从移动到穿戴:探讨可穿戴概念、技术与应用
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摘要: 可穿戴计算是一种新颖的计算模式,已被视为下一代计算发展的主流。将尝试与业界同仁共同探讨可穿戴计算领域的一些热点问题,如概念、技术、趋势,涉及可穿戴属性、模式,可穿戴电子,蓝领计算等,以期抛砖引玉之功效,为可穿戴研究和产业化健康发展助力。
可穿戴计算是目前信息领域的研究热点,最早发源于美国麻省理工学院。可穿戴研究出现过2 次热潮。1996 年7 月,美国DARPA 举办了“wearable in 2005”; 1996 年,波音公司在美国西雅图主办了第二次可穿戴计算研讨会;1997 年10月,在美国马萨诸塞州的坎布里奇, IEEE 计算机学会主办了第一届国际可穿戴计算机学术会议( ISWC) 。这三次会议代表了第一波可穿戴计算研究热潮,刚好与互联网热潮同期,以突出研究为特征。2012 年,谷歌推出智能眼镜,其引爆的可穿戴计算( 或智能穿戴) 热点触发了第二波全球可穿戴技术热潮。2014 年初,在美国举行的国际消费性电子展览会( CES) 则进一步将可穿戴计算热推向高潮,业界对于可穿戴技术的研究更加丰富,各式可穿戴产品层出不穷,井喷一样地冲击到IT 产业和应用的各个领域。自此,可穿戴技术相关的研发、产品、产业、会展、论坛的热浪不断袭来。
1 概念
由Google 引发的第二次可穿戴计算技术研究热潮源自企业和市场。和其他热点研究领域不同,该研究热潮并非由学科专家发起,而是由企业和市场发起。目前普遍存在对可穿戴计算认识不到位的情况,对其定位和实际意义认识不足,容易导致跟风研究的情况。可穿戴计算的发展同计算的发展息息相关,而从人类的发展可以看到计算的发展。
人类发展的一个最重要的标志性事件是人的直立。人的直立是由于使用工具,这是对人类发展最大的促进因素。当今时代,手机正在突破传统模式向更加智能化方向发展。由于手机、互联网的应用,使人“趴”下去,而可穿戴计算使人再次“直立”。从使人第二次直立的工具的角度来认识可穿戴计算,它就代表人类的第二次进化。这是一个了不起的事情( 图1) 。
图1 可穿戴使人二次“直立”
为什么谈到人的第二次进化? 这就要谈到人们一直担忧的一个问题: 机器人会不会战胜生物人,人工智能可能会超过人的智能吗? 如何认识人类的第二次发展和可穿戴的地位?可穿戴计算定义: 可穿戴计算是“以人为本,人机合一”这一理念的必然产物,在这种计算模式下衍生出一类可穿戴、个性化、多样性、新形态的个人移动计算终端( 智能眼镜、目镜、手镯、手表、腰包、腰带、鞋和服装) 。可穿戴计算( wearable compuTIng) 模式强调以自然的穿戴形式提供计算功能,弱化机器的概念。它首先体现了以人为本,即“围着人转”的思想; 其次是人与机器融为一体,人机合一。它同时体现了为人服务,以人为中心的研究思路,代表了未来研究的方向。
著名的Steve Mann 认为,可穿戴计算应具有3种使用模式和6 个属性定义:
1) 使用模式: 持续辅助( constant assistant) ;增强( augmenttaTIon) ; 介入( mediaTIon) 。2) 属性: 非独占性( unmonopolizing) ; 无束缚性( unrestricTIve ) ; 可观性( observable ) ; 可控性( controllable) ; 主动关注( attentive proactively) ; 表达交流能力( communicative) 。
从生物人和机器人角度来划分,可穿戴促成的是混合人( 即人- 机人) 。可穿戴计算带来了人-机关系的变革,促成了人- 机紧密结合( inextricably intertwined) 与协同( synergy) 的新型关系,这是一种“人- 机共生( symbiosis) ”的形式,最终将向“电子人”( cyborg,一种人机混合体) 演进。可穿戴计算促成的“人机协同”与“增强”计算模式可实现对用户自然、持续的感知与增强。
目前人工智能领域的研究尚未跳出一个框架,即模仿人类大脑工作。实际上,另一类智能不一定要模仿大脑,因为人的智能是有限的,人的感知是有限的,人的体能也是有限的。如果从计算的角度来发展一种智能,那么仿人只是其中一条途径( 即artificial intelligence) 。可穿戴计算技术对此的解决思路是从“模仿人类”( simulation) 的方式转变为“增强人类”( augmentation) 。这种“增强智能”( augmented intelligence) 是人类智能和机器智能的混合物,比如大家熟悉的钢铁侠。钢铁侠把人“包裹”住,使人具有机器的智能、体能和感能。Augmentation 从提升人的智能、体能和感能3种能力来研究可穿戴计算,是未来颠覆性的革新技术。
2 研究趋势
随着芯片和传感器的超微型化、轻量化、廉价化,可穿戴计算的普及逐渐成为可能。移动计算正在从口袋和手持转向手腕、手指、头部、腰部和脚部的穿戴,见图2。可穿戴产品在眼部、头部、手部、脚步、腰部的示例见图3。
图2 可穿戴在人体的分布
图3 可穿戴产品示例
可穿戴计算不能称为设备,这是倡导的一种观点。之所以说可穿戴计算不该笼统称为设备,理由大致如下:
1) 形态上不是设备。可穿戴产品在形态上是普通的饰物、衣物、鞋帽,而设备通常形态较大,需要由人手动操作。
2) 理念上不是设备。可穿戴追求的是设备和机器从我们的视线中消失,它编入了我们的鞋子、衣服、眼镜、首饰,融入衣物和饰物之中,追求电子元件隐蔽性( unobtrusive) 。在操作方面,它解放我们的双手( hand-free) ,追求自然交互,而不是操作设备。
3) 定义上不是设备。设备( equipment) 的定义为“通常是一群中、大型的机具器材集合体,皆无法拿在手上操作而必须有固定的台座,使用电源之类动力运作而非人力”。
4) 在英文术语中,可穿戴没有“设备”一词( smart device,smart gadget,smart jewelry,smart glass, smart shoe,smart accessories) 。形态较大的可穿戴产品称为device ( 小型装备) ,但不称为equipment( 设备) 。