发展迅速，其微型化、运算快速化满足了将计算设备穿在人的身上的要求。我们可以设想一下，导盲犬身上小小的电子设备可以向主人发送提示语音，一块手表可以显示你的脉搏、血压……这些技术会使我们的工作更加高效，也能为生活增添更多的乐趣。可穿戴技术是设备和人体合一理念下的产物，是可穿戴的个人移动计算系统和装置，可实现对用户自然、持续的感知，可视为实现个人、信息和物理之间的信息感知和交互的技术。

1 可穿戴计算技术的发展历史

学术界一般公认加拿大的史蒂夫·曼基为最早使用可穿戴计算的科学家之一，在20世纪70～80年代，他发明了可戴在头上的显示器。当时可穿戴技术研究较有代表性的还有美国麻省理工学院、卡内基梅隆大学、多伦多大学和IBM公司等实验人员。我国在20世纪90年代后期，也开展了可穿戴技术的研究。2001年、2003年、2009年在哈尔滨、长沙和四川峨嵋分别召开了3次学术会议。2010年在成都、2011年在德国不莱梅召开了中德可穿戴计算研讨会。

可穿戴技术发展目前依靠两大领域：（1）军方大力地推动了可穿戴技术。美国军方就推出了如“智能模块”、“未来战士”、“空军武士”等可穿戴技术的发展计划。（2）工业界和学术界在推进。学术界一般是技术的原创，工业界如波音、IBM等公司都有研究可穿戴计算技术的计划。

现在可穿戴技术掀起了热潮，苹果公司聘请了可穿戴计算的专家并成立了研发小组，头戴显示设备的系列产品于2008年被苹果公司申请了专利，所以说苹果公司改变世界的最后2款产品不是iPhone和iPad，而是其正秘密研发新产品再次来改变人们的生活。耐克公司的产品Nike Fuel Band可以对穿戴者的跑步状态进行检测，运动员可根据情况调整训练方法。2012年谷歌的智能眼镜迅速蹿红，使人们重新关注了可穿戴技术。现在国内外IT科技公司纷纷推出智能眼镜、手环、手表等产品。可以想象，以后的可穿戴产品会源源不断被研发出来并流行开来。

2 可穿戴计算技术现存的问题

2.1 电池技术发展落伍

可穿戴技术现存的一个瓶颈是电能技术滞后，设备运行需要电能，由于穿戴在身上需要设备微型化，那么供电系统怎么设计才能有足够的电量满足设备使用要求，现有电能技术还没能达到可穿戴技术发展的要求，是使用有电池还是无电池，能不能依靠移动发电、身上织物摩擦发电、太阳能发电等以及如何在设备大数据处理时能长时间保证电池寿命等，这些问题都期待电池技术的发展。

2.2 成本高

支撑可穿戴产品的技术为计算机技术、传感器技术、通讯技术等，但是因为技术复杂，使得可穿戴产品目前成本较高。价格高昂、技术成熟度低使可穿戴产品性价比低，因此还没大量普及，可穿戴技术产业还需要较长时间才能做大市场。

2.3 现有产品满足不了客户对时尚的要求

品牌机械表是高消费者对表的选择，低消费者用手机代替手表计时，电子智能手表想批量进入市场，就要面临重新激发消费者对表的时尚认识。智能手环不能满足女士对服装搭配的要求，一个手环不能搭配不同的衣服，并且手环提供的数据枯燥，引不起人们的兴趣。现有产品中无效数据多，显示器简单，人机交换不方便，信息不同步。

2.4 受可穿戴因素制约

由于人和可穿戴产品在空间上的贴近性质，如果产品设计不合理则会出现不良影响，如对人产生辐射、热量、噪音、引起皮肤过敏、对植入电子装置有排异性等，因此开发新材料，进行动态评估，实现可穿戴计算产品的可用性也是当前需要解决的问题。

2.5 受物联网技术制约

随着可穿戴计算产品的大量问世，人们开始思考“连接”的含义，这正是“物联网”的体现。人们身上的大量信息（如血压、心率、热量消耗等）经过传感器收集，再经过处理器分析后，将数据传送到云端或者手机、电脑中，这些设备有强大的数据处理能力，经过处理后提供给人们想要的信息。这项技术需要手机、电脑与人的通信，因此可穿戴技术的路通向物联网。现在各国形成了物联网体系，并有了市场规模，但是真正能与物联网相关的可穿戴计算设备尚在起步。

3 可穿戴计算技术的发展趋势

3.1 可穿戴计算与蓝领计算

原先的计算设备大都是电脑等，这些设备为白领所用，但是由于蓝领的工作性质（他们的双手不能空闲出来进行电脑操作），可穿戴计算技术将更广泛地应用于蓝领人员身上，比如建筑工人、考古人员、维修人员等，解放他们的双手并能进行信息采集和输送。可穿戴计算是一种新的现场作业任务信息的支撑模式，它强调了用户在进行工作或日常生活时能得到信息空间自然、有效和多人协作的支持。

3.2 可穿戴身体网络的建立

可穿戴技术的一个重要研究方向为可穿戴身体网络，可以提高对人的感知能力，获取更多的个人参数，自然地进行人机交互，从底层搭建支持可穿戴计算网络。这些感知人身体和行为的微节点，组建成身体域内和域外的信息网络，需要通讯标准来连接。目前，科学家们正研究将传感器植到衣物里，将传感器植入人体内，身体里有很多节点，身体传感网络将通过通信标准IEEE802.15.6被手机所接收，手机可以随时获取身体传感信号。实践证明，可穿戴身体网络建立使产品检测在几百米的范围内移动的用户位置误差小于10%位置坐标，能及时提供位置感知。美国Harvard大学正研究低能耗的人体运动、血氧等数据采集。

3.3 可穿戴计算机的问世

随着计算机微型化技术的发展，可穿戴计算产品可以集计算机、传感器、执行机构和显示设备于一体，即可穿戴计算机。它的出现简化了可穿戴计算系统，提高了产品质量，同时也降低了产品的成本，是未来的一个趋势。

3.4 人机交互方便、灵活

可穿戴计算技术一个重要的课题就是人机交互要方便、高效，而可穿戴计算的以人为中心的意识形态为自然地人机交流提供了基础，并能催生新的智能产品。

3.5 可穿戴计算与时尚

可穿戴计算产品将在时尚界流行，人类对衣服的穿着最开始是避寒，接着遮羞，最后才是漂亮，清华大学研制的可穿戴计算衣服能鼓励害羞的人勇于交往，可穿戴计算衣服可以使服装变换多种颜色，可帮助人们找到消防出口等。

4 结语

在产业界，美国的波音公司、IBM公司等机构在早期都对可穿戴计算技术进行了投资或使用。我国也开始重视可穿戴计算技术的研究，2013年国家发改委提出的一项重点任务就是在多领域研制可穿戴设备，并要将可穿戴设备进行规模化和产品化。目前，可穿戴计算产品已经成功进入航天、物流等市场，在健身娱乐、体育、医疗等行业的产品也相继问世。也就是说，可穿戴计算技术在未来的几年中是一种主流的形态，并会在各行业普及，它将带来巨大的产业价值。

我们可以想象在早上6：00，Lark Pro轻微震动叫醒我们，迷迷糊糊来到厨房，我们佩戴的Vuzix M100智能眼镜能帮我们分析每一种食品的营养价值和热量，上班后谷歌眼镜显示我们要看的文件，下班后Misfit Shine显示我们今天的运动量，这是多么惬意的一天！

［1］朱永宏，徐白杨，王先发，等.智能穿戴技术与应用探讨［J］.科技资讯，2013（31）

［2］于南翔，陈东义，夏侯士戟.可穿戴计算技术及其应用的新发展［J］.数字通信，2012（4）