摘要： 可穿戴計算是一種新穎的計算模式，已被視為下一代計算發(fā)展的主流。將嘗試與業(yè)界同仁共同探討可穿戴計算領(lǐng)域的一些熱點問題，如概念、技術(shù)、趨勢，涉及可穿戴屬性、模式，可穿戴電子，藍領(lǐng)計算等，以期拋磚引玉之功效，為可穿戴研究和產(chǎn)業(yè)化健康發(fā)展助力。

　　可穿戴計算是目前信息領(lǐng)域的研究熱點，最早發(fā)源于美國麻省理工學(xué)院?？纱┐餮芯砍霈F(xiàn)過2 次熱潮。1996 年7 月，美國DARPA 舉辦了“wearable in 2005”； 1996 年，波音公司在美國西雅圖主辦了第二次可穿戴計算研討會；1997 年10月，在美國馬薩諸塞州的坎布里奇， IEEE 計算機學(xué)會主辦了第一屆國際可穿戴計算機學(xué)術(shù)會議（ ISWC） 。這三次會議代表了第一波可穿戴計算研究熱潮，剛好與互聯(lián)網(wǎng)熱潮同期，以突出研究為特征。2012 年，谷歌推出智能眼鏡，其引爆的可穿戴計算（ 或智能穿戴） 熱點觸發(fā)了第二波全球可穿戴技術(shù)熱潮。2014 年初，在美國舉行的國際消費性電子展覽會（ CES） 則進一步將可穿戴計算熱推向高潮，業(yè)界對于可穿戴技術(shù)的研究更加豐富，各式可穿戴產(chǎn)品層出不窮，井噴一樣地沖擊到IT 產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的各個領(lǐng)域。自此，可穿戴技術(shù)相關(guān)的研發(fā)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)、會展、論壇的熱浪不斷襲來。

　　1 概念

　　由Google 引發(fā)的第二次可穿戴計算技術(shù)研究熱潮源自企業(yè)和市場。和其他熱點研究領(lǐng)域不同，該研究熱潮并非由學(xué)科專家發(fā)起，而是由企業(yè)和市場發(fā)起。目前普遍存在對可穿戴計算認識不到位的情況，對其定位和實際意義認識不足，容易導(dǎo)致跟風研究的情況?？纱┐饔嬎愕陌l(fā)展同計算的發(fā)展息息相關(guān)，而從人類的發(fā)展可以看到計算的發(fā)展。

　　人類發(fā)展的一個最重要的標志性事件是人的直立。人的直立是由于使用工具，這是對人類發(fā)展最大的促進因素。當今時代，手機正在突破傳統(tǒng)模式向更加智能化方向發(fā)展。由于手機、互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，使人“趴”下去，而可穿戴計算使人再次“直立”。從使人第二次直立的工具的角度來認識可穿戴計算，它就代表人類的第二次進化。這是一個了不起的事情（ 圖1） 。

　　圖1 可穿戴使人二次“直立”

　　為什么談到人的第二次進化？ 這就要談到人們一直擔憂的一個問題： 機器人會不會戰(zhàn)勝生物人，人工智能可能會超過人的智能嗎？ 如何認識人類的第二次發(fā)展和可穿戴的地位？可穿戴計算定義： 可穿戴計算是“以人為本，人機合一”這一理念的必然產(chǎn)物，在這種計算模式下衍生出一類可穿戴、個性化、多樣性、新形態(tài)的個人移動計算終端（ 智能眼鏡、目鏡、手鐲、手表、腰包、腰帶、鞋和服裝） ?？纱┐饔嬎悖?wearable computing） 模式強調(diào)以自然的穿戴形式提供計算功能，弱化機器的概念。它首先體現(xiàn)了以人為本，即“圍著人轉(zhuǎn)”的思想； 其次是人與機器融為一體，人機合一。它同時體現(xiàn)了為人服務(wù)，以人為中心的研究思路，代表了未來研究的方向。

　　著名的Steve Mann 認為，可穿戴計算應(yīng)具有3種使用模式和6 個屬性定義：

　　1） 使用模式： 持續(xù)輔助（ constant assistant） ；增強（ augmenttation） ； 介入（ mediation） 。2） 屬性： 非獨占性（ unmonopolizing） ； 無束縛性（ unrestrictive ） ； 可觀性（ observable ） ； 可控性（ controllable） ； 主動關(guān)注（ attentive proactively） ； 表達交流能力（ communicative） 。

　　從生物人和機器人角度來劃分，可穿戴促成的是混合人（ 即人－ 機人） ?？纱┐饔嬎銕砹巳耍瓩C關(guān)系的變革，促成了人－ 機緊密結(jié)合（ inextricably intertwined） 與協(xié)同（ synergy） 的新型關(guān)系，這是一種“人－ 機共生（ symbiosis） ”的形式，最終將向“電子人”（ cyborg，一種人機混合體） 演進?？纱┐饔嬎愦俪傻摹叭藱C協(xié)同”與“增強”計算模式可實現(xiàn)對用戶自然、持續(xù)的感知與增強。

　　目前人工智能領(lǐng)域的研究尚未跳出一個框架，即模仿人類大腦工作。實際上，另一類智能不一定要模仿大腦，因為人的智能是有限的，人的感知是有限的，人的體能也是有限的。如果從計算的角度來發(fā)展一種智能，那么仿人只是其中一條途徑（ 即artificial intelligence） ?？纱┐饔嬎慵夹g(shù)對此的解決思路是從“模仿人類”（ simulation） 的方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸鰪娙祟悺保?augmentation） 。這種“增強智能”（ augmented intelligence） 是人類智能和機器智能的混合物，比如大家熟悉的鋼鐵俠。鋼鐵俠把人“包裹”住，使人具有機器的智能、體能和感能。Augmentation 從提升人的智能、體能和感能3種能力來研究可穿戴計算，是未來顛覆性的革新技術(shù)。

　　2 研究趨勢

　　隨著芯片和傳感器的超微型化、輕量化、廉價化，可穿戴計算的普及逐漸成為可能。移動計算正在從口袋和手持轉(zhuǎn)向手腕、手指、頭部、腰部和腳部的穿戴，見圖2。可穿戴產(chǎn)品在眼部、頭部、手部、腳步、腰部的示例見圖3。

　　圖2 可穿戴在人體的分布

　　圖3 可穿戴產(chǎn)品示例

　　可穿戴計算不能稱為設(shè)備，這是倡導(dǎo)的一種觀點。之所以說可穿戴計算不該籠統(tǒng)稱為設(shè)備，理由大致如下：

　　1） 形態(tài)上不是設(shè)備。可穿戴產(chǎn)品在形態(tài)上是普通的飾物、衣物、鞋帽，而設(shè)備通常形態(tài)較大，需要由人手動操作。

　　2） 理念上不是設(shè)備?？纱┐髯非蟮氖窃O(shè)備和機器從我們的視線中消失，它編入了我們的鞋子、衣服、眼鏡、首飾，融入衣物和飾物之中，追求電子元件隱蔽性（ unobtrusive） 。在操作方面，它解放我們的雙手（ hand-free） ，追求自然交互，而不是操作設(shè)備。

　　3） 定義上不是設(shè)備。設(shè)備（ equipment） 的定義為“通常是一群中、大型的機具器材集合體，皆無法拿在手上操作而必須有固定的臺座，使用電源之類動力運作而非人力”。

　　4） 在英文術(shù)語中，可穿戴沒有“設(shè)備”一詞（ smart device，smart gadget，smart jewelry，smart glass， smart shoe，smart accessories） 。形態(tài)較大的可穿戴產(chǎn)品稱為device （ 小型裝備） ，但不稱為equipment（ 設(shè)備） 。

　　3 可穿戴計算技術(shù)的一些常見應(yīng)用

　　自20 世紀90 年代中后期，可穿戴計算逐漸走出實驗室階段，被廣泛推廣應(yīng)用到加工制造、生產(chǎn)監(jiān)控、維護保障、物流后勤、作戰(zhàn)偵察、反恐安全、醫(yī)療助殘、消費娛樂等領(lǐng)域中。近年來，新的的研究成果不斷涌現(xiàn)，一些常見應(yīng)用概括起來主要集中于下面的典型應(yīng)用領(lǐng)域。

　　3．1 電子織物

　　從移動到穿戴，涉及的不止是眼鏡和手表。以可穿戴的衣物為例，今后它在形態(tài)上就是普通的衣物，例如一條裙子，一件襯衫。電子織物（ e －textile） 是織有或者植入電子功能組件、模塊互聯(lián)和電源等器件的智能布塊，被認為是實現(xiàn)普適計算的一種理想平臺，也是物聯(lián)網(wǎng)的一種使能器件。在織物的過程中，傳感器是織進去的，其良好的電氣性能和織物所具有的柔性、透明、輕量級的特點，代表了今后電子織物的發(fā)展趨勢。電子織物帶來的技術(shù)顛覆在于電路形態(tài)的改變。原來的硬件印制電路板轉(zhuǎn)變?yōu)榻窈蟮碾娐肥强棾鰜砘蛘咴谝挛锷嫌〕鰜?，從原來的立體電路轉(zhuǎn)化為二維的平面電路。電子織物中新的電路形態(tài)、電路工藝和電路技術(shù)是今后研究的主要方向。

　　當前主要有3 種典型的可穿戴織物設(shè)計與制作方法： 第1 種是柔性絲網(wǎng)印刷法； 第2 種是編織和針織，即將導(dǎo)電、傳感和絕緣纖維或絲線通過編織直接形成傳感器，真正實現(xiàn)傳感器的嵌入； 第3種是縫合，利用導(dǎo)電防線將電路板或傳感器縫合在衣物上。

　　3．2 藍領(lǐng)計算

　　由于行業(yè)的特殊性質(zhì)，某些制造業(yè)在特定環(huán)境下無法使用機器人，工作必須由工人手工操作完成。未來的幾十年內(nèi)，人類的介入仍然不可避免。在這種情況下，研究如何在工業(yè)中使用可穿戴計算具有重要意義。同樣，在戰(zhàn)場、考古、野外勘探、手術(shù)醫(yī)療等領(lǐng)域可穿戴也將會有廣泛的應(yīng)用，因此德國人提出了藍領(lǐng)計算的概念。

　　藍領(lǐng)計算（ blue collar computing） 是一種嶄新的現(xiàn)場作業(yè)任務(wù)信息支撐模式，它強調(diào)用戶在工作空間中關(guān)注于任務(wù)時（ 特別是Intense time critical work） 和在日常生活空間內(nèi)（ daily life space） 進行活動時，能得到信息空間（ cyber space） 的自然、有效和多人協(xié)作（ group collaboration） 的支持。典型的應(yīng)用包括數(shù)字化士兵系統(tǒng)、特殊場合下的維修與安裝作業(yè)、行為監(jiān)測與健康保護系統(tǒng)和診療輔助系統(tǒng)等。

　　在藍領(lǐng)計算方面，知曉車間（ aware workshop）是一種新的工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場信息基礎(chǔ)環(huán)境模式。作為現(xiàn)場設(shè)備維護類工程技術(shù)人員的作業(yè)輔助，在知曉車間中，設(shè)備被賦予靈性，能實現(xiàn)環(huán)境感知、設(shè)備感知、人體感知，進而三者交互。

　　圖4 知曉車間中的可穿戴作業(yè)輔助系統(tǒng)

　　4 結(jié)束語

　　美國微軟公司在《人類的本質(zhì)： 2020 年的人機交互》報告中指出： “計算機和人類之間的生理界限將變得模糊……目前存在于人機界面之間牢固的界限正在消失，這種界面會離我們越來越近，電子裝置將融入我們的衣服甚至身體”。隨著研究的深入，業(yè)界對可穿戴計算提出了各種挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題，其廣泛和深入的應(yīng)用需要在理論和關(guān)鍵技術(shù)方面有新的突破。當前，顛覆正在發(fā)生，智能可穿戴正在進入主流，必將沖擊傳統(tǒng)計算模式和挑戰(zhàn)現(xiàn)有IT 產(chǎn)業(yè)格局，促進新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)方向的形成。