可穿戴設備技術是什么

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

　　可穿戴技術的目的

　　通過“內在連通性”實現快速的數據獲取、通過超快的分享內容能力高效地保持社交聯系。擺脫傳統的手持設備而獲得無縫的網絡訪問體驗。

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

　　1977年，Smith-Kettlewell 研究所視覺科學院的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格轉換成觸覺意象，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備。

　　EVERY實驗室認為，健康領域才是可穿戴設備應該優(yōu)先發(fā)展、最優(yōu)前途的領域，可穿戴健康設備本質是對于人體健康的干預和改善?？纱┐髟O備也正從“信息收集”向“直接干預”發(fā)展，可穿戴健康設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，甚至直接干預腦電波助人睡眠。再此方面國外的melon以及國內的every都在此方面提出了自身的創(chuàng)新產品。

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

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

　　外觀應適合使用場合和環(huán)境。有時候，可穿戴設備并不可能“隱形”。但是，如果這些設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備招搖過市。

　　可穿戴技術的十大原則

　　1、為大家解決一個日常問題

　　要想讓人穿上，可穿戴設備要解決的問題應該是實質性的、經常發(fā)生的、且可以用一句話表達清楚的。

　　2、要從人開始，而不是機器

　　可穿戴技術設計應該從人類問題開始，然后評估若干可行的技術解決方案。不應該從尋找位置的特定技術解決方案開始。

　　3、請求而不是要求注意

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

　　4、增強人類能力，但不要取代人類

　　它應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該要比它帶來的問題要多。

　　6、促進連接性的深度和廣度

　　可穿戴技術應該促進廣泛的平臺網絡，不僅相互間可以通訊，而非還能讓它們之上更廣泛的系統和平臺實現相互對接。

　　7、為軟件服務

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

　　8、少而廣

　　可穿戴硬件應該努力減少足跡，而可穿戴軟件平臺要不斷擴張。這樣可以通過廣闊的應用世界來實現可穿戴技術的影響和功用的最大化。

　　9、利用現有行為

　　可穿戴技術應該讓人對設備產生一種屬于自己的自然延伸的感覺。不應需要人去適應或強迫進行新的行為。

　　10、豐富我們喜歡的體驗，替我們做臟累活

　　它應該增強我們喜愛的體驗，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。

　　可穿戴設備涉及哪些技術

　　一、可穿戴設備的無線傳輸技術

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

　　專家預計，到2017年可穿戴設備的銷售量將接近7000萬臺。然而，隨著硬件水平的不斷進步，可穿戴設備的外觀更加簡潔、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，移動智能設備已然成為連接一切的樞紐。因此，將可穿戴設備連接到功能強大的智能手機或平板電腦進行數據處理和云端共享變得尤為重要。

　　藍牙同樣也是一項較為普遍的無線連接技術，支持短距離范圍內的通信，其數據速率為1Mbps。藍牙技術最大的優(yōu)勢是它幾乎不占用空間，可隨意地集成到各種可穿戴設備中，卻不會對外觀和結構的設計造成壓力。它憑借低廉的成本和高效的傳輸能力，讓可穿戴產品的市場需求從小眾轉變?yōu)橹髁?，從新潮轉變?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，即近場通訊。NFC技術相對于藍牙而言操作更簡易，配對效率更高。在云計算的時代，人們的日常生活、社交娛樂等所產生的數據都將通過智能手機這個媒介，而NFC便成為了一個能夠代替公交卡、銀行卡、門禁卡等感應卡片的存在。不僅是手機，現如今許多智能可穿戴都爭相融入NFC技術，因為它具有兩大深受人們青睞的實用功能——一是移動支付，二是近距離共享數據。

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

　　二、可穿戴設備的傳感技術

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

　　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，所以光學心率傳感器的應用也越來越廣泛，它可以使用LED發(fā)光照射皮膚，血液吸收光線產生的波動來判斷用戶的心率水平，實現更精準的數據分析;然而，生物電阻抗傳感器的功能則更加詳細、全面，它可通過生物自身阻抗來實現血液流動監(jiān)測，并轉化為具體的心率、呼吸率以及皮反應指數;皮電反應傳感器是一種先進的生物傳感器，通常裝載在一些需要檢測汗水的設備上。由于人類的皮膚是一種導體，當開始出汗時，皮電反應傳感器便開始測算，這便能從其他的參數方面檢測運動的情況。

　　顯然，有了傳感器的助力，可穿戴設備能夠進一步了解使用者的生理機能，掌握更深層次的身體變化，并且將收集到的數據通過算法分析后成為真正可以引導健康生活的有價值的內容。

　　三、可穿戴設備的七大交互技術

　　1、骨傳導交互技術

　　骨傳導交互技術主要是一種針對于聲音的交互技術，將聲音信號通過振動顱骨，不通過外耳和中耳而直接傳輸到內耳的一種技術。骨傳導振動并不直接刺激聽覺神經，但它激起的耳蝸內基底膜的振動卻和空氣傳導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、骨傳導兩條路徑傳入內耳，然后由內耳的內、外淋巴液產生振動，螺旋器完成感音過程，隨后聽神經產生神經沖動，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，這就是骨傳導作用的結果。

　　骨傳導技術通常由兩部分構成，一般分為骨傳導輸入設備和骨傳導輸出設備。骨傳導輸入設備，是指采用骨傳導技術接收說話人說話時產生的骨振信號，并傳遞到遠端或者錄音設備。骨傳導輸出設備，是指將傳遞來的音頻電信號轉換為骨振信號，并通過顱骨將振動傳遞到人內耳的設備。

　　目前在智能眼鏡、智能耳機等方面，骨傳導技術是比較普遍的交互技術，包括谷歌眼鏡也是采用聲音骨傳導技術來構建設備與使用者之間的聲音交互。

　　2、眼動跟蹤交互技術

　　眼動跟蹤，又稱為視線跟蹤、眼動測量。眼動追蹤技術是一項科學應用技術，通常由三種追蹤方式：一是根據眼球和眼球周邊的特征變化進行跟蹤，二是根據虹膜角度變化進行跟蹤，三是主動投射紅外線等光束到虹膜來提取特征。眼動追蹤技術是當代心理學研究的重要技術，已經存在著相當長的一段時間，在實驗心理學、應用心理學、工程心理學、認知神經科學等領域有比較廣泛的應用。隨著可穿戴設備，尤其是智能眼鏡的出現，這項技術開始被應用與可穿戴設備的人機交互中。

　　眼動跟蹤交互技術的主要原理是，當人的眼睛看向不同方向時，眼部會有細微的變化，這些變化會產生可以提取的特征，計算機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，預測用戶的狀態(tài)和需求，并進行響應，達到用眼睛控制設備的目的。

　　通常眼動跟蹤可分為硬件檢測、數據提取、數據綜合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據，該數據被數字圖像處理等方法提取為坐標形式表示的眼動數據值，該值在數據綜合階段同眼球運動先驗模型、用戶界面屬性、頭動跟蹤數據、用戶指點操作信息等一起被綜合實現視線眼動跟蹤功能。

　　3、AR／MR交互技術

　　增強現實（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，從而實現提醒、提示、標記、注釋及解釋等輔助功能，是虛擬環(huán)境和真實環(huán)境的結合。介入現實（MR），則是計算機對現實世界的景象處理后的產物。

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

　　4、語音交互技術

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

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

　　5、體感交互技術

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

　　肢體，包括手勢交流是人的本能，在學會語言和文字之前，已經能用肢體語言與人交流。其實手勢交互技術的存在已經有相當長的一段時間，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。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。隨著可穿戴設備，尤其是智能服飾產業(yè)以及體感交互優(yōu)勢產業(yè)的發(fā)展，可以說體感交互將成為可穿戴設備不可或缺的人機交互技術。

　　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換為對應的指令，用來控制實現某些操作。隨著各項技術的成熟和傳感器的發(fā)展，手勢識別已經進入可用性階段，各類產品和解決方案也開始涌現。

　　6、觸覺交互技術

　　觸覺交互是目前可穿戴設備產業(yè)中比較新的人機交互技術，對人機之間的信息交流和溝通方式將產生深遠的影響。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，以及物體形狀等信息，都可以在觸摸中感知，人類更復雜的情感交流也可以通過觸摸實現。觸覺交互研究如何利用觸覺信息增強人與計算機和機器人的交流，其領域包括手術模擬訓練、娛樂、機器人遙控操作、產品設計、工業(yè)設計等。觸覺交互目前在沉浸式智能產品中有了一定的應用探索，將會是未來人類在虛擬現實中“真實”的感知外界的一種關鍵交互技術。

　　7、腦波交互技術

　　腦波交互也可以理解為意識控制技術，這項技術在目前已經有了一定的探索，但還沒有得到比較廣泛的應用。可以說腦波交互技術將會是可穿戴設備產業(yè)的終極交互方式，不僅構建了人與設備之間，同時也是構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，人與人之間將會達成充分的“默契”。同樣，人與設備之間也將構建出一種新的人機交互方式，這種交互方式可以說是可穿戴時代的終極交互方式。