可穿戴设备发展现状与问题对策

可穿戴设备又称可穿戴计算设备,是一种刚刚起步的新兴技术设备，当前的研究还未对其概念进行明确统一的界定。麻省理工学院（MIT）的媒体实验室阐述了可穿戴计算设备的概念，即融合了多媒体技术、无线传播技术、计算机科技，以日常生活中便于携带的物品形态存在的，并能够连接个人局域网，监测即时情况来帮助用户在动态过程中进行信息处理的智能化工具。陈东义教授则认为可穿戴计算设备的主要载体是人，使用方式是穿着携带，目的则是通过将设备功能与人类思维能力对应起来，实现人机交互。实际上, 可穿戴设备是计算“以人为本、人机合一”理念的产物。结合上述学者的定义，本文认为可穿戴设备即以人体所具备的自然能力为基础，并借助计算机技术、通信技术处理相应业务需求，以实现人与机器智能交互的设备。

由于可穿戴设备方便携带、交互性好，已经成为电子设备行业炙手可热的新产品，军用、商用市场潜力巨大。可穿戴设备的设计原理就是结合能源消耗的需求，并以功能模块的实现为导向，将软件、硬件、数据信息3者相互连接起来。由此，可穿戴智能化技术的成熟将促进可穿戴设备产业的发展，该技术不仅可以应用于健康医疗、休闲娱乐，还将在信息采集分析、安全隐私等方面纵横发展，所以可穿戴设备产业的发展前景十分乐观。本文就可穿戴设备的发展现状进行了分析，并根据一定标准划分其类别，总结了可穿戴设备的核心技术，剖析了当前发展中存在的问题并论述其对策，以期为可穿戴设备的未来发展提供理论支持。

一、可穿戴设备的现状

1.可穿戴设备的属性

体积小、质量轻的携带式计算器可以被看做可穿戴设备的鼻祖，其可以实现不论时间地点进行简单运算的想法。伴随计算机芯片技术、通信技术、智能交互技术的不断发展，可穿戴设备拥有了日益强大、多样化信息处理能力。可穿戴设备，顾名思义，应具备可穿戴的形态，除此之外，学界还界定其应拥有“独立的信息处理能力”以及“特定的程序或功能”这2大属性。基于上述属性，可穿戴设备的“用户体验”属性也不可被忽视，只有将可穿戴设备的使用方式融入生活，便于人体穿戴，才能有良好的用户感受。另一个重要属性就是“交互感知能力”，也就是通过芯片技术，将传感器植入可穿戴设备中，用户的行为信息和周围环境信息可被感应，进而为实现人机智能交互奠定了数据基础。

2.可穿戴设备的当前应用

根据调查研究数据显示，至21世纪中期，全球的老龄化程度将与当前发达国家的现状一致，社会老龄化问题形势严峻。基于这一背景，可穿戴设备在健康医疗方面将会有广阔的应用前景，蕴含巨大的发展潜能。当前，在健康管理领域，可穿戴设备主要是智能手表、手环、项圈这些产品，可以帮助医护人员监测佩戴者的血糖、心率、运动状态等等数据，以便于医护工作者能够及时掌握各项指标，为佩戴者制定健康管理方案，以抵御用户机体能力的变化导致的突发性疾病。就我国而言，由于环境污染、工作压力等因素，慢性病爆发的几率显著上升，患者群体基数大、治疗成本高、护理战线长等是突出问题，可穿戴健康设备的出现将有效缓解上述问题，并在一定程度上减少医患关系之间的信息非对称性。

其次，可穿戴设备还集中应用于信息娱乐领域。这方面的典型案例不胜枚举，Sony的Smart watch、谷歌眼镜（Google glass）、苹果（Apple）iWatch等，都是各大电子产品公司推出的可穿戴电子设备。这些设备通过语音识别技术、通信网络技术等实现佩戴者在社交领域、休闲娱乐方面的需要。当今社会的人群对这类设备的需求规模空前巨大，尤其受到年轻消费群体的青睐，应用前景光明。

可穿戴设备在运动健身领域也获得了广泛的关注。这类设备和医疗健康领域内的可穿戴设备有着相似之处，但存在着功能模块的差异，其主要记录用户在运动时的数据，集中对体能数据进行管理，例如计步、体脂率、心率等，可以满足佩戴者的健身需求。代表产品有NIKE的Fuelband 运动腕带，以及Fitbit研发的实现计步功能的手环Flex等。

当前，可穿戴设备还较广泛应用于安全保护领域。可穿戴设备利用内置芯片技术，监测追踪佩戴者的地理位置，并将数据传送设备终端，防止弱势群体走失，保证他们外出的安全。美国的GTX公司便和Aetrex 制鞋公司合作研发了定位鞋，在鞋子内部嵌入GPS芯片，用以保证心智不健全者的安全。

3.可穿戴设备的集中发展

2013年，可穿戴设备的发展达到了新高度。Google智能眼镜、Samsung智能手表等产品的上市也打开了互联网时代硬件创新的新局面，这些用户体验感极佳的可穿戴设备，可以作为互联网与人类之间的接口，使得人类个体成为一种智能终端，由此改变了人类的交流模式，最后也会改变人类接入互联网的方式和入口。

伴随着移动终端的迅猛发展，人类与移动设备的交互周期从传统互联网时代的以天为单位计数，发展到现在的以小时为单位计数。这一现状也将因为可穿戴设备的全面覆盖而被打破，人类和可穿戴设备的交互频率将越来越高，周期将缩短到以分、秒为单位计数。不仅交互周期愈来愈短，可穿戴设备相比移动设备更加轻便、能源消耗率更低，可以与无线终端相互连接，来完成信息的采集、输入、分析、反馈。在大数据时代，可穿戴计算设备还能扩展数据收集的方式途径，增加多样化信息采集分析的工具种类，满足数据大规模增长的需要。瑞士信贷集团的研究称，目前可穿戴设备在世界范围内拥有30亿～50亿美元的市场需求。未来一段时间内，该数字预计将翻10倍的增长，而随着国内4G网络和移动终端的全面普及，我国的可穿戴设备产业将迎来革命性的发展。

二、可穿戴设备的类别

可穿戴设备的市场规模巨大，发展前景良好，市场中也出现了功能侧重点各不相同的可穿戴产品，可谓种类繁多。然而目前，对可穿戴设备的分类还没有科学统一的标准，本文则尝试从应用类型、功能实现、数据采集处理这3大层面对可穿戴设备进行归类。

1.按照应用类型分类

可穿戴设备的应用类别各不相同，可以总结为日用型和目标型。日用型即以日常应用为主要目的，主要包括上文中提到的Google glass、Apple iWatch以及运动腕带等。目前，全球几大互联网、电子设备企业都已经跨界进入可穿戴设备的研发竞争中。目标型则是以达成特定需求为主要目的，这类型的可穿戴设备基于便携性和交互性，可以将佩戴者所反映出来的实时数据进行采集、整合并传递到处理中心，然后将处理后的信息反馈给用户，应用于健康医疗领域内的可穿戴设备就是这种类型的代表产品。

2.按照功能分类

可穿戴设备的设计原理之一就是以功能实现为核心。因此，从功能实现的角度出发，可穿戴设备可被归类为功能集成型和功能创新型。功能集成型的可穿戴设备将移动设备原来具有的功能集成起来，来实现数个传统设备的不同功能，并在此基础上进行扩展，例如苹果公司刚刚公布的iWatch产品就是把智能手机的功能集成在智能手表上，更加便于用户佩戴使用。功能创新型的设备是在某个领域内的创新工艺，将用户曾经的想法变为现实，例如，Fitbit公司的计步手环，就可以实现对用户的心率、运动距离等数据的采集。

3.按照数据采集处理方式分类

可穿戴设备对佩戴者的周围环境数据或人体实时数据进行采集后，下一步就应该将这些数据信息传递给处理中心，因此，数据采集处理方式的区别又可以作为可穿戴设备的归类标准之一。内部感应处理型可穿戴设备，就是利用智能传感技术，对佩戴者的实时数据进行采集、监测，并将这些数据与内置的数据库进行匹配分析，结果会即时反馈给用户。外部获取处理型可穿戴设备，即利用无线通信技术，借助蓝牙等接口，获取外部数据并对其进行处理，云计算则是多样化处理方式的代表技术之一。

三、可穿戴设备的核心技术

可穿戴设备具有便携性、实时性、交互性等特点，并且实现了软件、硬件、人工智能3者的结合，这就需要芯片技术、传感器技术、智能交互技术等核心技术的支撑。

1.芯片技术

芯片技术是支撑可穿戴设备的基础性技术，包括数字信号处理芯片以及中央处理器芯片等类别。目前，芯片的功能效率是限制可穿戴设备进一步发展的因素之一，因为可穿戴设备体积小，且需要长时间持续性工作，因此所嵌入的芯片必须具备较低的能耗，若芯片使用复杂的指令集来收集处理数据，那么势必影响其能耗，无法大规模投入到可穿戴设备中。例如，英特尔芯片在个人计算机时代占据了绝对的市场份额，但在移动设备广泛普及的今天就失去了其独特优势。显然英特尔也认识到了其在移动互联网时代的劣势地位，于2014年公布了其新产品Quark系列处理器，该产品的目标应用领域就是包含可穿戴设备在内的嵌入式领域。芯片技术的发展不仅有助于可穿戴设备的硬件平台建设，还将促进整个产业的协调发展。

2.传感器技术

人体传感器是可穿戴设备中的基础元件之一，主要包括生物传感器、惯性传感器、环境传感器3部分。生物传感器主要用于健康医疗以及休闲娱乐领域，可穿戴设备中嵌入这一类型的传感器可以帮助医护人员监测佩戴者的身体状况、做好病情预警工作。惯性传感器则可以用来识别方向，计算海拔等，这种类型的传感器可以使得可穿戴设备随时随地记录用户的活动数据。环境传感器则可以辅助用户了解天气状况、感应空气中的传播物质等，应对生活中常见的突发状况。可穿戴设备中的人体传感器技术就是收集人体周围的即时信息，并将这些信息录入到相应系统中，在后台进行分析比对后反馈给用户，在未来，这一技术将会覆盖更多方面的数据采集。

3.智能交互技术

智能交互技术需要语音识别技术和脑机接口技术的融合，这一技术以提升可穿戴设备的用户体验为目标，并将佩戴者与设备之间的信息交流形成一个系统的整体技术。该技术在当前可穿戴设备的应用中，还需实现人机之间的无缝对接，佩戴者所处环境需求的不同随之采用的交互方式也不同，这一想法才能得以实现。智能人机交互的过程，也有助于提升人类对可穿戴设备的操作能力，体验更好的交互感受。总而言之，可穿戴设备中的人机智能交互技术正在向界面更加直观、操作更加简单、交互方式更加自然的方向前行。

四、可穿戴设备存在的问题及对策

1.数据采集模糊，缺乏完善的反馈机制

可穿戴设备实现其各项功能的基础就是数据的自动采集，但是在这一过程中，用户无法自发排除干扰因素，那么数据采集就无法避免其模糊性。并且，在可穿戴设备整合所采集的信息后，却极有可能无法在云端实现专业的数据匹配和分析，那么针对这些数据的处理以及反馈就无法保证其准确程度，进而破坏可穿戴设备与用户之间的交流反馈机制。

改变这一现状就必须提高传感器技术的识别能力，并在数据收集时，增加人工设置排除选项的功能，进一步保证可穿戴设备采集到用户各自最需要的准确信息。此外，完善可穿戴设备的信息反馈机制，需从云端处理中心着手，实现全面的病理诊断以及个性化定制解决方案。

2.功能服务单一，用户粘性低

尽管可穿戴设备正在朝功能集成化的方向发展，但就目前而言，大多数可穿戴产品的功能目标设计较为单一，服务也主要基于软硬件。例如，计步器类的可穿戴设备，其出现时间较早却一直未得到广泛普及，主要还是归因于这些设备数据采集的单一化，并且无法将这些数据与其他身体指标结合起来分析，因此用户无法得到良好的体验，进而影响了可穿戴设备的用户粘度。

针对这一问题，可穿戴设备的设计者应该不仅关注到功能的简单集成，还应注重数据与数据之间的纽带关系，功能与功能之间的配合。成功的可穿戴设备能够将软、硬件与数据的处理分析融合起来，打造出角度全面、用户满意的服务平台，提高用户对可穿戴设备的持续性需求。

3.创新意识薄弱，同质化产品较多

由于可穿戴设备的市场潜力巨大，众多资本致力于其研发工作，与此同时，创新意识缺乏、同质化产品竞争的问题也引起关注。一方面，谷歌、苹果、微软等行业巨头为可穿戴设备产业的发展做了大量前瞻性工作，目前，市场上推出的部分可穿戴设备都是在沿用上述公司发明的基础上，调整了部分功能或设计，缺少具有突破性创新的产品；另一方面，某些功能领域的可穿戴设备层出不穷，但却无本质差别，同质化产品竞争也会影响整个产业的健康发展。

因此，对可穿戴设备的研发还需要提高创造力，注重差别化产品的设计，主要可以通过2种途径来实现：首先是目标受众的定位要明确，以满足受众的刚性需求为理念来设计可穿戴设备；其次就是推动个性化定制服务的发展，并在可穿戴设备中实现创新型功能。

4.信息安全存在隐患

可穿戴设备可以不分时间、地点、场合采集用户的数据，数据记录越多，那么用户的隐私信息泄露的可能性也越大。换言之，用户使用某种可穿戴设备的时间越长，那么设备录入的关于用户个体某一方面甚至多方面的信息就会越多，一旦泄露就可能会被他人违法利用。

可穿戴设备在进行设计时应该要建设完善的信息安全防护系统，尽量避免设备在公共场合连接陌生网络，还需提供信息验证服务。主观层面上，加强用户的隐私维护意识，培训其信息安全技能，将人为意外发生的概率降到最低；客观层面上，在可穿戴设备中内置杀毒软件，对特殊数据进行加密保护，并定期备份数据。结合这2个层面的方法，可以在一定程度上起到保护可穿戴设备中信息安全的作用。

可穿戴设备具有可穿戴形态、独立的信息处理能力以及实现特定功能3大基本属性，应用层面覆盖范围广并且产品种类繁多，其在设计研发时就需要结合能耗因素和功能实现因素进行综合考虑，学者应该致力于运用相关的先进技术来满足用户对可穿戴设备的具体需求。尽管可穿戴设备在不断发展的过程中也暴露出了种种问题，亟待研发人员去解决，但是可穿戴设备终将伴随着技术的完善而不断成熟，其功能模块会在深度、广度上全面发展。人机合一的可穿戴设备将会从根本上改变人类与互联网的连接方式，在各个领域内改变人类的生活方式， 高效便捷的智能化社会终将实现。