可穿戴設(shè)備又稱可穿戴計算設(shè)備,是一種剛剛起步的新興技術(shù)設(shè)備，當(dāng)前的研究還未對其概念進行明確統(tǒng)一的界定。麻省理工學(xué)院（MIT）的媒體實驗室闡述了可穿戴計算設(shè)備的概念，即融合了多媒體技術(shù)、無線傳播技術(shù)、計算機科技，以日常生活中便于攜帶的物品形態(tài)存在的，并能夠連接個人局域網(wǎng)，監(jiān)測即時情況來幫助用戶在動態(tài)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(shè)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(shè)備功能與人類思維能力對應(yīng)起來，實現(xiàn)人機交互。實際上, 可穿戴設(shè)備是計算“以人為本、人機合一”理念的產(chǎn)物。結(jié)合上述學(xué)者的定義，本文認為可穿戴設(shè)備即以人體所具備的自然能力為基礎(chǔ)，并借助計算機技術(shù)、通信技術(shù)處理相應(yīng)業(yè)務(wù)需求，以實現(xiàn)人與機器智能交互的設(shè)備。

由于可穿戴設(shè)備方便攜帶、交互性好，已經(jīng)成為電子設(shè)備行業(yè)炙手可熱的新產(chǎn)品，軍用、商用市場潛力巨大。可穿戴設(shè)備的設(shè)計原理就是結(jié)合能源消耗的需求，并以功能模塊的實現(xiàn)為導(dǎo)向，將軟件、硬件、數(shù)據(jù)信息3者相互連接起來。由此，可穿戴智能化技術(shù)的成熟將促進可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，該技術(shù)不僅可以應(yīng)用于健康醫(yī)療、休閑娛樂，還將在信息采集分析、安全隱私等方面縱橫發(fā)展，所以可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景十分樂觀。本文就可穿戴設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，并根據(jù)一定標(biāo)準(zhǔn)劃分其類別，總結(jié)了可穿戴設(shè)備的核心技術(shù)，剖析了當(dāng)前發(fā)展中存在的問題并論述其對策，以期為可穿戴設(shè)備的未來發(fā)展提供理論支持。

一、可穿戴設(shè)備的現(xiàn)狀

1.可穿戴設(shè)備的屬性

體積小、質(zhì)量輕的攜帶式計算器可以被看做可穿戴設(shè)備的鼻祖，其可以實現(xiàn)不論時間地點進行簡單運算的想法。伴隨計算機芯片技術(shù)、通信技術(shù)、智能交互技術(shù)的不斷發(fā)展，可穿戴設(shè)備擁有了日益強大、多樣化信息處理能力。可穿戴設(shè)備，顧名思義，應(yīng)具備可穿戴的形態(tài)，除此之外，學(xué)界還界定其應(yīng)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(shè)備的“用戶體驗”屬性也不可被忽視，只有將可穿戴設(shè)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(shù)，將傳感器植入可穿戴設(shè)備中，用戶的行為信息和周圍環(huán)境信息可被感應(yīng)，進而為實現(xiàn)人機智能交互奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.可穿戴設(shè)備的當(dāng)前應(yīng)用

根據(jù)調(diào)查研究數(shù)據(jù)顯示，至21世紀(jì)中期，全球的老齡化程度將與當(dāng)前發(fā)達國家的現(xiàn)狀一致，社會老齡化問題形勢嚴峻。基于這一背景，可穿戴設(shè)備在健康醫(yī)療方面將會有廣闊的應(yīng)用前景，蘊含巨大的發(fā)展?jié)撃堋．?dāng)前，在健康管理領(lǐng)域，可穿戴設(shè)備主要是智能手表、手環(huán)、項圈這些產(chǎn)品，可以幫助醫(yī)護人員監(jiān)測佩戴者的血糖、心率、運動狀態(tài)等等數(shù)據(jù)，以便于醫(yī)護工作者能夠及時掌握各項指標(biāo)，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(dǎo)致的突發(fā)性疾病。就我國而言，由于環(huán)境污染、工作壓力等因素，慢性病爆發(fā)的幾率顯著上升，患者群體基數(shù)大、治療成本高、護理戰(zhàn)線長等是突出問題，可穿戴健康設(shè)備的出現(xiàn)將有效緩解上述問題，并在一定程度上減少醫(yī)患關(guān)系之間的信息非對稱性。

其次，可穿戴設(shè)備還集中應(yīng)用于信息娛樂領(lǐng)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(chǎn)品公司推出的可穿戴電子設(shè)備。這些設(shè)備通過語音識別技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等實現(xiàn)佩戴者在社交領(lǐng)域、休閑娛樂方面的需要。當(dāng)今社會的人群對這類設(shè)備的需求規(guī)模空前巨大，尤其受到年輕消費群體的青睞，應(yīng)用前景光明。

可穿戴設(shè)備在運動健身領(lǐng)域也獲得了廣泛的關(guān)注。這類設(shè)備和醫(yī)療健康領(lǐng)域內(nèi)的可穿戴設(shè)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(shù)據(jù)，集中對體能數(shù)據(jù)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(chǎn)品有NIKE的Fuelband 運動腕帶，以及Fitbit研發(fā)的實現(xiàn)計步功能的手環(huán)Flex等。

當(dāng)前，可穿戴設(shè)備還較廣泛應(yīng)用于安全保護領(lǐng)域。可穿戴設(shè)備利用內(nèi)置芯片技術(shù)，監(jiān)測追蹤佩戴者的地理位置，并將數(shù)據(jù)傳送設(shè)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(fā)了定位鞋，在鞋子內(nèi)部嵌入GPS芯片，用以保證心智不健全者的安全。

3.可穿戴設(shè)備的集中發(fā)展

2013年，可穿戴設(shè)備的發(fā)展達到了新高度。Google智能眼鏡、Samsung智能手表等產(chǎn)品的上市也打開了互聯(lián)網(wǎng)時代硬件創(chuàng)新的新局面，這些用戶體驗感極佳的可穿戴設(shè)備，可以作為互聯(lián)網(wǎng)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?nèi)祟惤尤牖ヂ?lián)網(wǎng)的方式和入口。

伴隨著移動終端的迅猛發(fā)展，人類與移動設(shè)備的交互周期從傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)時代的以天為單位計數(shù)，發(fā)展到現(xiàn)在的以小時為單位計數(shù)。這一現(xiàn)狀也將因為可穿戴設(shè)備的全面覆蓋而被打破，人類和可穿戴設(shè)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(shù)。不僅交互周期愈來愈短，可穿戴設(shè)備相比移動設(shè)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(shù)據(jù)時代，可穿戴計算設(shè)備還能擴展數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)大規(guī)模增長的需要。瑞士信貸集團的研究稱，目前可穿戴設(shè)備在世界范圍內(nèi)擁有30億～50億美元的市場需求。未來一段時間內(nèi)，該數(shù)字預(yù)計將翻10倍的增長，而隨著國內(nèi)4G網(wǎng)絡(luò)和移動終端的全面普及，我國的可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)將迎來革命性的發(fā)展。

二、可穿戴設(shè)備的類別

可穿戴設(shè)備的市場規(guī)模巨大，發(fā)展前景良好，市場中也出現(xiàn)了功能側(cè)重點各不相同的可穿戴產(chǎn)品，可謂種類繁多。然而目前，對可穿戴設(shè)備的分類還沒有科學(xué)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本文則嘗試從應(yīng)用類型、功能實現(xiàn)、數(shù)據(jù)采集處理這3大層面對可穿戴設(shè)備進行歸類。

1.按照應(yīng)用類型分類

可穿戴設(shè)備的應(yīng)用類別各不相同，可以總結(jié)為日用型和目標(biāo)型。日用型即以日常應(yīng)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(lián)網(wǎng)、電子設(shè)備企業(yè)都已經(jīng)跨界進入可穿戴設(shè)備的研發(fā)競爭中。目標(biāo)型則是以達成特定需求為主要目的，這類型的可穿戴設(shè)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(shù)據(jù)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(yīng)用于健康醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)的可穿戴設(shè)備就是這種類型的代表產(chǎn)品。

2.按照功能分類

可穿戴設(shè)備的設(shè)計原理之一就是以功能實現(xiàn)為核心。因此，從功能實現(xiàn)的角度出發(fā)，可穿戴設(shè)備可被歸類為功能集成型和功能創(chuàng)新型。功能集成型的可穿戴設(shè)備將移動設(shè)備原來具有的功能集成起來，來實現(xiàn)數(shù)個傳統(tǒng)設(shè)備的不同功能，并在此基礎(chǔ)上進行擴展，例如蘋果公司剛剛公布的iWatch產(chǎn)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(chuàng)新型的設(shè)備是在某個領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新工藝，將用戶曾經(jīng)的想法變?yōu)楝F(xiàn)實，例如，F(xiàn)itbit公司的計步手環(huán)，就可以實現(xiàn)對用戶的心率、運動距離等數(shù)據(jù)的采集。

3.按照數(shù)據(jù)采集處理方式分類

可穿戴設(shè)備對佩戴者的周圍環(huán)境數(shù)據(jù)或人體實時數(shù)據(jù)進行采集后，下一步就應(yīng)該將這些數(shù)據(jù)信息傳遞給處理中心，因此，數(shù)據(jù)采集處理方式的區(qū)別又可以作為可穿戴設(shè)備的歸類標(biāo)準(zhǔn)之一。內(nèi)部感應(yīng)處理型可穿戴設(shè)備，就是利用智能傳感技術(shù)，對佩戴者的實時數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)測，并將這些數(shù)據(jù)與內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫進行匹配分析，結(jié)果會即時反饋給用戶。外部獲取處理型可穿戴設(shè)備，即利用無線通信技術(shù)，借助藍牙等接口，獲取外部數(shù)據(jù)并對其進行處理，云計算則是多樣化處理方式的代表技術(shù)之一。

三、可穿戴設(shè)備的核心技術(shù)

可穿戴設(shè)備具有便攜性、實時性、交互性等特點，并且實現(xiàn)了軟件、硬件、人工智能3者的結(jié)合，這就需要芯片技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能交互技術(shù)等核心技術(shù)的支撐。

1.芯片技術(shù)

芯片技術(shù)是支撐可穿戴設(shè)備的基礎(chǔ)性技術(shù)，包括數(shù)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(shè)備進一步發(fā)展的因素之一，因為可穿戴設(shè)備體積小，且需要長時間持續(xù)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(fù)雜的指令集來收集處理數(shù)據(jù)，那么勢必影響其能耗，無法大規(guī)模投入到可穿戴設(shè)備中。例如，英特爾芯片在個人計算機時代占據(jù)了絕對的市場份額，但在移動設(shè)備廣泛普及的今天就失去了其獨特優(yōu)勢。顯然英特爾也認識到了其在移動互聯(lián)網(wǎng)時代的劣勢地位，于2014年公布了其新產(chǎn)品Quark系列處理器，該產(chǎn)品的目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域就是包含可穿戴設(shè)備在內(nèi)的嵌入式領(lǐng)域。芯片技術(shù)的發(fā)展不僅有助于可穿戴設(shè)備的硬件平臺建設(shè)，還將促進整個產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.傳感器技術(shù)

人體傳感器是可穿戴設(shè)備中的基礎(chǔ)元件之一，主要包括生物傳感器、慣性傳感器、環(huán)境傳感器3部分。生物傳感器主要用于健康醫(yī)療以及休閑娛樂領(lǐng)域，可穿戴設(shè)備中嵌入這一類型的傳感器可以幫助醫(yī)護人員監(jiān)測佩戴者的身體狀況、做好病情預(yù)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(shè)備隨時隨地記錄用戶的活動數(shù)據(jù)。環(huán)境傳感器則可以輔助用戶了解天氣狀況、感應(yīng)空氣中的傳播物質(zhì)等，應(yīng)對生活中常見的突發(fā)狀況。可穿戴設(shè)備中的人體傳感器技術(shù)就是收集人體周圍的即時信息，并將這些信息錄入到相應(yīng)系統(tǒng)中，在后臺進行分析比對后反饋給用戶，在未來，這一技術(shù)將會覆蓋更多方面的數(shù)據(jù)采集。

3.智能交互技術(shù)

智能交互技術(shù)需要語音識別技術(shù)和腦機接口技術(shù)的融合，這一技術(shù)以提升可穿戴設(shè)備的用戶體驗為目標(biāo)，并將佩戴者與設(shè)備之間的信息交流形成一個系統(tǒng)的整體技術(shù)。該技術(shù)在當(dāng)前可穿戴設(shè)備的應(yīng)用中，還需實現(xiàn)人機之間的無縫對接，佩戴者所處環(huán)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(xiàn)。智能人機交互的過程，也有助于提升人類對可穿戴設(shè)備的操作能力，體驗更好的交互感受。總而言之，可穿戴設(shè)備中的人機智能交互技術(shù)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(shè)備存在的問題及對策

1.數(shù)據(jù)采集模糊，缺乏完善的反饋機制

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

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

2.功能服務(wù)單一，用戶粘性低

盡管可穿戴設(shè)備正在朝功能集成化的方向發(fā)展，但就目前而言，大多數(shù)可穿戴產(chǎn)品的功能目標(biāo)設(shè)計較為單一，服務(wù)也主要基于軟硬件。例如，計步器類的可穿戴設(shè)備，其出現(xiàn)時間較早卻一直未得到廣泛普及，主要還是歸因于這些設(shè)備數(shù)據(jù)采集的單一化，并且無法將這些數(shù)據(jù)與其他身體指標(biāo)結(jié)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(shè)備的用戶粘度。

針對這一問題，可穿戴設(shè)備的設(shè)計者應(yīng)該不僅關(guān)注到功能的簡單集成，還應(yīng)注重數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的紐帶關(guān)系，功能與功能之間的配合。成功的可穿戴設(shè)備能夠?qū)④洝⒂布c數(shù)據(jù)的處理分析融合起來，打造出角度全面、用戶滿意的服務(wù)平臺，提高用戶對可穿戴設(shè)備的持續(xù)性需求。

3.創(chuàng)新意識薄弱，同質(zhì)化產(chǎn)品較多

由于可穿戴設(shè)備的市場潛力巨大，眾多資本致力于其研發(fā)工作，與此同時，創(chuàng)新意識缺乏、同質(zhì)化產(chǎn)品競爭的問題也引起關(guān)注。一方面，谷歌、蘋果、微軟等行業(yè)巨頭為可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做了大量前瞻性工作，目前，市場上推出的部分可穿戴設(shè)備都是在沿用上述公司發(fā)明的基礎(chǔ)上，調(diào)整了部分功能或設(shè)計，缺少具有突破性創(chuàng)新的產(chǎn)品；另一方面，某些功能領(lǐng)域的可穿戴設(shè)備層出不窮，但卻無本質(zhì)差別，同質(zhì)化產(chǎn)品競爭也會影響整個產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

因此，對可穿戴設(shè)備的研發(fā)還需要提高創(chuàng)造力，注重差別化產(chǎn)品的設(shè)計，主要可以通過2種途徑來實現(xiàn)：首先是目標(biāo)受眾的定位要明確，以滿足受眾的剛性需求為理念來設(shè)計可穿戴設(shè)備；其次就是推動個性化定制服務(wù)的發(fā)展，并在可穿戴設(shè)備中實現(xiàn)創(chuàng)新型功能。

4.信息安全存在隱患

可穿戴設(shè)備可以不分時間、地點、場合采集用戶的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)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(shè)備的時間越長，那么設(shè)備錄入的關(guān)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(shè)備在進行設(shè)計時應(yīng)該要建設(shè)完善的信息安全防護系統(tǒng)，盡量避免設(shè)備在公共場合連接陌生網(wǎng)絡(luò)，還需提供信息驗證服務(wù)。主觀層面上，加強用戶的隱私維護意識，培訓(xùn)其信息安全技能，將人為意外發(fā)生的概率降到最低；客觀層面上，在可穿戴設(shè)備中內(nèi)置殺毒軟件，對特殊數(shù)據(jù)進行加密保護，并定期備份數(shù)據(jù)。結(jié)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(shè)備中信息安全的作用。

可穿戴設(shè)備具有可穿戴形態(tài)、獨立的信息處理能力以及實現(xiàn)特定功能3大基本屬性，應(yīng)用層面覆蓋范圍廣并且產(chǎn)品種類繁多，其在設(shè)計研發(fā)時就需要結(jié)合能耗因素和功能實現(xiàn)因素進行綜合考慮，學(xué)者應(yīng)該致力于運用相關(guān)的先進技術(shù)來滿足用戶對可穿戴設(shè)備的具體需求。盡管可穿戴設(shè)備在不斷發(fā)展的過程中也暴露出了種種問題，亟待研發(fā)人員去解決，但是可穿戴設(shè)備終將伴隨著技術(shù)的完善而不斷成熟，其功能模塊會在深度、廣度上全面發(fā)展。人機合一的可穿戴設(shè)備將會從根本上改變?nèi)祟惻c互聯(lián)網(wǎng)的連接方式，在各個領(lǐng)域內(nèi)改變?nèi)祟惖纳罘绞剑?高效便捷的智能化社會終將實現(xiàn)。