可穿戴設(shè)備技術(shù)是什么

　　可穿戴技術(shù)是20世紀(jì)60年代，美國麻省理工學(xué)院媒體實驗室提出的創(chuàng)新技術(shù)，利用該技術(shù)可以把多媒體、傳感器和無線通信等技術(shù)嵌入人們的衣著中，可支持手勢和眼動操作等多種交互方式。

　　可穿戴技術(shù)的目的

　　通過“內(nèi)在連通性”實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)獲取、通過超快的分享內(nèi)容能力高效地保持社交聯(lián)系。擺脫傳統(tǒng)的手持設(shè)備而獲得無縫的網(wǎng)絡(luò)訪問體驗。

　　可穿戴健康設(shè)備是隨著可穿戴設(shè)備的產(chǎn)生發(fā)展而逐漸衍生出來的可穿戴設(shè)備的又一分支。1960年代以來，可穿戴式設(shè)備逐漸興起。到了70年代，發(fā)明家Alan Lewis 打造的配有數(shù)碼相機(jī)功能的可穿戴式計算機(jī)能預(yù)測賭場輪盤的結(jié)果。

　　1977年，Smith-Kettlewell 研究所視覺科學(xué)院的C.C. Colin 為盲人做了一款背心，它把頭戴式攝像頭獲得的圖象通過背心上的網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成觸覺意象，讓盲人也能“看”得見，從廣義上來講，這可以算是世界上第一款可穿戴健康設(shè)備。

　　EVERY實驗室認(rèn)為，健康領(lǐng)域才是可穿戴設(shè)備應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展、最優(yōu)前途的領(lǐng)域，可穿戴健康設(shè)備本質(zhì)是對于人體健康的干預(yù)和改善?？纱┐髟O(shè)備也正從“信息收集”向“直接干預(yù)”發(fā)展，可穿戴健康設(shè)備是指針對城市人群各種常見病。例如：隨時隨地給頸椎做個放松按摩，甚至直接干預(yù)腦電波助人睡眠。再此方面國外的melon以及國內(nèi)的every都在此方面提出了自身的創(chuàng)新產(chǎn)品。

　　佩戴舒適，甚至無感。想做到完全無感，對現(xiàn)在的可穿戴健康設(shè)備還是天方夜譚。但是盡量做到輕便小巧，則是所有企業(yè)的努力方向。可穿戴健康設(shè)備和專業(yè)醫(yī)療設(shè)備相比，雖然效果不及專業(yè)設(shè)備，但其優(yōu)勢就在于可以方便地、隨時隨地對身體進(jìn)行保健治療，對于預(yù)防、緩解疾病有很大優(yōu)勢。

　　使用過程不應(yīng)干擾正常生活。消費者不能接受需要專門花費時間、不斷挑戰(zhàn)自己耐心的健康設(shè)備。所以，可穿戴健康設(shè)備在設(shè)計上應(yīng)該充分考慮，不要影響使用者的正常生活、工作。

　　外觀應(yīng)適合使用場合和環(huán)境。有時候，可穿戴設(shè)備并不可能“隱形”。但是，如果這些設(shè)備的外觀足夠貼合環(huán)境，甚至足夠酷，那么用戶也不介意戴著這樣的設(shè)備招搖過市。

　　可穿戴技術(shù)的十大原則

　　1、為大家解決一個日常問題

　　要想讓人穿上，可穿戴設(shè)備要解決的問題應(yīng)該是實質(zhì)性的、經(jīng)常發(fā)生的、且可以用一句話表達(dá)清楚的。

　　2、要從人開始，而不是機(jī)器

　　可穿戴技術(shù)設(shè)計應(yīng)該從人類問題開始，然后評估若干可行的技術(shù)解決方案。不應(yīng)該從尋找位置的特定技術(shù)解決方案開始。

　　3、請求而不是要求注意

　　因此你去哪里可穿戴設(shè)備都跟著你，所以它應(yīng)該尊重當(dāng)前時刻，不至于讓你分心。為此，它允許穿戴著保持注意力，在需要的時候關(guān)注到可穿戴設(shè)備提供的信息。

　　4、增強(qiáng)人類能力，但不要取代人類

　　它應(yīng)該讓穿戴著更好地消費和體驗，但不要代替或干擾穿戴者的體驗。

　　5、應(yīng)該能減少問題而非增加麻煩

　　可穿戴解決方案為人們的生活解決的問題應(yīng)該要比它帶來的問題要多。

　　6、促進(jìn)連接性的深度和廣度

　　可穿戴技術(shù)應(yīng)該促進(jìn)廣泛的平臺網(wǎng)絡(luò)，不僅相互間可以通訊，而非還能讓它們之上更廣泛的系統(tǒng)和平臺實現(xiàn)相互對接。

　　7、為軟件服務(wù)

　　如果可穿戴技術(shù)同時支持軟硬件的話，伸縮性和靈活性更容易實現(xiàn)。隨著穿戴著的需求調(diào)整或環(huán)境改變，硬件可保持不變而軟件平臺卻可以快速演進(jìn)。

　　8、少而廣

　　可穿戴硬件應(yīng)該努力減少足跡，而可穿戴軟件平臺要不斷擴(kuò)張。這樣可以通過廣闊的應(yīng)用世界來實現(xiàn)可穿戴技術(shù)的影響和功用的最大化。

　　9、利用現(xiàn)有行為

　　可穿戴技術(shù)應(yīng)該讓人對設(shè)備產(chǎn)生一種屬于自己的自然延伸的感覺。不應(yīng)需要人去適應(yīng)或強(qiáng)迫進(jìn)行新的行為。

　　10、豐富我們喜歡的體驗，替我們做臟累活

　　它應(yīng)該增強(qiáng)我們喜愛的體驗，讓那些體驗更加豐富更佳難忘，同時利用自動化來為我們創(chuàng)造更多的時間去做自己熱愛的事情。

　　可穿戴設(shè)備涉及哪些技術(shù)

　　一、可穿戴設(shè)備的無線傳輸技術(shù)

　　Wi-Fi是如今的智能設(shè)備中使用最為廣泛的一項技術(shù)，有良好的發(fā)展前景。Wi-Fi使用的協(xié)議已經(jīng)發(fā)展到802.11ac，理論上的傳輸速度最高可達(dá)到1Gbps。

　　專家預(yù)計，到2017年可穿戴設(shè)備的銷售量將接近7000萬臺。然而，隨著硬件水平的不斷進(jìn)步，可穿戴設(shè)備的外觀更加簡潔、輕便，處理芯片也逐漸朝高性能低功耗的趨勢發(fā)展。在這種情況下，移動智能設(shè)備已然成為連接一切的樞紐。因此，將可穿戴設(shè)備連接到功能強(qiáng)大的智能手機(jī)或平板電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和云端共享變得尤為重要。

　　藍(lán)牙同樣也是一項較為普遍的無線連接技術(shù)，支持短距離范圍內(nèi)的通信，其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。藍(lán)牙技術(shù)最大的優(yōu)勢是它幾乎不占用空間，可隨意地集成到各種可穿戴設(shè)備中，卻不會對外觀和結(jié)構(gòu)的設(shè)計造成壓力。它憑借低廉的成本和高效的傳輸能力，讓可穿戴產(chǎn)品的市場需求從小眾轉(zhuǎn)變?yōu)橹髁?，從新潮轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵱谩?/p>

　　除此之外，無線傳輸中還有一項非接觸式識別的NFC技術(shù)，即近場通訊。NFC技術(shù)相對于藍(lán)牙而言操作更簡易，配對效率更高。在云計算的時代，人們的日常生活、社交娛樂等所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都將通過智能手機(jī)這個媒介，而NFC便成為了一個能夠代替公交卡、銀行卡、門禁卡等感應(yīng)卡片的存在。不僅是手機(jī)，現(xiàn)如今許多智能可穿戴都爭相融入NFC技術(shù)，因為它具有兩大深受人們青睞的實用功能——一是移動支付，二是近距離共享數(shù)據(jù)。

　　總的來說，無線技術(shù)已經(jīng)在當(dāng)前的智能穿戴領(lǐng)域中占據(jù)不可或缺的地位。在未來，只要在集成方面不存在沖突，那么多種無線技術(shù)也將長期共存，因為每種技術(shù)都有其最佳的使用場景。不過相對而言，藍(lán)牙Smart（4.0版本以上的低功耗藍(lán)牙技術(shù)）和WiFi將在穿戴式應(yīng)用中更具優(yōu)勢。

　　二、可穿戴設(shè)備的傳感技術(shù)

　　可穿戴設(shè)備上的數(shù)據(jù)不僅源自觸屏端或是其他輸入設(shè)備，更多的是調(diào)動起自動采集與監(jiān)測的功能，來獲得用戶活動的數(shù)據(jù)，以及外界環(huán)境變化產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。因此，其中最核心的便是傳感技術(shù)。

　　就拿最常見的運動手環(huán)來說，最初僅僅是利用加速度傳感器來計步，但是隨著各種各樣的傳感器不斷植入，它的功能也豐富了許多。

　　例如，GPS技術(shù)可以通過衛(wèi)星定位，記錄用戶的地理位置、運動軌跡等等;如今，運動手環(huán)最大的賣點之一便是健康監(jiān)測功能，所以光學(xué)心率傳感器的應(yīng)用也越來越廣泛，它可以使用LED發(fā)光照射皮膚，血液吸收光線產(chǎn)生的波動來判斷用戶的心率水平，實現(xiàn)更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析;然而，生物電阻抗傳感器的功能則更加詳細(xì)、全面，它可通過生物自身阻抗來實現(xiàn)血液流動監(jiān)測，并轉(zhuǎn)化為具體的心率、呼吸率以及皮反應(yīng)指數(shù);皮電反應(yīng)傳感器是一種先進(jìn)的生物傳感器，通常裝載在一些需要檢測汗水的設(shè)備上。由于人類的皮膚是一種導(dǎo)體，當(dāng)開始出汗時，皮電反應(yīng)傳感器便開始測算，這便能從其他的參數(shù)方面檢測運動的情況。

　　顯然，有了傳感器的助力，可穿戴設(shè)備能夠進(jìn)一步了解使用者的生理機(jī)能，掌握更深層次的身體變化，并且將收集到的數(shù)據(jù)通過算法分析后成為真正可以引導(dǎo)健康生活的有價值的內(nèi)容。

　　三、可穿戴設(shè)備的七大交互技術(shù)

　　1、骨傳導(dǎo)交互技術(shù)

　　骨傳導(dǎo)交互技術(shù)主要是一種針對于聲音的交互技術(shù)，將聲音信號通過振動顱骨，不通過外耳和中耳而直接傳輸?shù)絻?nèi)耳的一種技術(shù)。骨傳導(dǎo)振動并不直接刺激聽覺神經(jīng)，但它激起的耳蝸內(nèi)基底膜的振動卻和空氣傳導(dǎo)聲音的作用完全相同，只是靈敏度較低而已。

　　在正常情況下，聲波通過空氣傳導(dǎo)、骨傳導(dǎo)兩條路徑傳入內(nèi)耳，然后由內(nèi)耳的內(nèi)、外淋巴液產(chǎn)生振動，螺旋器完成感音過程，隨后聽神經(jīng)產(chǎn)生神經(jīng)沖動，呈遞給聽覺中樞，大腦皮層綜合分析后，最終“聽到”聲音。簡單一點說，就是我們用雙手捂住耳朵，自言自語，無論多么小的聲音，我們都能聽見自己說什么，這就是骨傳導(dǎo)作用的結(jié)果。

　　骨傳導(dǎo)技術(shù)通常由兩部分構(gòu)成，一般分為骨傳導(dǎo)輸入設(shè)備和骨傳導(dǎo)輸出設(shè)備。骨傳導(dǎo)輸入設(shè)備，是指采用骨傳導(dǎo)技術(shù)接收說話人說話時產(chǎn)生的骨振信號，并傳遞到遠(yuǎn)端或者錄音設(shè)備。骨傳導(dǎo)輸出設(shè)備，是指將傳遞來的音頻電信號轉(zhuǎn)換為骨振信號，并通過顱骨將振動傳遞到人內(nèi)耳的設(shè)備。

　　目前在智能眼鏡、智能耳機(jī)等方面，骨傳導(dǎo)技術(shù)是比較普遍的交互技術(shù)，包括谷歌眼鏡也是采用聲音骨傳導(dǎo)技術(shù)來構(gòu)建設(shè)備與使用者之間的聲音交互。

　　2、眼動跟蹤交互技術(shù)

　　眼動跟蹤，又稱為視線跟蹤、眼動測量。眼動追蹤技術(shù)是一項科學(xué)應(yīng)用技術(shù)，通常由三種追蹤方式：一是根據(jù)眼球和眼球周邊的特征變化進(jìn)行跟蹤，二是根據(jù)虹膜角度變化進(jìn)行跟蹤，三是主動投射紅外線等光束到虹膜來提取特征。眼動追蹤技術(shù)是當(dāng)代心理學(xué)研究的重要技術(shù)，已經(jīng)存在著相當(dāng)長的一段時間，在實驗心理學(xué)、應(yīng)用心理學(xué)、工程心理學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域有比較廣泛的應(yīng)用。隨著可穿戴設(shè)備，尤其是智能眼鏡的出現(xiàn)，這項技術(shù)開始被應(yīng)用與可穿戴設(shè)備的人機(jī)交互中。

　　眼動跟蹤交互技術(shù)的主要原理是，當(dāng)人的眼睛看向不同方向時，眼部會有細(xì)微的變化，這些變化會產(chǎn)生可以提取的特征，計算機(jī)可以通過圖像捕捉或掃描提取這些特征，從而實時追蹤眼睛的變化，預(yù)測用戶的狀態(tài)和需求，并進(jìn)行響應(yīng)，達(dá)到用眼睛控制設(shè)備的目的。

　　通常眼動跟蹤可分為硬件檢測、數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)綜合3個步驟。硬件檢測得到以圖像或電磁形式表示的眼球運動原始數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)被數(shù)字圖像處理等方法提取為坐標(biāo)形式表示的眼動數(shù)據(jù)值，該值在數(shù)據(jù)綜合階段同眼球運動先驗?zāi)Ｐ?、用戶界面屬性、頭動跟蹤數(shù)據(jù)、用戶指點操作信息等一起被綜合實現(xiàn)視線眼動跟蹤功能。

　　3、AR／MR交互技術(shù)

　　增強(qiáng)現(xiàn)實（AR），是指在真實環(huán)境之上提供信息性和娛樂性的覆蓋，如將圖形、文字、聲音及超文本等疊加于真實環(huán)境之上，提供附加信息，從而實現(xiàn)提醒、提示、標(biāo)記、注釋及解釋等輔助功能，是虛擬環(huán)境和真實環(huán)境的結(jié)合。介入現(xiàn)實（MR），則是計算機(jī)對現(xiàn)實世界的景象處理后的產(chǎn)物。

　　AR/MR技術(shù)可以為可穿戴設(shè)備設(shè)備提供新的應(yīng)用方式，主要是在人機(jī)之間構(gòu)建了一種新的虛擬屏幕，并借助于虛擬屏幕實現(xiàn)場景的交互。這是目前智能眼鏡、沉浸式設(shè)備、體感游戲等方面應(yīng)用比較廣泛的交互技術(shù)之一。

　　4、語音交互技術(shù)

　　語音交互可以說是可穿戴設(shè)備時代人機(jī)交互之間最直接，也是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的交互技術(shù)之一。尤其是可穿戴設(shè)備的出現(xiàn)，以及相關(guān)語音識別與大數(shù)據(jù)技術(shù)的逐漸成熟，給語音交互帶來全新的契機(jī)。新一代語音交互的崛起，并不是識別技術(shù)上取得了多大的突破，而關(guān)鍵是將語音與智能終端以及云端后臺進(jìn)行了恰到好處的整合，讓人類的語音借助于數(shù)據(jù)化的方式與程序世界實現(xiàn)交流，并達(dá)到控制、理解用戶意圖的目的。前端使用語音技術(shù)，重點在后臺集成了網(wǎng)頁搜索、知識計算、資料庫、問答推薦等各種技術(shù)，彌補(bǔ)了過去語音技術(shù)單純依賴前端命令的局限性。

　　語音交互技術(shù)的應(yīng)用分為兩個發(fā)展方向：一個方向是大詞匯量連續(xù)語音識別系統(tǒng)，主要應(yīng)用于計算機(jī)的聽寫機(jī)；另一個重要的發(fā)展方向是小型化、便攜式語音產(chǎn)品的應(yīng)用，如無線手機(jī)上的撥號、智能玩具等。當(dāng)然，目前還沒有充分普及的關(guān)鍵因素是語音識別的排干擾能力還有待加強(qiáng)，多語境下的識別還有待完善。

　　5、體感交互技術(shù)

　　體感交互技術(shù)是指利用計算機(jī)圖形學(xué)等技術(shù)識別人的肢體語言，并轉(zhuǎn)化為計算機(jī)可理解的操作命令來操作設(shè)備。體感交互是繼鼠標(biāo)、鍵盤和觸屏之后新的人機(jī)交互方式，也可以說是可穿戴設(shè)備趨勢下帶動起來的一種人機(jī)交互技術(shù)。

　　肢體，包括手勢交流是人的本能，在學(xué)會語言和文字之前，已經(jīng)能用肢體語言與人交流。其實手勢交互技術(shù)的存在已經(jīng)有相當(dāng)長的一段時間，在過去30年，研究人員一直在研究基于肢體語言的交互系統(tǒng)。因為肢體語言在日常生活中最為頻繁，便于識別。只是之前所有基于肢體語言的研究主要以手勢識別為主，而對身體姿勢和頭部姿勢語言較少。隨著可穿戴設(shè)備，尤其是智能服飾產(chǎn)業(yè)以及體感交互優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可以說體感交互將成為可穿戴設(shè)備不可或缺的人機(jī)交互技術(shù)。

　　其中尤其以手勢交互最具代表性，手勢識別是利用各類傳感器對手部/手持工具的形態(tài)、位移等進(jìn)行持續(xù)采集，每隔一段時間完成一次建模，形成一個模型信息的序列幀，再將這些信息序列轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的指令，用來控制實現(xiàn)某些操作。隨著各項技術(shù)的成熟和傳感器的發(fā)展，手勢識別已經(jīng)進(jìn)入可用性階段，各類產(chǎn)品和解決方案也開始涌現(xiàn)。

　　6、觸覺交互技術(shù)

　　觸覺交互是目前可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)中比較新的人機(jī)交互技術(shù)，對人機(jī)之間的信息交流和溝通方式將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。觸覺可謂是人體一切的感覺之母，是人類與外界交流，并感受外界的重要通道之一。軟硬、冷暖、粗細(xì)，以及物體形狀等信息，都可以在觸摸中感知，人類更復(fù)雜的情感交流也可以通過觸摸實現(xiàn)。觸覺交互研究如何利用觸覺信息增強(qiáng)人與計算機(jī)和機(jī)器人的交流，其領(lǐng)域包括手術(shù)模擬訓(xùn)練、娛樂、機(jī)器人遙控操作、產(chǎn)品設(shè)計、工業(yè)設(shè)計等。觸覺交互目前在沉浸式智能產(chǎn)品中有了一定的應(yīng)用探索，將會是未來人類在虛擬現(xiàn)實中“真實”的感知外界的一種關(guān)鍵交互技術(shù)。

　　7、腦波交互技術(shù)

　　腦波交互也可以理解為意識控制技術(shù)，這項技術(shù)在目前已經(jīng)有了一定的探索，但還沒有得到比較廣泛的應(yīng)用?？梢哉f腦波交互技術(shù)將會是可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)的終極交互方式，不僅構(gòu)建了人與設(shè)備之間，同時也是構(gòu)建人與人之間的一種新的溝通方式。未來，我們借助于腦波交互技術(shù)，人與人之間將會達(dá)成充分的“默契”。同樣，人與設(shè)備之間也將構(gòu)建出一種新的人機(jī)交互方式，這種交互方式可以說是可穿戴時代的終極交互方式。