可穿戴設備發展現狀與問題對策

可穿戴設備又稱可穿戴計算設備,是一種剛剛起步的新興技術設備，當前的研究還未對其概念進行明確統一的界定。麻省理工學院（MIT）的媒體實驗室闡述了可穿戴計算設備的概念，即融合了多媒體技術、無線傳播技術、計算機科技，以日常生活中便于攜帶的物品形態存在的，并能夠連接個人局域網，監測即時情況來幫助用戶在動態過程中進行信息處理的智能化工具。陳東義教授則認為可穿戴計算設備的主要載體是人，使用方式是穿著攜帶，目的則是通過將設備功能與人類思維能力對應起來，實現人機交互。實際上, 可穿戴設備是計算“以人為本、人機合一”理念的產物。結合上述學者的定義，本文認為可穿戴設備即以人體所具備的自然能力為基礎，并借助計算機技術、通信技術處理相應業務需求，以實現人與機器智能交互的設備。

由于可穿戴設備方便攜帶、交互性好，已經成為電子設備行業炙手可熱的新產品，軍用、商用市場潛力巨大。可穿戴設備的設計原理就是結合能源消耗的需求，并以功能模塊的實現為導向，將軟件、硬件、數據信息3者相互連接起來。由此，可穿戴智能化技術的成熟將促進可穿戴設備產業的發展，該技術不僅可以應用于健康醫療、休閑娛樂，還將在信息采集分析、安全隱私等方面縱橫發展，所以可穿戴設備產業的發展前景十分樂觀。本文就可穿戴設備的發展現狀進行了分析，并根據一定標準劃分其類別，總結了可穿戴設備的核心技術，剖析了當前發展中存在的問題并論述其對策，以期為可穿戴設備的未來發展提供理論支持。

一、可穿戴設備的現狀

1.可穿戴設備的屬性

體積小、質量輕的攜帶式計算器可以被看做可穿戴設備的鼻祖，其可以實現不論時間地點進行簡單運算的想法。伴隨計算機芯片技術、通信技術、智能交互技術的不斷發展，可穿戴設備擁有了日益強大、多樣化信息處理能力。可穿戴設備，顧名思義，應具備可穿戴的形態，除此之外，學界還界定其應擁有“獨立的信息處理能力”以及“特定的程序或功能”這2大屬性。基于上述屬性，可穿戴設備的“用戶體驗”屬性也不可被忽視，只有將可穿戴設備的使用方式融入生活，便于人體穿戴，才能有良好的用戶感受。另一個重要屬性就是“交互感知能力”，也就是通過芯片技術，將傳感器植入可穿戴設備中，用戶的行為信息和周圍環境信息可被感應，進而為實現人機智能交互奠定了數據基礎。

2.可穿戴設備的當前應用

根據調查研究數據顯示，至21世紀中期，全球的老齡化程度將與當前發達國家的現狀一致，社會老齡化問題形勢嚴峻。基于這一背景，可穿戴設備在健康醫療方面將會有廣闊的應用前景，蘊含巨大的發展潛能。當前，在健康管理領域，可穿戴設備主要是智能手表、手環、項圈這些產品，可以幫助醫護人員監測佩戴者的血糖、心率、運動狀態等等數據，以便于醫護工作者能夠及時掌握各項指標，為佩戴者制定健康管理方案，以抵御用戶機體能力的變化導致的突發性疾病。就我國而言，由于環境污染、工作壓力等因素，慢性病爆發的幾率顯著上升，患者群體基數大、治療成本高、護理戰線長等是突出問題，可穿戴健康設備的出現將有效緩解上述問題，并在一定程度上減少醫患關系之間的信息非對稱性。

其次，可穿戴設備還集中應用于信息娛樂領域。這方面的典型案例不勝枚舉，Sony的Smart watch、谷歌眼鏡（Google glass）、蘋果（Apple）iWatch等，都是各大電子產品公司推出的可穿戴電子設備。這些設備通過語音識別技術、通信網絡技術等實現佩戴者在社交領域、休閑娛樂方面的需要。當今社會的人群對這類設備的需求規模空前巨大，尤其受到年輕消費群體的青睞，應用前景光明。

可穿戴設備在運動健身領域也獲得了廣泛的關注。這類設備和醫療健康領域內的可穿戴設備有著相似之處，但存在著功能模塊的差異，其主要記錄用戶在運動時的數據，集中對體能數據進行管理，例如計步、體脂率、心率等，可以滿足佩戴者的健身需求。代表產品有NIKE的Fuelband 運動腕帶，以及Fitbit研發的實現計步功能的手環Flex等。

當前，可穿戴設備還較廣泛應用于安全保護領域。可穿戴設備利用內置芯片技術，監測追蹤佩戴者的地理位置，并將數據傳送設備終端，防止弱勢群體走失，保證他們外出的安全。美國的GTX公司便和Aetrex 制鞋公司合作研發了定位鞋，在鞋子內部嵌入GPS芯片，用以保證心智不健全者的安全。

3.可穿戴設備的集中發展

2013年，可穿戴設備的發展達到了新高度。Google智能眼鏡、Samsung智能手表等產品的上市也打開了互聯網時代硬件創新的新局面，這些用戶體驗感極佳的可穿戴設備，可以作為互聯網與人類之間的接口，使得人類個體成為一種智能終端，由此改變了人類的交流模式，最后也會改變人類接入互聯網的方式和入口。

伴隨著移動終端的迅猛發展，人類與移動設備的交互周期從傳統互聯網時代的以天為單位計數，發展到現在的以小時為單位計數。這一現狀也將因為可穿戴設備的全面覆蓋而被打破，人類和可穿戴設備的交互頻率將越來越高，周期將縮短到以分、秒為單位計數。不僅交互周期愈來愈短，可穿戴設備相比移動設備更加輕便、能源消耗率更低，可以與無線終端相互連接，來完成信息的采集、輸入、分析、反饋。在大數據時代，可穿戴計算設備還能擴展數據收集的方式途徑，增加多樣化信息采集分析的工具種類，滿足數據大規模增長的需要。瑞士信貸集團的研究稱，目前可穿戴設備在世界范圍內擁有30億～50億美元的市場需求。未來一段時間內，該數字預計將翻10倍的增長，而隨著國內4G網絡和移動終端的全面普及，我國的可穿戴設備產業將迎來革命性的發展。

二、可穿戴設備的類別

可穿戴設備的市場規模巨大，發展前景良好，市場中也出現了功能側重點各不相同的可穿戴產品，可謂種類繁多。然而目前，對可穿戴設備的分類還沒有科學統一的標準，本文則嘗試從應用類型、功能實現、數據采集處理這3大層面對可穿戴設備進行歸類。

1.按照應用類型分類

可穿戴設備的應用類別各不相同，可以總結為日用型和目標型。日用型即以日常應用為主要目的，主要包括上文中提到的Google glass、Apple iWatch以及運動腕帶等。目前，全球幾大互聯網、電子設備企業都已經跨界進入可穿戴設備的研發競爭中。目標型則是以達成特定需求為主要目的，這類型的可穿戴設備基于便攜性和交互性，可以將佩戴者所反映出來的實時數據進行采集、整合并傳遞到處理中心，然后將處理后的信息反饋給用戶，應用于健康醫療領域內的可穿戴設備就是這種類型的代表產品。

2.按照功能分類

可穿戴設備的設計原理之一就是以功能實現為核心。因此，從功能實現的角度出發，可穿戴設備可被歸類為功能集成型和功能創新型。功能集成型的可穿戴設備將移動設備原來具有的功能集成起來，來實現數個傳統設備的不同功能，并在此基礎上進行擴展，例如蘋果公司剛剛公布的iWatch產品就是把智能手機的功能集成在智能手表上，更加便于用戶佩戴使用。功能創新型的設備是在某個領域內的創新工藝，將用戶曾經的想法變為現實，例如，Fitbit公司的計步手環，就可以實現對用戶的心率、運動距離等數據的采集。

3.按照數據采集處理方式分類

可穿戴設備對佩戴者的周圍環境數據或人體實時數據進行采集后，下一步就應該將這些數據信息傳遞給處理中心，因此，數據采集處理方式的區別又可以作為可穿戴設備的歸類標準之一。內部感應處理型可穿戴設備，就是利用智能傳感技術，對佩戴者的實時數據進行采集、監測，并將這些數據與內置的數據庫進行匹配分析，結果會即時反饋給用戶。外部獲取處理型可穿戴設備，即利用無線通信技術，借助藍牙等接口，獲取外部數據并對其進行處理，云計算則是多樣化處理方式的代表技術之一。

三、可穿戴設備的核心技術

可穿戴設備具有便攜性、實時性、交互性等特點，并且實現了軟件、硬件、人工智能3者的結合，這就需要芯片技術、傳感器技術、智能交互技術等核心技術的支撐。

1.芯片技術

芯片技術是支撐可穿戴設備的基礎性技術，包括數字信號處理芯片以及中央處理器芯片等類別。目前，芯片的功能效率是限制可穿戴設備進一步發展的因素之一，因為可穿戴設備體積小，且需要長時間持續性工作，因此所嵌入的芯片必須具備較低的能耗，若芯片使用復雜的指令集來收集處理數據，那么勢必影響其能耗，無法大規模投入到可穿戴設備中。例如，英特爾芯片在個人計算機時代占據了絕對的市場份額，但在移動設備廣泛普及的今天就失去了其獨特優勢。顯然英特爾也認識到了其在移動互聯網時代的劣勢地位，于2014年公布了其新產品Quark系列處理器，該產品的目標應用領域就是包含可穿戴設備在內的嵌入式領域。芯片技術的發展不僅有助于可穿戴設備的硬件平臺建設，還將促進整個產業的協調發展。

2.傳感器技術

人體傳感器是可穿戴設備中的基礎元件之一，主要包括生物傳感器、慣性傳感器、環境傳感器3部分。生物傳感器主要用于健康醫療以及休閑娛樂領域，可穿戴設備中嵌入這一類型的傳感器可以幫助醫護人員監測佩戴者的身體狀況、做好病情預警工作。慣性傳感器則可以用來識別方向，計算海拔等，這種類型的傳感器可以使得可穿戴設備隨時隨地記錄用戶的活動數據。環境傳感器則可以輔助用戶了解天氣狀況、感應空氣中的傳播物質等，應對生活中常見的突發狀況。可穿戴設備中的人體傳感器技術就是收集人體周圍的即時信息，并將這些信息錄入到相應系統中，在后臺進行分析比對后反饋給用戶，在未來，這一技術將會覆蓋更多方面的數據采集。

3.智能交互技術

智能交互技術需要語音識別技術和腦機接口技術的融合，這一技術以提升可穿戴設備的用戶體驗為目標，并將佩戴者與設備之間的信息交流形成一個系統的整體技術。該技術在當前可穿戴設備的應用中，還需實現人機之間的無縫對接，佩戴者所處環境需求的不同隨之采用的交互方式也不同，這一想法才能得以實現。智能人機交互的過程，也有助于提升人類對可穿戴設備的操作能力，體驗更好的交互感受。總而言之，可穿戴設備中的人機智能交互技術正在向界面更加直觀、操作更加簡單、交互方式更加自然的方向前行。

四、可穿戴設備存在的問題及對策

1.數據采集模糊，缺乏完善的反饋機制

可穿戴設備實現其各項功能的基礎就是數據的自動采集，但是在這一過程中，用戶無法自發排除干擾因素，那么數據采集就無法避免其模糊性。并且，在可穿戴設備整合所采集的信息后，卻極有可能無法在云端實現專業的數據匹配和分析，那么針對這些數據的處理以及反饋就無法保證其準確程度，進而破壞可穿戴設備與用戶之間的交流反饋機制。

改變這一現狀就必須提高傳感器技術的識別能力，并在數據收集時，增加人工設置排除選項的功能，進一步保證可穿戴設備采集到用戶各自最需要的準確信息。此外，完善可穿戴設備的信息反饋機制，需從云端處理中心著手，實現全面的病理診斷以及個性化定制解決方案。

2.功能服務單一，用戶粘性低

盡管可穿戴設備正在朝功能集成化的方向發展，但就目前而言，大多數可穿戴產品的功能目標設計較為單一，服務也主要基于軟硬件。例如，計步器類的可穿戴設備，其出現時間較早卻一直未得到廣泛普及，主要還是歸因于這些設備數據采集的單一化，并且無法將這些數據與其他身體指標結合起來分析，因此用戶無法得到良好的體驗，進而影響了可穿戴設備的用戶粘度。

針對這一問題，可穿戴設備的設計者應該不僅關注到功能的簡單集成，還應注重數據與數據之間的紐帶關系，功能與功能之間的配合。成功的可穿戴設備能夠將軟、硬件與數據的處理分析融合起來，打造出角度全面、用戶滿意的服務平臺，提高用戶對可穿戴設備的持續性需求。

3.創新意識薄弱，同質化產品較多

由于可穿戴設備的市場潛力巨大，眾多資本致力于其研發工作，與此同時，創新意識缺乏、同質化產品競爭的問題也引起關注。一方面，谷歌、蘋果、微軟等行業巨頭為可穿戴設備產業的發展做了大量前瞻性工作，目前，市場上推出的部分可穿戴設備都是在沿用上述公司發明的基礎上，調整了部分功能或設計，缺少具有突破性創新的產品；另一方面，某些功能領域的可穿戴設備層出不窮，但卻無本質差別，同質化產品競爭也會影響整個產業的健康發展。

因此，對可穿戴設備的研發還需要提高創造力，注重差別化產品的設計，主要可以通過2種途徑來實現：首先是目標受眾的定位要明確，以滿足受眾的剛性需求為理念來設計可穿戴設備；其次就是推動個性化定制服務的發展，并在可穿戴設備中實現創新型功能。

4.信息安全存在隱患

可穿戴設備可以不分時間、地點、場合采集用戶的數據，數據記錄越多，那么用戶的隱私信息泄露的可能性也越大。換言之，用戶使用某種可穿戴設備的時間越長，那么設備錄入的關于用戶個體某一方面甚至多方面的信息就會越多，一旦泄露就可能會被他人違法利用。

可穿戴設備在進行設計時應該要建設完善的信息安全防護系統，盡量避免設備在公共場合連接陌生網絡，還需提供信息驗證服務。主觀層面上，加強用戶的隱私維護意識，培訓其信息安全技能，將人為意外發生的概率降到最低；客觀層面上，在可穿戴設備中內置殺毒軟件，對特殊數據進行加密保護，并定期備份數據。結合這2個層面的方法，可以在一定程度上起到保護可穿戴設備中信息安全的作用。

可穿戴設備具有可穿戴形態、獨立的信息處理能力以及實現特定功能3大基本屬性，應用層面覆蓋范圍廣并且產品種類繁多，其在設計研發時就需要結合能耗因素和功能實現因素進行綜合考慮，學者應該致力于運用相關的先進技術來滿足用戶對可穿戴設備的具體需求。盡管可穿戴設備在不斷發展的過程中也暴露出了種種問題，亟待研發人員去解決，但是可穿戴設備終將伴隨著技術的完善而不斷成熟，其功能模塊會在深度、廣度上全面發展。人機合一的可穿戴設備將會從根本上改變人類與互聯網的連接方式，在各個領域內改變人類的生活方式， 高效便捷的智能化社會終將實現。