王雨佳

摘 要：近年來(lái)，可穿戴設(shè)備發(fā)展迅猛，為人機(jī)交互提供了更多人性化方式，其中大量的技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到游戲、電影和互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)行業(yè)。本文通過(guò)分析可穿戴設(shè)備近幾年的最新成果，分析其對(duì)相關(guān)行業(yè)的影響，即其對(duì)娛樂(lè)、互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療保健等行業(yè)的重塑化趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：可穿戴設(shè)備;人機(jī)交互;發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368.33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）04-0029-03

The Significance of Wearable Equipment for the Future

Development of Related Industries

WANG Yujia

（College of Information Technology， Henan University of Traditional Chinese Medicine，Zhengzhou Henan 450046）

Abstract： In recent years， wearable devices have developed rapidly， providing more humane ways for human-computer interaction. Among them， a large number of technologies have been applied to games， movies and the Internet and other related industries. This paper analysed the latest achievements of wearable equipment in recent years， and its impact on related industries， that was， the trend of its remodeling in entertainment， internet， health care and other industries.

Keywords： wearable devices;human-computer interaction;developing trend

1 可穿戴設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

可穿戴設(shè)備不僅僅是一種硬件設(shè)備，更是通過(guò)軟件、云端以及數(shù)據(jù)交互從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能的新型設(shè)備。近年來(lái)，全球可穿戴設(shè)備出貨總量為3.1億臺(tái)，增長(zhǎng)16.7%，更關(guān)鍵的是，其市場(chǎng)潛力仍然十分巨大。同時(shí)，隨著人工智能、虛擬（增強(qiáng)、混合）現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的逐漸推廣，可穿戴設(shè)備已從過(guò)去的單一功能開(kāi)始轉(zhuǎn)向多功能，同時(shí)具有更強(qiáng)的便攜性和實(shí)用性。智能可穿戴設(shè)備在社交網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療保健、導(dǎo)航、商務(wù)和新媒體等諸多領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，并能通過(guò)這些應(yīng)用為大眾未來(lái)的生活帶來(lái)新改善和新變革。

當(dāng)前的可穿戴產(chǎn)品形態(tài)紛繁多樣，主要包括智能手表、智能眼鏡、智能手環(huán)、健康穿戴和體感控制等。醫(yī)療衛(wèi)生、信息娛樂(lè)、運(yùn)動(dòng)健康等應(yīng)用領(lǐng)域是可穿戴設(shè)備未來(lái)應(yīng)用的熱點(diǎn)領(lǐng)域。在具體功能上，人機(jī)接口、互聯(lián)、傳感是這些產(chǎn)品必不可少的功能。

2012年，虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)發(fā)生了一件具有劃時(shí)代意義的事件——Oculus Rift虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡誕生。這種眼鏡之前作為實(shí)驗(yàn)品是美國(guó)軍方研發(fā)的用于軍事訓(xùn)練的成像設(shè)備，造價(jià)昂貴，便攜度低。2018年，一款新型虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡對(duì)成像分辨率做了大幅提高，并且將延遲和售價(jià)降到了合理區(qū)間，這款新型虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡就是HTC VIVE，如圖1所示。這種沉浸式的可穿戴顯示器為第一人稱(chēng)游戲提供了優(yōu)秀的交互方式，讓玩家可以自由地觀察虛擬世界中的場(chǎng)景，自行調(diào)整視角，極大地增加了玩家的沉浸感和自主性。

運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)是一種用于準(zhǔn)確測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體在三維空間運(yùn)動(dòng)狀況的高技術(shù)設(shè)備，其通過(guò)提前安裝好的視頻捕捉設(shè)備和物體上的跟蹤器之間的配合，可以較為快速地將物體的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。演員在穿上攜帶有傳感器的特制服裝后即可在視頻捕捉器前表演一些肢體動(dòng)作，這些動(dòng)作在現(xiàn)實(shí)空間中的信息隨后會(huì)被記錄下來(lái)并用于控制虛擬角色的動(dòng)作。起初，運(yùn)動(dòng)捕捉的過(guò)程耗時(shí)比較長(zhǎng)，特制服裝的重量也較大，整套系統(tǒng)的造價(jià)非常昂貴，演員使用起來(lái)并不方便。但是，國(guó)內(nèi)一家公司在原有基礎(chǔ)上優(yōu)化了算法，降低了運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的延遲，使數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)傳輸，同時(shí)拋棄了服裝并將傳感器微型化，每一個(gè)大概只有指甲蓋大小，并將其命名為“Perception Legacy”，如圖2所示。同時(shí)，這家公司利用中國(guó)制造的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，壓縮原本高昂的成本。目前，“Perception Legacy”已經(jīng)在相關(guān)公司得到廣泛應(yīng)用，相信在不久的未來(lái)，就可以進(jìn)入千家萬(wàn)戶?！癙erception Legacy”提供了肢體信息輸入的解決方案，在不久的將來(lái)，用戶可以在虛擬世界中控制角色的許多行為，并自由地與虛擬環(huán)境中的很多事物進(jìn)行互動(dòng)，這將顛覆用戶的人機(jī)互動(dòng)體驗(yàn)[1]。

在虛擬世界中，用戶想要控制角色進(jìn)行較長(zhǎng)距離的不間斷移動(dòng)，如何才能不被真實(shí)的空間所束縛，“OMNI”系統(tǒng)解決了這一難題。OMNI是一款可以監(jiān)測(cè)跑動(dòng)的跑步機(jī)。當(dāng)用戶在OMNI上跑步或行走時(shí)，履帶會(huì)記錄用戶的步伐信息并傳送至電腦，進(jìn)而控制虛擬角色按照用戶的方向和速度移動(dòng)。這套系統(tǒng)已經(jīng)將Oculus Rift集成進(jìn)來(lái)，為一些游戲帶來(lái)了前所未有的體感沉浸效果，如圖3所示。從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，OMNI將并不能算作可穿戴設(shè)備，但其為用戶提供了非常便捷的室內(nèi)運(yùn)動(dòng)工具，也使用戶可以身體力行地參與到虛擬環(huán)境中，且不必?fù)?dān)心現(xiàn)實(shí)世界的物理障礙，為互動(dòng)娛樂(lè)和健身提供了符合人體運(yùn)動(dòng)工學(xué)的數(shù)據(jù)獲取方案。

從2012年到2018年底，可穿戴設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了井噴期。其中，很多類(lèi)型的可穿戴設(shè)備都發(fā)展到了可以真正推廣到民用化的級(jí)別，這也為相應(yīng)智能應(yīng)用開(kāi)發(fā)掃清了硬性障礙。同時(shí)，這些設(shè)備也在不斷完善自己對(duì)各平臺(tái)的接口。如果把握住新的技術(shù)方向，內(nèi)容行業(yè)也可以提升互動(dòng)性優(yōu)勢(shì)，加快進(jìn)入市場(chǎng)的速度，盡早獲得行業(yè)突破。

2 可穿戴設(shè)備未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

預(yù)計(jì)到2020年，可穿戴設(shè)備的年發(fā)貨量將達(dá)到2億，其中，僅智能手表出貨量就會(huì)達(dá)到驚人的1.61億。隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的不斷發(fā)展，智能可穿戴設(shè)備巨大的市場(chǎng)潛力將有望得到充分發(fā)掘。未來(lái)，人與人、人與智能設(shè)備的連接將變得更加頻繁，數(shù)據(jù)量也會(huì)更加巨大，對(duì)可穿戴設(shè)備性能及功耗水平都將提出新的要求。

2.1 功耗是未來(lái)智能可穿戴設(shè)備最重要的技術(shù)指標(biāo)

通過(guò)優(yōu)化傳統(tǒng)的藍(lán)牙技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)短距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡凸?，這將大大延長(zhǎng)智能可穿戴設(shè)備的工作時(shí)間。目前，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)初步具備了以下幾大功能。第一，可以在2.4GHz ISM頻段中工作，數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到2Mbps。第二，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，使藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間傳輸小段數(shù)據(jù)的功能。第三，更易于實(shí)施。當(dāng)下，部分高端智能手機(jī)中已經(jīng)配備了低功耗的藍(lán)牙設(shè)備，已經(jīng)有了進(jìn)一步推廣的基礎(chǔ)。第四，相對(duì)于其他網(wǎng)絡(luò)，藍(lán)牙擁有專(zhuān)有協(xié)議和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)。

2.2 智能可穿戴設(shè)備仍需要提升性能

為了進(jìn)一步提升智能可穿戴設(shè)備性能，使其能滿足網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)傳輸及高頻連接需求，上游芯片廠商仍然需要不斷提升數(shù)據(jù)的運(yùn)算和傳輸速度[2]。

著名芯片制造商高通針對(duì)可穿戴設(shè)備推出了一種專(zhuān)用芯片，主要提高了智能可穿戴設(shè)備的連接性和安全性，在低功耗的情況下同時(shí)保證其具有優(yōu)異的性能，滿足主流用戶的使用需求。

上游芯片廠商的不斷進(jìn)步，為可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)注入了一劑強(qiáng)心針，從根本上加快了可穿戴設(shè)備進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域的速度。

2.3 感應(yīng)器將大量植入日常服裝

當(dāng)下，智能服裝只能針對(duì)特殊用途進(jìn)行設(shè)計(jì)，屬于某些行業(yè)的專(zhuān)用設(shè)備。像“Perception Legacy”這樣的國(guó)內(nèi)廠商，還沒(méi)有將發(fā)展目標(biāo)向日常服裝靠攏。但是，隨著3D打印技術(shù)的普及，智能服裝的未來(lái)已經(jīng)有了大致的輪廓。如Polo等知名時(shí)尚品牌已經(jīng)開(kāi)始展示其研制的最新智能服裝（如圖4所示）。在不久的將來(lái)，會(huì)出現(xiàn)內(nèi)置LED、能隨著用戶情緒變色的裙子，甚至，在下雨前能檢測(cè)空氣濕度的衣服也將問(wèn)世。

雖然這些高技術(shù)時(shí)尚服裝對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)仍屬于標(biāo)新立異，價(jià)格也比較難以接受，但其卻是未來(lái)的定向標(biāo)。智能服裝正在蓬勃興起，其將在未來(lái)具備更加實(shí)用的功能，更加時(shí)尚的外觀，成為時(shí)尚的新寵兒。

3 可穿戴設(shè)備將深度影響應(yīng)用行業(yè)

在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，可穿戴設(shè)備將會(huì)深刻影響四大領(lǐng)域。

第一是基于數(shù)據(jù)的醫(yī)療。這種信息化的醫(yī)療通過(guò)智能可穿戴設(shè)備不間斷收集用戶的健康和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。嵌入式的生物傳感器將為醫(yī)生快速做出準(zhǔn)確的醫(yī)療診斷提供支持，同時(shí)讓用戶可以更加方便地對(duì)自身的健康狀況有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，從而進(jìn)行自我保健。

目前，醫(yī)生只能獲取病人曾經(jīng)做過(guò)的醫(yī)療檢測(cè)結(jié)果。由于這些信息是點(diǎn)狀的，因此，數(shù)據(jù)可用性并不好，醫(yī)生只能依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)將這些數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)，進(jìn)而做出診斷，并進(jìn)行治療?？纱┐髟O(shè)備可憑借持續(xù)監(jiān)控功能，完善病人的病情數(shù)據(jù)，醫(yī)生可以憑借這些準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)更好地做出醫(yī)療決策。通過(guò)日常數(shù)據(jù)和智能提醒，也有助于督促病患改善生活習(xí)慣。

第二是教練服務(wù)。這類(lèi)新型服務(wù)能通過(guò)綁定在人身上的智能設(shè)備和服裝監(jiān)控用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。智能設(shè)備能呈現(xiàn)用戶的運(yùn)動(dòng)信息，并提醒用戶改善運(yùn)動(dòng)計(jì)劃甚至是運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)。這類(lèi)可穿戴設(shè)備的發(fā)展目標(biāo)是幫助用戶保持身材，矯正坐姿和行走姿態(tài)。

為了實(shí)現(xiàn)教練服務(wù)的深入發(fā)展，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和呈現(xiàn)方式是關(guān)鍵點(diǎn)。提高數(shù)據(jù)的聚合度，提高用戶參與度，需要良好的數(shù)據(jù)獲取硬件和優(yōu)異的算法的輔佐。最終通過(guò)數(shù)據(jù)的反饋?zhàn)層脩糇孕刑剿鬟m合自己的個(gè)性化健康改善方案。

第三是互動(dòng)娛樂(lè)?？纱┐髟O(shè)備帶來(lái)的新交互方式允許用戶通過(guò)肢體動(dòng)作來(lái)與設(shè)備互動(dòng)。通過(guò)對(duì)大量的常見(jiàn)動(dòng)作和手勢(shì)進(jìn)行分析，計(jì)算機(jī)能智能地識(shí)別出用戶的動(dòng)作和表情信息，幫助用戶與新設(shè)備和新軟件更方便地進(jìn)行溝通，從而使游戲和互動(dòng)電影等娛樂(lè)內(nèi)容的體驗(yàn)更加人性化，使用戶獲得更好的沉浸感。

第四是身份驗(yàn)證?？纱┐髟O(shè)備可以成為用戶獨(dú)特的身份標(biāo)志。例如，心率節(jié)奏和血壓變化等獨(dú)特的數(shù)據(jù)表征，完全可以成為新型密碼。在日常生活中，用戶常常會(huì)忘記密碼，一旦獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)的識(shí)別能夠?qū)崿F(xiàn)，上述問(wèn)題很快就能得到解決。例如，智能手表或智能服裝可以測(cè)量用戶的心率，并將具有特殊波形特征的心率信息轉(zhuǎn)換為密鑰。而未來(lái)更多的設(shè)備將具有感應(yīng)功能，當(dāng)用戶靠近檢測(cè)設(shè)備時(shí)，身上所有的穿戴設(shè)備能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)賬號(hào)登錄，進(jìn)而極大地加快身份驗(yàn)證的速度。

4 結(jié)語(yǔ)

可穿戴設(shè)備隨著5G技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，將會(huì)更加深入地參與到人們的日常生活中，并逐漸重塑多種行業(yè)傳統(tǒng)的運(yùn)行方式，為這些行業(yè)的發(fā)展添加新的動(dòng)力，甚至催生出新的交叉產(chǎn)業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

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