石磊 汪一鳴 胡浩 王惠敏 彭習(xí)濤

本文為陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目之一 （No.2017GY-006）;之二（No.2017KW-030）

【摘 要】 可穿戴式人工智能產(chǎn)品具備便攜性、可視和社交性、針對(duì)性、實(shí)時(shí)性和安全性以及科技性的基本特征，信息時(shí)代其在大眾健身和競(jìng)技體育方面的應(yīng)用功能逐漸強(qiáng)大?？纱┐魇饺斯ぶ悄墚a(chǎn)品將朝著更小、更輕和更好的用戶體驗(yàn)的方向發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代體育教育將具有非常廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

【關(guān)鍵詞】 可穿戴式;人工智能產(chǎn)品;現(xiàn)代體育教育;應(yīng)用

現(xiàn)代體育教育對(duì)教學(xué)輔助設(shè)備的需求日益增高，引進(jìn)先進(jìn)的人工智能產(chǎn)品已經(jīng)成為高校傳統(tǒng)體育教育的必然趨向。在大學(xué)傳統(tǒng)的體育教學(xué)模式中，可穿戴式人工智能產(chǎn)品的應(yīng)用給師生的教學(xué)過(guò)程提高了效率，以更為方便快捷的電子信息傳遞方式大大節(jié)省了師生溝通的精力和時(shí)間，因此在某種程度上對(duì)大學(xué)的教學(xué)質(zhì)量起到了提升的作用。現(xiàn)代科技在逐漸地改變?nèi)嗣竦纳?，體育產(chǎn)業(yè)是中國(guó)全民健身戰(zhàn)略和競(jìng)技體育發(fā)展的核心支撐，體育產(chǎn)業(yè)在今日中國(guó)迎來(lái)了創(chuàng)新、改革和樹(shù)立品牌歷史機(jī)遇，智能化、數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化和大眾化將是現(xiàn)代體育產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展方向。競(jìng)技體育的成績(jī)或是體育教學(xué)的練習(xí)效果取決于運(yùn)動(dòng)鍛煉的方式和方法，而對(duì)人體健康程度的合理監(jiān)控則體現(xiàn)了對(duì)科學(xué)化鍛煉的引導(dǎo)作用。目前在校大學(xué)生體質(zhì)健康水平有持續(xù)下降的趨勢(shì)，因此我國(guó)對(duì)陽(yáng)光體育運(yùn)動(dòng)的普及極為重視，對(duì)大學(xué)生體質(zhì)的跟蹤監(jiān)測(cè)是各個(gè)高校常年的重要任務(wù)。通過(guò)不斷引進(jìn)可穿戴式人工智能產(chǎn)品這樣的方式，對(duì)大學(xué)生進(jìn)行體質(zhì)監(jiān)測(cè)并實(shí)施對(duì)他們體育活動(dòng)的科學(xué)性管理，對(duì)推動(dòng)高校校園體育具有深遠(yuǎn)的意義。

一、可穿戴式人工智能產(chǎn)品的主要特征

可穿戴式智能體育產(chǎn)品是一種數(shù)字化產(chǎn)品，可以呈現(xiàn)為配件（如紐扣、項(xiàng)鏈、手表、腰帶）或是服裝（如襯衫、內(nèi)衣）的形式，目的是利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)和各種傳感器技術(shù)記錄機(jī)體的多種生命數(shù)據(jù)從而監(jiān)控人體的全面體征狀態(tài)?？纱┐魇街悄荏w育產(chǎn)品的出現(xiàn)是人們對(duì)科學(xué)鍛煉和產(chǎn)品智能化的需求所向，將作為一個(gè)新型領(lǐng)域的重大突破用以改善人們的生活質(zhì)量，是未來(lái)體育活動(dòng)和人工智能的融合點(diǎn)。可穿戴技術(shù)的發(fā)展是目前我國(guó)在培育支持新興行業(yè)的一個(gè)發(fā)展點(diǎn)，《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》的文件顯示了“推進(jìn)信息技術(shù)與教學(xué)融合，培養(yǎng)學(xué)生信息化環(huán)境下的學(xué)習(xí)能力等”內(nèi)容?？纱┐魇街悄荏w育產(chǎn)品是便攜式健康設(shè)備的一種，可以長(zhǎng)時(shí)間不間斷的記錄人體的各項(xiàng)生理參數(shù)，這與科學(xué)鍛煉相融合的構(gòu)想已經(jīng)成型，可穿戴式智能體育產(chǎn)品按照功能可分類為：運(yùn)動(dòng)健康類、健康管理類、信息資訊類、體感控制類?？纱┐魇街悄荏w育產(chǎn)品的主要技術(shù)支撐有語(yǔ)音識(shí)別、傳感器、低功耗互聯(lián)技術(shù)、高速互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算、眼球追蹤、意念控制技術(shù)等等?？纱┐魇街悄荏w育產(chǎn)品的主要特征有：

1、可穿戴式人工智能產(chǎn)品的便攜性

健康監(jiān)控產(chǎn)品的便攜化和小型化是為遠(yuǎn)程檢測(cè)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)的大勢(shì)所趨，在以往的健康監(jiān)護(hù)中，專業(yè)人員多以大型和固定設(shè)備來(lái)采集用戶的體征數(shù)據(jù)，收集數(shù)據(jù)少且不易發(fā)現(xiàn)偶發(fā)癥狀。可穿戴式智能體育產(chǎn)品具有小型化、低功耗和較強(qiáng)抗干擾能力，其可穿戴性、可移動(dòng)性和可持續(xù)性等特征可以克服傳統(tǒng)設(shè)備的這些缺點(diǎn)。與傳統(tǒng)的體育產(chǎn)品相比較最為重要的區(qū)別在于其便攜性。所以僅從便攜性的特征，可穿戴式智能體育產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常用的智能手機(jī)和平板電腦。可穿戴式智能體育產(chǎn)品可以把體育活動(dòng)和個(gè)性彰顯巧妙結(jié)合，實(shí)現(xiàn)科技與人的“以人為本，人機(jī)合一”的生活方式和運(yùn)動(dòng)互動(dòng)。

2、可穿戴式人工智能產(chǎn)品的可視性和社交性

可視性是人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中的直觀感受，可穿戴式智能體育產(chǎn)品不僅可以保證對(duì)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，而且可以通過(guò)智能穿戴的多種內(nèi)置微型傳感器，給運(yùn)動(dòng)參與者帶來(lái)可量化的可視的體征數(shù)據(jù)（如卡路里、心率、血壓等），然后傳輸至網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)參與者對(duì)自身健康或是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的科學(xué)管理，最終提高生活質(zhì)量（睡眠與心情、日?；顒?dòng)、生物識(shí)別特性等）。另外，現(xiàn)今社交網(wǎng)絡(luò)是電子產(chǎn)品的常見(jiàn)應(yīng)用，可穿戴式人工智能產(chǎn)品已是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代不可或缺的硬件載體，體育參與者之間的群體社交也是可穿戴式人工智能產(chǎn)品的重要特征。可穿戴式人工智能產(chǎn)品的介入，在體育本身的社會(huì)性發(fā)展中，在運(yùn)動(dòng)社交行為中擁有了可以分享和互動(dòng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有望作為外在誘因而成為一種新的社交方式，使運(yùn)動(dòng)社交變得愈發(fā)豐富而充滿趣味。

3、可穿戴式人工智能產(chǎn)品的針對(duì)性、實(shí)時(shí)性和安全性

以往研究對(duì)機(jī)體健康狀態(tài)進(jìn)行的監(jiān)測(cè)方法多體現(xiàn)了對(duì)人體整體性的、定性的描述，采集的數(shù)據(jù)也多具有滯后性，而對(duì)人體局部的、實(shí)時(shí)的機(jī)能狀態(tài)則缺乏準(zhǔn)確的量化分析。傳統(tǒng)的檢測(cè)手段有些屬于損傷性檢測(cè)（如血乳酸、血清睪酮與皮質(zhì)醇、血清肌酸激酶等），常因伴隨痛苦而帶來(lái)了一定的檢測(cè)難度?？纱┐魇饺斯ぶ悄墚a(chǎn)品的監(jiān)測(cè)對(duì)象主要包括肌電、呼吸、體溫、脈率、血壓、血氧飽和度和血糖等人體基本的生理參數(shù)，這些基本的生理參數(shù)與機(jī)體的健康狀態(tài)息息相關(guān)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)人體非介入式、無(wú)創(chuàng)的日常健康監(jiān)測(cè)，具有智能顯示結(jié)果、操作方便、可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)?？纱┐魇饺斯ぶ悄墚a(chǎn)品是目前信息技術(shù)革命的潮流和方向，其針對(duì)性、實(shí)時(shí)性和安全性監(jiān)控特性對(duì)于健康服務(wù)以及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練都有著重要的意義。

4、可穿戴式人工智能產(chǎn)品的科技性

信息技術(shù)的迅猛發(fā)展在不斷推動(dòng)著體育科技的改革創(chuàng)新，體育科技正在向多元化、靈活化和信息化相結(jié)合的方向逐步邁進(jìn)，世界體育用品的發(fā)展已高度呈現(xiàn)科技化。體育科技領(lǐng)域的新成果和新技術(shù)漸入佳境并重塑著體育的呈現(xiàn)形式與人們的生活方式，也改寫(xiě)著人們對(duì)于體育的認(rèn)知?？纱┐魇饺斯ぶ悄墚a(chǎn)品的蓬勃發(fā)展更是獨(dú)樹(shù)一幟（如美國(guó)的Sport VU智能系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集距離、軌跡和反應(yīng)時(shí)，其多種傳感器還可采集心率、加速度、變向和腦神經(jīng)活動(dòng)，降低運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生率），我國(guó)體育運(yùn)動(dòng)不斷地在國(guó)際重大賽事上取得了非常顯著的成績(jī)，在校園中也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但與歐美頂尖的體育科技相比，我國(guó)的可穿戴式產(chǎn)品研發(fā)的未來(lái)有著更大的想象空間，可穿戴式人工智能產(chǎn)品的不斷研發(fā)可以為用戶的健康生活提供合理化建議，滿足了人們不同層次的運(yùn)動(dòng)需求，也迎合了當(dāng)代體育科技的發(fā)展需要。

二、可穿戴式人工智能產(chǎn)品在體育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

可穿戴式人工智能產(chǎn)品一直是國(guó)內(nèi)外研究人員的熱點(diǎn)，其主要集成有無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集設(shè)備和中央控制處理模塊?？纱┐魇饺斯ぶ悄墚a(chǎn)品是伴隨科技發(fā)展誕生的新生事物，早期的可穿戴設(shè)備只是一種概念性質(zhì)的產(chǎn)品。20世紀(jì)60年代，美國(guó)麻省理工實(shí)驗(yàn)室提出了可穿戴技術(shù)的概念，該技術(shù)融合了傳感器、多媒體和無(wú)線通信技術(shù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體基本肢體動(dòng)作的感應(yīng)、反饋和交互體驗(yàn)。國(guó)外在這方面研究有了很大的進(jìn)展，美國(guó)近年開(kāi)發(fā)的生命衫（Life Shirt）則是世界上最早能夠無(wú)創(chuàng)和可移動(dòng)地獲取機(jī)體生理參數(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠檢測(cè)機(jī)體的30多個(gè)生理參數(shù)（心電、心率、呼吸、呼吸率、血氧、皮膚溫度、體位、運(yùn)動(dòng)、跌倒報(bào)警、血壓、體溫等），目前在國(guó)際上超過(guò)千家的醫(yī)院用戶。國(guó)內(nèi)也有許多研究者對(duì)可穿戴式人工智能產(chǎn)品進(jìn)行了持續(xù)的相關(guān)研究并取得了顯著的進(jìn)展。如吉林大學(xué)的穿戴式人體生理參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)可以測(cè)量人體心電、血壓、血氧飽和度、體溫及心率等生理參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)某些心血管疾病的早期預(yù)防。南昌航空大學(xué)的可織物化多生理信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置將電子技術(shù)和紡織產(chǎn)品相結(jié)合，可以監(jiān)測(cè)機(jī)體的呼吸、肌電和血氧等生理數(shù)據(jù)。從目前公開(kāi)的研究成果來(lái)看，穿戴式多生理參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備的研究非常注重產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合，具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著近年來(lái)科技日新月異的進(jìn)步和創(chuàng)新意識(shí)的發(fā)展，許多科研機(jī)構(gòu)和公司相繼開(kāi)展了對(duì)可穿戴式人工智能產(chǎn)品的持續(xù)研發(fā)。

可穿戴式人工智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)模式來(lái)自于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展背景，其硬件核心是各種生理信息的傳感器和可穿戴技術(shù)，其軟件層次的核心技術(shù)則是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理。可穿戴式人工智能產(chǎn)品能夠?qū)\(yùn)動(dòng)過(guò)程中的全程人體生理參數(shù)實(shí)施采集，還能夠通過(guò)大數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)為鍛煉者提供具有針對(duì)性的個(gè)體運(yùn)動(dòng)處方和營(yíng)養(yǎng)建議。目前一些歐美的發(fā)達(dá)國(guó)家在可穿戴式人工智能產(chǎn)品的研究方面處于領(lǐng)先位置，而國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域的發(fā)展因?yàn)閬?lái)自于對(duì)產(chǎn)品核心硬件和軟件的研發(fā)限制尚處于起步的階段，但由于國(guó)內(nèi)巨大的市場(chǎng)潛力，近年來(lái)對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)也有著長(zhǎng)足的進(jìn)步。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源的查詢和統(tǒng)計(jì)可以看出，可穿戴式人工智能產(chǎn)品的專利申請(qǐng)方面在近幾年得到了大幅增長(zhǎng)，其中國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但這一方面的專利申請(qǐng)大多為實(shí)用新型專利。

三、可穿戴式人工智能產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)

大健康時(shí)代下，科學(xué)化鍛煉是人們對(duì)身體健康的必然追求，隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)始向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)移，更多的體育產(chǎn)品紛紛朝向智能化的發(fā)展方向，更加激發(fā)了人們對(duì)于運(yùn)動(dòng)的熱愛(ài)。體育用品智能化始于 2009 年 Fitbit計(jì)步器的誕生，它開(kāi)啟了可穿戴式人工智能產(chǎn)品的風(fēng)潮，自此，運(yùn)動(dòng)手環(huán)和智能運(yùn)動(dòng)鞋等其它相應(yīng)的可穿戴式人工智能產(chǎn)品不斷推出，能精確地測(cè)量出用戶在運(yùn)動(dòng)中的具體情況，并在很短的時(shí)間里就風(fēng)靡了體育世界。中國(guó)信息通信研究院發(fā)布的《可穿戴設(shè)備研究報(bào)告》指出：2015年中國(guó)智能可穿戴產(chǎn)品的市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到125億元，增速為驚人的471%，從世界范圍高速發(fā)展的可穿戴式人工智能產(chǎn)品已經(jīng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大勢(shì)所趨?？纱┐魇饺斯ぶ悄墚a(chǎn)品在目前來(lái)看主要應(yīng)用于大眾健身方面和競(jìng)技運(yùn)動(dòng)方面，其商業(yè)模式將逐漸完善，產(chǎn)品會(huì)逐步細(xì)分?；ヂ?lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)催生了當(dāng)量辦公室一族和宅男宅女一族，這些人長(zhǎng)期缺乏合理和科學(xué)的鍛煉方式，身體素質(zhì)越來(lái)越差。另外，目前我國(guó)高校在“大學(xué)生國(guó)家體質(zhì)健康測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)”測(cè)試結(jié)果中的表現(xiàn)差強(qiáng)人意，在校生的多項(xiàng)身體素質(zhì)指標(biāo)呈逐年滑坡的現(xiàn)象。無(wú)論是長(zhǎng)期“靜坐”族還是高校在校學(xué)生都會(huì)逐漸認(rèn)識(shí)到在工作學(xué)習(xí)之余進(jìn)行有效的體育活動(dòng)可以增強(qiáng)體質(zhì)，因此可穿戴式人工智能產(chǎn)品因其對(duì)運(yùn)動(dòng)監(jiān)控的及時(shí)評(píng)價(jià)而日益受到人們的追捧。目前國(guó)家對(duì)智能制造行業(yè)的重視（2025年要實(shí)現(xiàn)從制造大國(guó)向強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略）促進(jìn)了可穿戴行業(yè)的發(fā)展，全球可穿戴智能產(chǎn)品市場(chǎng)的日益興起也帶動(dòng)了中國(guó)可穿戴設(shè)備市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)，并逐漸使之成為全球的市場(chǎng)核心。隨著材料技術(shù)（碳納米管、石墨烯和有機(jī)電子等）和傳感技術(shù)的進(jìn)步，可穿戴式設(shè)備將朝著更小、更輕和更好的用戶體驗(yàn)的方向發(fā)展，在現(xiàn)代體育教育領(lǐng)域具有非常廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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【作者簡(jiǎn)介】

石 磊（1974—）男，山東濟(jì)南人，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：學(xué)校體育.