張千彧

摘要：可穿戴設(shè)備是21世紀(jì)電子信息與人工智能技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其技術(shù)及產(chǎn)品的成熟必須歷經(jīng)科學(xué)的演變過程。本文分類剖析現(xiàn)階段技術(shù)和產(chǎn)品的局限性，從把握技術(shù)節(jié)奏、構(gòu)建獨(dú)立體系、突破人機(jī)交互、重造市場(chǎng)契合等角度，闡述可穿戴設(shè)備的困境突破的方向和路徑，尤其需要人機(jī)交互和人工智能的技術(shù)方面的突破。

關(guān)鍵詞：可穿戴設(shè)備;人工智能;人機(jī)交互;技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP368.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.06.006

文章編號(hào)：1006-1959（2019）06-0016-04

Abstract：Wearable devices are the product of the development of electronic information and artificial intelligence technology in the 21st century. The maturity of their technology and products must undergo a scientific evolution. This paper analyzes the limitations of current technology and products， and discusses the direction and path of the breakthrough of wearable devices from the perspectives of grasping the technical rhythm， building an independent system， breaking through human-computer interaction， and re-establishing the market fit. In particular， human-computer interaction is required and technical breakthroughs in artificial intelligence.

Key words：Wearable device;Artificial intelligence;Human-computer interaction;Technology

現(xiàn)代社會(huì)劃時(shí)代產(chǎn)品的涌現(xiàn)以IT技術(shù)為主流，譬如電報(bào)、電話、手機(jī)、電腦等，進(jìn)入21世紀(jì)后，當(dāng)智能手機(jī)完成了重構(gòu)人與信息交互的場(chǎng)景和時(shí)間習(xí)慣之后，可穿戴設(shè)備便躍出臺(tái)面，作為一種更激進(jìn)的概念乃至于更先進(jìn)的產(chǎn)品進(jìn)入社會(huì)和人類生活。從出現(xiàn)到現(xiàn)在短短不到十年，可穿戴設(shè)備從到熾手可熱到處境尷尬，其間有什么樣的障礙或不足，面臨怎樣的未來和前景，我們很有必要對(duì)其中的科學(xué)規(guī)律做一研討。

1概念和應(yīng)用

從當(dāng)前而言，可穿戴設(shè)備的定義不夠完整，僅僅能從廣義特征上進(jìn)行描述：可穿戴設(shè)備是可直接穿在身上或整合到衣服或用品上甚至附著或植入人體，通過以硬件為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)交互、以軟件為支持的人工智能、以云端交互來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大功能的系統(tǒng)[1]。另外，對(duì)可穿戴設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值上尚不完全清晰，也只能從前景預(yù)言可穿戴設(shè)備未來會(huì)對(duì)我們的生活、感知帶來巨大的轉(zhuǎn)變[2]。正是對(duì)這一新生事物的認(rèn)知尚不準(zhǔn)確和深入，可穿戴設(shè)備的技術(shù)演變和產(chǎn)品成熟不僅需要時(shí)間同時(shí)需要?dú)v經(jīng)階段。

2技術(shù)萌芽與產(chǎn)品困境

可穿戴設(shè)備起源是有其現(xiàn)實(shí)意義的，其出現(xiàn)和發(fā)展會(huì)對(duì)我們的生活方式、衛(wèi)生保健、健康感知帶來前所未有的轉(zhuǎn)變，甚至有人認(rèn)為可穿戴設(shè)備是智能醫(yī)療的突破口，能從巨大的醫(yī)療市場(chǎng)分得可觀的收益。從2012～2016這五年間可穿戴設(shè)備迅速成為智能終端產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)，相關(guān)投資極其活躍，各類企業(yè)如雨后春筍般推出了各式各樣的可穿戴設(shè)備，讓市場(chǎng)空前繁榮[3]。在這一時(shí)期，隨著商業(yè)宣傳及媒體大肆的報(bào)道，可穿戴產(chǎn)品無處不在，體驗(yàn)人群的數(shù)量呈幾何指數(shù)增長(zhǎng)。2017年以后可穿戴設(shè)備雖然仍維持著一定格局，也有眾多專家和投資者預(yù)測(cè)不可估量的市場(chǎng)規(guī)模和美好的未來，但我們不得不看到自以谷歌眼鏡為代表的“智能可穿戴設(shè)備元年”到諸多期待卻未有新貴的2018年，可穿戴設(shè)備依然停留在智能手表、智能眼鏡和智能耳機(jī)的初級(jí)階段停滯不前，消費(fèi)市場(chǎng)也遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期，可穿戴設(shè)備進(jìn)入困境和低谷不可否認(rèn)[4]。

現(xiàn)代社會(huì)任何產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和消費(fèi)都必須依靠先進(jìn)技術(shù)保障和產(chǎn)品成熟度的支持，否則在經(jīng)歷過高期望和泡沫化的峰值后必將進(jìn)入低谷期，可穿戴設(shè)備正在進(jìn)行這樣的循環(huán)過程。

縱觀技術(shù)和產(chǎn)品現(xiàn)狀，可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)原始推動(dòng)力來自運(yùn)動(dòng)健康需求，在幾乎所有成型的可穿戴設(shè)備中，包括Watch類（包含以手為支撐的手表和手環(huán)等），Shoes類（包含以腿為支撐的鞋、襪子或者佩戴品等），Glass類（包含以頭部為支撐的眼鏡、頭盔、頭帶等），以及智能服裝、書包、拐杖、配飾等非主流形態(tài)產(chǎn)品，運(yùn)動(dòng)和健康功能不可或缺[5]。概念的實(shí)現(xiàn)必須以技術(shù)作為支撐，就眼下而言，從技術(shù)支撐的角度分析可穿戴設(shè)備存在的問題卻被忽略或回避。我們可以把現(xiàn)市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)的可穿戴設(shè)備以用途特點(diǎn)劃分為四類，從不同的應(yīng)用場(chǎng)景下對(duì)其技術(shù)局限性進(jìn)行分析：

2.1醫(yī)療管理類? 此場(chǎng)景應(yīng)用應(yīng)屬于科技含量最高的情形，把可穿戴設(shè)備用于慢性病管理，通過臨床信息的快捷采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來提高健康管理水平。體征信號(hào)監(jiān)測(cè)是運(yùn)動(dòng)健康類設(shè)備支柱性功能，包括心電、血壓、脈搏、血氧、運(yùn)動(dòng)、體脂、體溫、呼吸率、血糖監(jiān)測(cè)等，而且越來越多的體征指標(biāo)采集設(shè)計(jì)客觀上的確能擴(kuò)展可穿戴設(shè)備的功能與價(jià)值，然而對(duì)高新傳感器、模擬混合信號(hào)處理及相應(yīng)的數(shù)字處理算法、功耗支持、系統(tǒng)可靠性保證等要求，無一不是對(duì)可穿戴設(shè)備前景與生命力的挑戰(zhàn)[6]。①可穿戴醫(yī)療類設(shè)備無獨(dú)立運(yùn)行環(huán)境的先天條件決定了信息采集的方式必須與臨床診療標(biāo)準(zhǔn)一致，否則將無法對(duì)接優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源;②可穿戴設(shè)備的低功耗要求提高了采集技術(shù)的門檻，絕大部分生理或疾病信號(hào)難以獲取;③無創(chuàng)獲取慢性病評(píng)判指標(biāo)技術(shù)尚無突破，諸多理念停留在臆想階段，產(chǎn)品價(jià)值大打折扣?？偠灾?，不能達(dá)到準(zhǔn)臨床標(biāo)準(zhǔn)是可穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)醫(yī)療與健康應(yīng)用的瓶頸。

2.2安全監(jiān)護(hù)類? 此應(yīng)用場(chǎng)景的價(jià)值點(diǎn)關(guān)注中國(guó)進(jìn)入了老齡化社會(huì)，可穿戴設(shè)備能為子女提供便捷的手段監(jiān)管老年人的生活，特別是能對(duì)危險(xiǎn)狀況做出預(yù)警。這種可穿戴設(shè)備的機(jī)理是除了監(jiān)測(cè)老年人的關(guān)鍵生命體征外，對(duì)身體的物理位置進(jìn)行跟蹤和定位以尋找走失老人或者提示老人可能跌倒的情況[7]。這類設(shè)備除了存在醫(yī)療管理類的不足外，還有兩個(gè)重要缺陷：①設(shè)備穩(wěn)定性不足，不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)就不能獲得使用者的信任;②現(xiàn)有技術(shù)無法區(qū)分環(huán)境數(shù)據(jù)和生理體征數(shù)據(jù)，離開環(huán)境談對(duì)老人的監(jiān)護(hù)只會(huì)讓用戶體驗(yàn)變差。

2.3信息娛樂類? VR眼鏡是這類可穿戴設(shè)備的代表，借助微電腦及傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)VR方式下人機(jī)交互。這種需求是非剛性的，而且絕大部分功能被手機(jī)或其他手段替代，所以這種功能的產(chǎn)品在可穿戴設(shè)備中一直淪為“雞肋”地位。

2.4運(yùn)動(dòng)健身類? 可以說在運(yùn)動(dòng)健身領(lǐng)域的應(yīng)用曾激發(fā)了可穿戴設(shè)備的市場(chǎng)熱情，以輕量化的手表、手環(huán)、配飾為支撐，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)如心率、步行數(shù)或戶外數(shù)據(jù)（例如海拔、氣壓、潛水深度等指標(biāo)）的監(jiān)測(cè)、分析及管理服務(wù)[8]。但這類功能是以藍(lán)牙連接的手機(jī)或其他終端的便攜式外設(shè)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用價(jià)值正在被手機(jī)取代。從某種意義上講，智能手機(jī)倒成為目前應(yīng)用范圍最廣、科技與市場(chǎng)結(jié)合度最高、功能最為強(qiáng)大的可穿戴設(shè)備。

除此之外，各類可穿戴設(shè)備的使用所帶來的隱私保護(hù)問題日益嚴(yán)重[9]?？纱┐髟O(shè)備獲得的個(gè)人數(shù)據(jù)量越多，隱私信息被泄露的風(fēng)險(xiǎn)就越大，因?yàn)樵诖罅總€(gè)人生活和健康數(shù)據(jù)中潛在著大量的經(jīng)濟(jì)與政治利益，尤其是在大數(shù)據(jù)時(shí)代，其中隱藏的社會(huì)問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往。

3軌跡與突破

盡管眼下的可穿戴設(shè)備發(fā)展身處困境和進(jìn)入低谷期，但把可穿戴設(shè)備的發(fā)展方向歸結(jié)為可深刻地影響著人類的生產(chǎn)和生活方式的論調(diào)一點(diǎn)都不夸張，可穿戴設(shè)備一定會(huì)迎來穩(wěn)步爬升的光明期[10]。在發(fā)展的軌跡上，應(yīng)致力實(shí)現(xiàn)三個(gè)瓶頸問題的突破。

3.1把握技術(shù)節(jié)奏? 可穿戴設(shè)備所依賴的科技在計(jì)算機(jī)和工業(yè)界一直都備受關(guān)注，但受技術(shù)復(fù)雜、高性能低功耗處理芯片、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、造價(jià)成本高等客觀條件的限制，大部分相關(guān)設(shè)備停留在概念領(lǐng)域，少數(shù)走向商用化的設(shè)備，也基本停留在低級(jí)階段，簡(jiǎn)單而言單純?yōu)樽非筢t(yī)療或保健作用而制造可穿戴設(shè)備的技術(shù)目前尚不成熟[11]。

從技術(shù)節(jié)奏角度，可穿戴設(shè)備的市場(chǎng)成熟至少要經(jīng)歷三個(gè)階段：①日用品升級(jí)：這一階段的目標(biāo)是解決人體自身需求，設(shè)備從最初的以心臟監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和呼吸監(jiān)控為主的手表、手環(huán)，到后來的毛絨玩具藍(lán)牙音箱、單雙耳自由切換的藍(lán)牙耳機(jī)、充當(dāng)電子名片的智能戒指等，設(shè)計(jì)思路和解決方案都是在最常見的日用消費(fèi)品上附加AI功能[12]。②物聯(lián)網(wǎng)輔助：人類社會(huì)進(jìn)入智能化后，可穿戴設(shè)備除了解決人體自身的健康運(yùn)動(dòng)需求外，同時(shí)能為人與物之間建立接口和通路，包括智能家居、無人駕駛汽車、智慧城市，輔助日常的生活及出行，可穿戴設(shè)備將承擔(dān)“助理”角色[13]。③人體不可或缺的組成部分：這一階段的特征是可實(shí)現(xiàn)人體感官拓展，借助于可穿戴設(shè)備代償人體器官功能，增強(qiáng)理解能力及提升記憶容量，構(gòu)建不同語(yǔ)言體系之間的無障礙交流，強(qiáng)化視覺、聽覺、味覺等人體的感官功能[14]。

3.2構(gòu)建獨(dú)立體系? 可穿戴設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步一定是在經(jīng)歷了前一個(gè)階段的穩(wěn)定和成熟之后方可啟動(dòng)下一個(gè)階段的發(fā)展，技術(shù)難題的背后往往是利益的博弈。市面大多數(shù)智能手環(huán)或非通話型手表產(chǎn)品必須與手機(jī)的聯(lián)接方可使用，可穿戴血壓心電設(shè)備的設(shè)計(jì)理念均寄希望于與專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的對(duì)接，但受制于利益分配的矛盾可穿戴設(shè)備的活度受到相當(dāng)擠壓。愛立信消費(fèi)行為實(shí)驗(yàn)室2016年的調(diào)查數(shù)據(jù)表面，30%以上的使用者在購(gòu)買幾周內(nèi)便棄用設(shè)備，主要原因是受限制的使用功能、非獨(dú)立使用、缺少內(nèi)置專門聯(lián)網(wǎng)等。由此可見，可穿戴設(shè)備使用場(chǎng)景非專業(yè)化、不聚焦，成為其繼續(xù)增長(zhǎng)的一大掣肘[15]。構(gòu)建獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)，破除利益障礙，是可穿戴設(shè)備成長(zhǎng)的必經(jīng)之路。另外，獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，才能保障客戶安全，這也是可穿戴設(shè)備的生命線。

3.3突破人機(jī)交互? 穿戴設(shè)備本身所包含的智能和穿戴兩個(gè)基本概念的實(shí)質(zhì)是達(dá)到便捷化和高度的人機(jī)交互問題。當(dāng)前階段可穿戴設(shè)備的價(jià)值瓶頸在于，人機(jī)交互的方式無法實(shí)現(xiàn)從界面操作交互到人機(jī)體感交互的轉(zhuǎn)變，人向機(jī)器的表達(dá)既不充分也不準(zhǔn)確。真正的人機(jī)體感交互可以在人的肢體或器官直接與數(shù)字設(shè)備及環(huán)境之間形成閉環(huán)反饋通路，人可以隨心所欲地操控設(shè)備。人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展有賴于穿戴或者植入的人體微傳感器的創(chuàng)新，方能有效地將人體內(nèi)環(huán)境與人工硬件及外界環(huán)境聯(lián)接和結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人與智能設(shè)備之間的體感交互[16]。

3.4重造產(chǎn)品與市場(chǎng)契合? 市場(chǎng)是檢驗(yàn)技術(shù)和產(chǎn)品的唯一標(biāo)準(zhǔn)，解決人類發(fā)展和現(xiàn)實(shí)社會(huì)的剛性需求是可穿戴設(shè)備的愿景和出路，從優(yōu)勢(shì)和特色上可穿戴設(shè)備可以有兩個(gè)發(fā)展方向。①以工程學(xué)優(yōu)勢(shì)開辟醫(yī)療新市場(chǎng)。現(xiàn)階段人類社會(huì)面臨的主要問題是疾病和人口老齡的問題，這對(duì)可穿戴設(shè)備的吸引如若磁石。目前可穿戴醫(yī)療設(shè)備看起來能用于健康監(jiān)測(cè)，但實(shí)際上絕大多數(shù)都承擔(dān)的是極其淺顯的健康管家角色，與智能醫(yī)療的實(shí)質(zhì)相距甚遠(yuǎn)，只有向醫(yī)療靠攏才會(huì)有市場(chǎng)甚至迎來爆發(fā)點(diǎn)，但若選擇基于醫(yī)院、醫(yī)生接受而融入醫(yī)療生態(tài)，等同于放棄自身優(yōu)勢(shì)參與競(jìng)爭(zhēng)[17]。另辟蹊徑立足可穿戴設(shè)備的工程學(xué)及AI優(yōu)勢(shì)，倒可能事半功倍[18]。比如Seismic“超級(jí)套裝”的設(shè)計(jì)就是幫助患者扔掉拐杖;特溫特大學(xué)和內(nèi)梅亨大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的科學(xué)家們正在研發(fā)激光鞋，讓遭遇“凍結(jié)步態(tài)”的帕金森患者能夠自由移動(dòng)。這些可穿戴設(shè)備在不遠(yuǎn)的未來是爆發(fā)式的，但完全可以繞開與醫(yī)療數(shù)據(jù)的互通互認(rèn)的關(guān)口。②特殊行業(yè)和人群對(duì)可穿戴設(shè)備的需求屬于剛性，其中可包含滿足未來人類發(fā)展的需求。比如，哈工大的學(xué)者研發(fā)穿戴式外骨骼，能將信息、傳感、控制融為人機(jī)一體的“鋼鐵俠”，操作者穿戴這種裝置就把機(jī)器的力量與人的智力完美結(jié)合，完成人體自身無法企及的任務(wù);以色列Autotalks公司推出B2V產(chǎn)品，可應(yīng)用于智能駕駛領(lǐng)域，以人車一體的效果實(shí)現(xiàn)大腦操控汽車或摩托車，旨在駕駛環(huán)境更舒適，降低事故發(fā)生率[19]。由此可見，將可穿戴設(shè)備的未來定位為“勞動(dòng)工具”和“人力延伸”是其價(jià)值提升的重要思路。

4成熟與發(fā)展

可穿戴設(shè)備是科技服務(wù)于人類的又一壯舉，然而穿戴設(shè)備的發(fā)展無法獨(dú)立完成。從傳統(tǒng)和現(xiàn)實(shí)意義而言，可穿戴設(shè)備的發(fā)展依賴于多元學(xué)科的發(fā)展和多領(lǐng)域技術(shù)的不斷成熟，最主要的支撐來自人機(jī)交互和人工智能兩個(gè)方向[20]。Gartner 公司在2016年發(fā)布的人機(jī)交互技術(shù)成熟度曲線，就把可穿戴設(shè)備作為技術(shù)成熟中的重要標(biāo)志性節(jié)點(diǎn)，見圖1。Gartner公司于2017年發(fā)布的未來10年人工智能度曲線，涉及70%的技術(shù)與可穿戴設(shè)備有關(guān)，見圖2。

總之，可穿戴設(shè)備的發(fā)展雖然存在著不少的困難，但我們有理由相信，隨著人機(jī)交換與人工智能等技術(shù)的不斷成熟，可穿戴設(shè)備的春天一定來到。

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收稿日期：2018-11-30;修回日期：2018-12-10

編輯/王海靜