可穿戴智能设备市场和技术设计与发展

刘昕　聂桂平

摘 要：随着科学技术的快速发展，眼镜、手表等可穿戴设备逐渐走进人们的视线中，在各大互联网盛会上，可穿戴设备的更新速度惊人，针对可穿戴设备在各大咨询机构的不俗预期，本文对如今市场上可穿戴智能设备的发展现状进行了梳理分析。并在分析能源管理、操作系统、新型显示技术和移动芯片等高新技术的更新与发展的基础上，预测了可穿戴智能设备对未来移动应用体系以及周边领域的影响。

关键词：可穿戴智能设备；技术设计；显示技术；操作系统

可穿戴智能设备是指能够直接穿在身上，或者可以将其整合到衣服或者配件上的一种便携式装备。可穿戴智能装备不仅是指硬件设备，还可以是以软件支持或者云端交互、数据交互的形式能够为人们的生活带来极大改变的功能。可穿戴智能设备主要是以便携式配件的形式存在，其中配备部分计算功能，可以连接到手机或者其他终端上。当前市场上较多的可穿戴智能设备主要是以腕为支撑，包括手表和腕带等产品在内的watch类，或者以头部为支撑的包括眼镜、头盔在内的Glass类，或者以脚为支撑的包括鞋、袜子在内的shoes类，以及各种配饰、拐杖、智能服装等非主流产品。自从2012年谷歌智能可穿戴眼镜的问世，正式开启了可穿戴智能设备的时代。伴随着社会经济的发展，科技水平的提高，可穿戴智能设备逐渐作为智能终端产业被市场所关注，并拥有广阔的发展前景。

1 可穿戴智能设备产业链现状分析

1.1 国际可穿戴设备发展现状

2012年谷歌智能可穿戴眼镜的问世，这一年被成为“可穿戴智能设备元年”，此后可穿戴智能设备便在市场上被一一推出，Pebble 手表、Jawbone UP 手环、三星Gear 手表、Google Glass等等产品分别承载着不同的厂家对可穿戴智能设备的理解和期冀。在各大互联网盛会上，各大国际会展上，可穿戴智能设备一经亮相必定能吸引大量的目光，如今可穿戴智能设备也已成为受到全球各大厂家所关注和热捧的新型科技产品。新一轮的由可穿戴智能设备掀起的高新技术的发展潮流正在传统ICT企业和创投企业中兴起。

可穿戴智能设备的市场依然由几大企业巨头所领导。三星更新了Galaxy Gear，新推出了Galaxy Gear2/Neo/Fit。索尼之前推出了Smart Watch2，随后又新出了Smart Band 手环，两者共同支撑着索尼旗下的可穿戴市场。国产品牌中兴和华为也紧跟潮流，将手表和手环作为切入点，推出了自己的可穿戴智能设备。更大厂商除了争夺以腕为支撑的可穿戴智能设备之外，还紧接着推出了以头部为支撑的可穿戴设备，以往以头部为支撑的可穿戴设备市场由Google Glass 牢牢霸占着，但是近几年Eye Sight和爱普生纷纷推出了智能眼镜，Facebook也将Oculus Rift收购，另外再加上索尼的Smart Eyeglass，LasterSeeThru以及、Pivothead Smart，这些可穿戴设备共同支撑着智能眼镜的市场。

尽管在当前的可穿戴智能设备市场中，几大科技巨头牢牢占据着领导甚至是支配、控制的地位，但是并不意味着只要是科技巨头在智能穿戴领域就一定能取得成功，让他们在短时间内就是对智能穿戴市场进行统一是非常不现实的。但是由于高新技术的发展速度很快，而且市场也比较宽松，这使得可穿戴智能设备的未来发展具有十分便利的条件和空间。在未来，可穿戴智能设备远远不会局限在手表、手环和眼镜的单一产品形态上，而是会朝着多样性的方向发展，智能鞋、智能衣服会逐渐进行市场，而且不仅如此，在家居和车载方面可穿戴智能设备也在逐渐的涉足，例如由尼桑汽车推出的概念手表和智能眼镜是专业应用于车辆的可穿戴智能设备，它既可以Pebble Watch与奔腾汽车一起推出了智能应用可以对车辆的静态信息进行展示，又如在将车辆行驶中的各项信息进行整合罗列，还可以对司机的身体情况进行实时的监控。例如家居领域，GateKeeper 智能门锁和Monbaby智能纽扣都将让家居变得更加贴心。

在当前阶段，可穿戴智能设备领域的市场还没有得到完全的开放，因此也没有科技企业巨头对可穿戴智能设备领域进行垄断。从整体上看，业内资源，包括对智能技术的掌握和对可穿戴智能设备的理解等等都还是处在比较分散的阶段。出现这种现状的原因有以下三个方面。首先，就算是科技巨头的三星和谷歌，他们在可穿戴智能设备领域也只是推出了少量的智能手表和智能眼镜，而且不少用户还提出其弊端，致使在可穿戴智能设备领域并没有一个企业龙头来带动发展。其次，尽管如今科学技术的发展速度很快，但是对于可穿戴智能设备的最关键的技术并没有取得实质性的突破。例如谷歌智能眼镜的散热问题一直都没有得到解决。三星的智能手表也一直没有解决掉续航操控上的问题。最后，對于可穿戴智能设备确实可以给用户带来一定的帮助，但不是非他不可的，可穿戴智能设备并没有不可替代性，它的发展前景并不是特别清晰。例如智能手表、智能眼镜至今没有推出非他不可的应用，使用户根本就没有形成对这些智能产品的使用习惯。

1.2 国内可穿戴智能设备发展现状

在国内市场上，对可穿戴智能设备的研发也紧跟着国际的脚步，有许多厂家先后推出了自己的可穿戴智能设备，打响了国内可穿戴智能设备的竞争赛事。其实在国内的可穿戴智能设备领域中，各大厂家早已开始进行产品布局，在盛大推出了果壳手表，标榜自己是“第一款真正的智能手表”之后，咕咚网、映趣科技等厂商也展开了可穿戴智能设备的布局。中华酷联作为我国智能终端的领军企业也推出了CoolHUB 2、Talk Band B1、Grand Watch等可穿戴智能设备。另外，联想也一度对外宣称要在公司的发展战略中注入可穿戴智能设备的新鲜元素，开始涉足到智能穿戴设备领域中。尽管国内对可穿戴智能设备的研发要稍晚于国际，但是实际上并没有与国际产生多少落差，从可穿戴智能设备的种类到影响上都可以与国际持平，例如在新型交互领域中，国内推出的Baidu Eye智能眼镜、智能手表等可穿戴智能设备足以将可穿戴智能设备的市场支撑起来，而在医疗健康领域中，国内推出的TCL智能手环、体记忆T9手环以及咕咚手环等可穿戴智能设备甚至可以与国际水平媲美。

我国在可穿戴智能设备的终端侧的发展一直紧跟着国际步伐，取得了非常显著的成绩，但是在可穿戴智能设备的云侧应用方面还是存在着较大的欠缺的，与国际水平存在一大段的距离。对于信息的捕捉、加工和交互是在可穿戴智能设备这样的一个前端设备中进行完成的，可以使信息的互联共享速度得到加快。但是将信息进行处理进一步的分析、处理和升华是需要在云端完成的。将可穿戴智能设备的云侧应用进行开放是完成可穿戴设备智能化的基础。可穿戴智能设备并不仅仅是指将硬件穿戴在身上，更是通过软件支持或者云端交互、数据交互的形式与用户建立起联系，从而提供智能化的服务的。商业模式、云侧应用以及硬件这三方面成为对硬件进行变革的重点，因此我国在研发可穿戴智能设备时不能仅仅将目光停留在硬件终端侧，还应该重视对云侧应用的开发。

1.3 智能穿戴类设备的市场预期

新一轮的计算革命随着智能手机的普及逐渐到来，无论是研究机构、生产厂商还是投资者和消费者都对可穿戴智能设备的发展投注了较多的期冀。根据有关部分的调查预测显示，在未来的2到3年之间，目前30到50亿美元的可穿戴智能设备技术市场的规模将会增加10被，扩大到300到500亿美元，在未来的3到5年间，可穿戴智能设备的终端复合增速会达到50%以上。对于我国国内市场而言，在2013年我国可穿戴智能设备的市场规模已经达到了203亿元，预计在未来2到3年内，市场规模将会超过100亿元，可穿戴智能设备的出货量也会出现直线上升，达到4000多万台。

Facebook在去年以20 亿美元的价格将O culus VR收到门下。现阶段苹果公司与Beats Electronics 公司也在商讨收购事宜，预计以32亿元将Beats Electronics 公司收购。如果收购成功的话，这次收购将会是苹果公司历史上开出的最高的收购价格。在市场研究公司FactSet公布的十大现金充裕的公司中，科技公司占据了一半江山，分别有苹果、谷歌、微软、Oracle和思科，他们加起来的现金可达到2450亿美元。需要说明的是，这五家公司都对可穿戴智能设备表现出了强烈的兴趣与参与热情。

目前，可穿戴智能设备主要应用于医疗保健、信息娱乐、工业军事以及健身等领域，但是随着智能技术的发展，可穿戴智能设备的应用范围将会逐渐扩大。根据相关报告显示，已经有超过1500万件的可穿戴智能设备被投向市场，而且可穿戴智能设备的种类的增长速度十分迅速，到2016年可穿戴智能设备的出货增长率会达到550%以上。而且可穿戴智能设备的体积会越来越小，携带越来越便捷，其功耗也会越来越低，可穿戴智能设备很有可能成为能够连接一切的枢纽。

2 可穿戴智能设备技术的发展趋势

可穿戴智能设备为了满足现实世界和虚拟世界之间的映射需要，常常针对计算、能源、交互与感知方面进行不断的创新变革。但是要想真正满足映射需要，实现真正意义上的智能穿戴，必须将多项技术进行整合，其中涵盖的技术包括系统软件、传感器、芯片、电池、存储以及显示等，还需要将这些技术进行革新，将他们升级为超微型传感器技术、具备轻薄化特点的大容量电池技术、新型显示技术、以及交互技术、能够和周边的设备进行无缝互通的通信协议等等。只有在操作系统、能源系统、显示技术和移动芯片等方面实现关键技术的突破才能够真正实现穿戴设备的智能化。

2.1 可穿戴智能设备的操作系统

当前，可穿戴智能设备的操作系统由三种不同的技术路线构成了不同的生态体系，正在朝着多元化的方向发展。这三种技术路线分别是：第一种，主要服务于功能相对简单的可穿戴智能设备的嵌入式操作系统，这类操作系统由于任务简单一、功耗小的特点，常被应用在只能手环或者Pebble智能手表上。第二种，对已有智能手机操作系统的裁剪。这种操作系统主要是在手机操作系统耗电量大，3D和视频加速等功能在运行时对系统资源占用量过大时对操作系统进行的裁剪优化，其目的是实现可穿戴智能设备的轻量化。如今市场上多数的可穿戴智能手边就是在裁剪Android系统，使其符合应用适配之后来实现使用的。第三种，是向可穿戴智能設备提供功能支持以满足设备的应用场景而进行的对可穿戴智能设备的专有系统进行的开发。例如提供健康与运动的特色接口、提供全新的交互界面等等。当下市场中新推出的Android Wear就是对应用生态和多屏交互所进行的修订。它的推出，不仅可以提供特色接口、提供交互界面、进行数据分析，更能够整合整个生态系统，将虚拟世界向现实世界推进。

2.2 可穿戴智能设备的能源管理

可穿戴智能设备的能源问题一直是制约其功能性发挥的一个重要因素，对于能源问题的解决，最好的办法就是开源节流，通过对操作系统的优化可以达到节流的目的之外，本文重点讲述以下通过无线充电等新技术的应用而达到开源目的解决方案。

采用无线充电技术解决可穿戴智能设备的能源问题的代表性企业主要是苹果和MOTO。苹果利用的是近场磁共振技术，通过这项技术可以建立起1到3米的充电范围，如果可穿戴智能设备正好支持这项技术的话就可以随时进入到这个充电范围里进行无线充电。因为这项技术并不利用电场，只是通过磁场的共振来实现能力之间的传输，因此对人体的辐射伤害相对较小。MOTO也采用了相类似的无线充电技术，充电范围并不局限在极近的范围内，可以对可穿戴智能设备进行实时供电，同样实现了开源的目的。

除了采用无线充电技术之外，解决可穿戴智能设备的能源问题的有效办法还包括利用柔性技术是电池的空间利用率得到提高，或者利用快速充电技术缩短充电时间使电池的使用间隙降低，从而增强可穿戴智能设备的续航能力。当前可穿戴智能设备市场中LG、三星和索尼等公司都在这方面做得比较出色。

2.3 可穿戴智能设备的屏幕

对可穿戴智能设备的使用与发展起到最关键的影响作用的技术是新型显示技术，当前可穿戴智能设备的显示技术主要是OLED技术和LCoS技术。OLED技术主要在智能手表等小屏领域应用的比较多，但是利用OLED技术突出的一个问题就是由于相应的技术门槛比较低，导致大量智能手表厂商纷纷采用此项技术，使得生产出来的手表大多长着同一副模样，在产品的外观和识别性方面还比较欠缺。而OLED技术主要适用于以头部为支撑的可穿戴智能设备等需要增强显示的应用领域内，由于自身反应速度迅速、有较高的对比度和亮度，不仅分辨率高而且驱动低功耗的特点，使得越来越多的厂商开始选择OLED技术作为可穿戴智能设备的显示技术，但是它依旧存在着一些弊端，例如标准相对不统一，技术投资大等等。随着科学技术的更新发展，新型的显示技术在今年将很有可能取得实质性的突破。LG和三星企业已经率先开始使用柔性屏幕，国内的映趣科技紧随其后。柔性屏幕是当前最先进的新型显示技术，利用这项技术可以改变产品的形态，使用户更加乐于接受，而且产品形态的改变还会导致产品定位的改变，这样一来将彻底改变可穿戴智能设备沦为裁剪版或者“缩水”的智能手机的命运。柔性弯曲显示技术还可以智能手表面积不足的问题得到改善，而且与众不同的显示屏也会为可穿戴智能设备的外观加分，使外观设计更加具有亲和力，提高用户和市场的接受度。

2.4 可穿戴智能设备的移动芯片

可穿戴智能设备的移动芯片可以说是可穿戴智能设备的心脏，是至关重要的组成部分，如今除了智能手机和平板电脑之外，可穿戴智能设备的移动芯片正在向其他更多的智能硬件领域进行快速的渗透。由于对应用兼容和操作系统是否匹配等问题的考虑，再加上和智能手机拥有相同的架构，因此可穿戴智能设备为了满足新型的交互需求，厂商往往会选择对已经成熟的移动芯片进行进一步的研发，例如三星手表盒谷歌眼镜等等。但是实际上可穿戴智能设备需要的是功耗低、集成度高的差异化特性，如果只是单纯地在已有的移动芯片产品的基础上进行研发的话，很难满足可穿戴智能设备的实际需要，因此厂商应该依据实际的可穿戴智能设备设计相对应的移动芯片，推出更合适可穿戴智能设备的芯片产品。英特尔公司已经将可穿戴智能设备的原型的参考设计公众与市场之上，也公布了在超低功耗Quark处理器的基础之上推出的Edison超微型计算机，除此之外还有博通的无线连接平台WICED、君正的JZ4775和独家节电OS平台 Newton 打造的可穿戴智能设备平台等等，它们都将新创企业的开发门槛进行有效的降低。而且伴随着可穿戴智能设备的发展，其在智能终端市场上的受关注程度也越来越高，使得开源智能硬件也逐渐兴起，迎来难得的发展契机，若将移动芯片和其他智能硬件相结合，可以在在物联网的创新应用方面提供无限的可能，将会对物联网的发展、智能终端产业的发展乃至整个集成电路的发展都起到强有力的推动作用。

3 结语

可穿戴智能设备是移动终端产业中的必不可少的组成部分，也是推动产业发展的一股强有力的促进力量，它的兴起和发展将在一定程度上决定着移动应用体系是否足够繁荣。可穿戴智能设备可以理解为将用户与互联网之间相连接的一个入口和桥梁，可穿戴智能设备的使用可以为应用创造出更多的數据、场景甚至能力。利用可穿戴智能设备不仅可以帮助用户对信息进行捕捉和加工，以提高用户的决策准确性，而且可以使用户在将可穿戴智能设备和各种终端箱融合的过程中，让信息的传递、互联和共享的速度加快，实现更加直接便捷的信息交互。同时还改变了用户的行为模式，提高了行动效率。当前阶段，国内外也都在积极建立可穿戴智能设备的新型应用生态模式。

可穿戴智能设备与其他周边领域的联系也是十分密切的，在自身发展的同时，也在不断的改变与变革者周围的传统的行业。例如将可穿戴智能设备与车载系统相融合之后，将会促进可以实时监控司机的身体状态，并对车辆的具体信息进行展示的智能设备的兴起与发展。例如由尼桑汽车推出的概念手表和智能眼镜是专业应用于车辆的可穿戴智能设备，它既可以Pebble Watch与奔腾汽车一起推出了智能应用可以对车辆的静态信息进行展示，又如在将车辆行驶中的各项信息进行整合罗列，还可以对司机的身体情况进行实时的监控。另外，可穿戴智能设备的发展还将帮助传统的终端走向智能化的道路，与开源硬件相结合，进行一场智能终端的革命。开源硬件一般会选择C2B的方式，这种方式是消费者针对企业而言的，可以在设计到产品实现快速转换的基础上使生产成本和开发风险都得到大大降低，可以更好的帮助硬件复兴。C2B方式已经吸引了包括微软、谷歌以及一大批创意团队在内的企业去竞相布局自己的基础软硬件技术平台。另外可穿戴智能设备还在进一步增强物联网和互联网之间的关系，使二者加速进行深度的融合。特别是在医疗健康领域内，运动腕带、手环、血压仪等可穿戴智能设备都是将监控预防作为目的，强调对受众实行主动健康管理，而不是以往的被动的对疾病进行治疗，从而提高了用户的生活质量，也带动了医疗健康领域发展理念的变革。

可穿戴智能设备还处于刚刚兴起的阶段，其未来的发展潜力是巨大的，拥有广阔的发展前景，它的发展将会使整个终端产业迈上一个发展的新高度，一是可穿戴智能设备凭借其可与人体进行实时接触的特点，可以为用户提供更加全面的体检与预警服务，既提高了医疗资源的使用效率，又使用户的健康需求得到了满足。而是随着可穿戴智能设备产业链的完善，操作系统、能源系统、显示技术等关键技术都将得到进一步的创新与进步，可穿戴智能设备的生态也会得到改善。

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