可穿戴計算機

可穿戴計算機

可穿戴計算機(Wearable computer)為可穿戴於身上出外進行活動的微型電子設備。此種計算機由輕巧的設備構成、利用手錶類小機械電子零件組成,達成像頭戴式顯示器(HMD)一般,使得計算機更具便攜性,目前已出現了將衣服與電腦進行結合的研究。這類技術已經開發用來支持通用或特殊目的的信息技術和媒體發展。穿戴式計算機對於除了硬體編碼邏輯需要更複雜計算支持的套用非常有用。

基本信息

發展歷史

可穿戴計算機的前身曾並不光彩。上個世紀60年代,美國賭場裡的賭客們將小型的攝像頭、對講機等機器掛在身上或放在口袋裡,以此得到同伴的信息進而在賭局中獲勝。儘管如此,它仍向人們透露了一個信息:人們已不滿足於將計算機置於桌面上的人機分離狀態,開始思考如何使人機結合得更緊密。

可穿戴計算機對人們來說其實並不陌生。楊孝宗教授說,從寬泛的概念來看,近年來為人們所熟悉的隨身碟、PDA、MP3和手機都是可穿戴計算機的一種。它們實現了可穿戴機的部分功能,隨身碟類似於可穿戴機的CF機存儲器;PDA就是一個小的掌上電腦;而MP3已經具備了處理器與存儲器,手機也是一個有處理能力的隨身佩戴的計算機。

套用領域

可穿戴式計算機起初被設計和套用到以下方面:

•行為建模

•健康中心檢測系統(health care monitoring systems)

•服務管理

•行動電話

•智慧型手機

•智慧型手錶

•電子紡織品s)

•時尚設計

•其它

今天,可穿戴式計算機仍然是活躍的研究主題,涉及用戶界面設計、虛擬現實、模式識別等等。利用可穿戴式計算技術來輔助殘疾和幫助老年人的套用正在穩步增長。

商業化

要量產穿戴式電腦有幾項技術性問題需要被克服。

硬體

顯示設備的小型化與輸入設備、省電CPU、高耐久的電源等開發。

實用技術

若只是將電腦穿戴在身上,與將迷你電腦拿著走沒太大的差別,所以需要有平常就必須把電腦戴在身上才能發揮作用的實用技術。這邊提出的提案可粗分為3大項:

提供用戶即時的情報:如道路導引、可根據人臉來記錄相關事件、提供周邊情報等。

紀錄用戶狀態:如移動記錄、健康管理等。

與外部電腦進行連結:在有工作站的環境下,可架設能讓用戶查詢該建築物中其他用戶信息的系統。

1.

提供用戶即時的情報:如道路導引、可根據人臉來記錄相關事件、提供周邊情報等。

2.

紀錄用戶狀態:如移動記錄、健康管理等。

3.

與外部電腦進行連結:在有工作站的環境下,可架設能讓用戶查詢該建築物中其他用戶信息的系統。

改進

科學家們正在想方設法改進技術,以利於可穿戴機“上身”。美國已經研製出火柴盒大小的主機,雖然只有火柴盒大小,但卻像真正的主機一樣包括了處理器、存儲器與接口。英國正在研製軟式“計算機衣服”,在袖口、衣領都裝有計算機控制開關。我國研製的眼鏡般大小的微顯示器放大效果已經達到50英寸/2米,這個概念相當於在兩米處放置一台50英寸彩電的效果。楊教授自豪地稱,這一技術國際領先,美國研製的最先進的微顯示器的放大效果也只有32英寸/2米。

楊孝宗教授介紹說,現在的可穿戴機已經做到衣服內部,使用計算機就如同穿衣服。有的可穿戴機被做到手錶、背包、戒指、發卡等人們隨身佩戴的小飾品中,佩戴這些小飾品可以幫助打檯球的人準確地測定角度與力度,告訴不會跳舞的人該怎么走舞步。有人還試圖將可穿戴機壓縮成片,將計算機晶片植入人的皮下,但由於安裝不便而放棄。

從大型機到台式機到掌上電腦,科學家正在儘可能地縮短人機之間的距離,以最終實現“零距離”。  哈工大可穿戴計算機工程中心的網路自組網的研究致力於解決可穿戴機的移動問題。可穿戴機的網是隨身走的,即使沒有網路的地方也可以與其他人聯繫,傳遞必要的信息。普通台式機上網採用TCP/IP協定的固定式網路,必須有主幹網,它的弊端在於,網路中心故障會導致所有網上機器癱瘓。穿戴機則不同,它不需要主幹網,每台機器都是自己的中心網,出現問題可以自組網路。比如說,10個身著可穿戴機的巡堤人員,可以將記錄、拍攝到的語言、文字、圖像傳到指揮中心,中心下指示後可隨時處理險情。而即使指揮中心壞掉了,也不會影響10個人之間的聯絡,他們可以再自行組網,形成一個“多跳網”,由A將信息傳到B,再由B傳到C……通過各機間的“跳”獲得信息,而且這種“跳”是在瞬間完成的,不會影響傳遞的速度。

Google Glass

2012年6月28日,谷歌通過I/O產品發布會發布了這款穿戴式IT產品。谷歌眼鏡結合了聲控、導航、照相與視頻聊天等功能,預示了未來世界可能的樣貌。一塊右眼側上方的微縮顯示屏,一個右眼外側平行放置的720p畫質攝像頭,一個位於太陽穴上放的觸摸板,以及喇叭、麥克風、陀螺儀感測器和可以支撐6小時電力的內置電池。Google在I/O大會上公開了研發多時的Google Glass,一個近似配戴眼鏡方式的輔助信息系統。儘管謝爾蓋·布林並未更多透露Google Glass的工程細節,但1500美元的2013年預訂價格,暗示了Google Glass的試驗性質,至少按照目前無線傳輸和電池系統之間的能耗關係,Google Glass還無法實現很多以往科幻小說中的諸多構想。  對於這款眼鏡,谷歌方面自然十分重視,公司多次向公眾傳達這樣一個理念:穿戴式計算將成為未來的趨勢.谷歌公司創始人謝爾蓋・布林稱,這副眼鏡改變了他的活動方式.他舉了一個例子:將自己的兒子用雙手反覆拋向空中,谷歌眼鏡可以拍照並記錄這一時刻.布林說:“用智慧型手機或照相機根本無法做到.”谷歌產品經理史蒂夫・李則表示,打造這款眼鏡的目標是提升人們的社交生活,不是炫耀技術.谷歌Project Glass團隊主管巴巴卡・帕韋茲稱,希望人們能把科技穿在身上――眼睛、耳朵和手.  《紐約時報》的專欄作者尼克・比爾頓,甚至將谷歌眼鏡與歷史上的印刷機和電影的發明相提並論,認為這一技術將改變世界.他說:“當這項技術成熟,我們就能獲得解放.可穿戴計算機將使我們擺脫緊盯4英寸螢幕的生活.我們不再需要無時無刻看著設備,相反,這些可穿戴設備會回過來看著我們.”

索尼頭戴式個人3D影院

1989年,日本著名漫畫家鳥山明在其推出的《龍珠Z》漫畫中創造了一種“戰鬥力偵測器”,這是一種像眼鏡一樣戴在頭上的東西,佩戴者可以通過目測,看出每一個人的戰鬥力數值。23年後,谷歌公司推出了一款谷歌眼鏡。雖然這款眼鏡看不出戰鬥力,但擁有主流智慧型手機的所有功能,通信、數據業務一應俱全。一百多年來,全球科技發展日新月異,科技產品從想像變為現實的例子比比皆是,而其中能大規模商用的比例並不高。谷歌眼鏡會是其中之一嗎?值得注意的是,儘管思路完全不同,老牌電子消費企業索尼也有自己的商用化頭戴式產品,而蘋果公司也在動類似的腦筋。“眾星捧月”之下,解放雙手的頭戴式設備到底離我們有多遠?其實一點都不遠。

蘋果“眼鏡”顯示器

據悉,蘋果的穿戴IT設備專利的摘要描述內容顯示,該技術將使用一到兩台顯示器,以將圖像投射到用戶眼睛當中。通常情況下,此類顯示器並不會向用戶的外圍視線播放圖像,而蘋果這項專利技術則採取了新方式,使顯示器所播放圖像不但會進入用戶視線中,而且還能夠“引導”用戶視線。這也意味著蘋果這項專利針對的是“淹沒式”設備(完全占據用戶的視線),而非谷歌智慧型眼鏡的“走動式”設備(可同時看到周圍景觀)。蘋果技術專利還談到了將兩個圖像分別投射到用戶兩隻眼睛的技術原理,稱此舉將有效解決用戶戴上設備後引起的不適,並增加圖像亮度和擴大視場。

蘋果Iwatch

如今智慧型的設備已經不局限於手機和平板電腦,由谷歌研發的Google Glass“拓展現實”眼鏡讓我們眼前一亮,隨著科技的進步,人類已經具備了之前很多科幻電影裡面才會出現的設備,近期蘋果為了叫板谷歌,也推出了一款智慧型設備,這就是由概念設計師Anders Kjellberg設計的智慧型手錶—iWatch,這款手錶內置了iOS系統,並且支持Facetime、WiFi、藍牙、Airplay等功能,同時最令人驚喜的是,iWatch支持Retina觸控螢幕,這款手錶看似和iPod nano一樣,也具備16GB的存儲空間,令人興奮的是iWatch還具備8種個性化的錶帶,讓你盡情揮灑個性。

發展前景

在可穿戴機可預見的未來里,孩子背著書包出門,父母通過孩子隨身佩戴的可穿戴機看見他所處的環境,隨時與他面對面通話;商店裡,面對琳琅滿目的商品不知所措的丈夫經由妻子的“遠程”參考後買回了滿意的商品;年邁的父母無法縱情山水,通過在旅遊勝地的兒女的眼睛“看旅遊”……雖然可穿戴機可在許多特殊任務領域得到充分利用,但人們更希望它早日進入日常生活。

楊教授說,現在使可穿戴機完全進入生活的技術還不成熟,如可穿戴機要求體積小、輕,但又要求使用時間長,現在一套可穿戴機的重量大約是5公斤,其中一半重量來自電池。在無線電通訊方面,它要求有長距離繞射能力,使電波可以繞過障礙物,同時又要求有快速度和寬頻帶,這些都是相互矛盾的。軟體方面,適用於PC機的WIN98等作業系統對於可穿戴機來說太大了,可穿戴機必須開發自己的嵌入式作業系統,總之,“當人幾乎感覺不到它的特殊存在時,可穿戴機就可以和人一起處理日常生活了。”楊教授說。

許多人認為,可穿戴計算機“無非是一個小的PC機掛在身上”,一些計算機基礎研究者對其也不以為然。楊孝宗教授卻不這么認為,“它是一個新的概念”。可穿戴機雖然看起來是穿戴在人體上工作,但並不能僅僅理解為將計算機穿在身上,在可穿戴計算工程中有11項關鍵技術,如無線自組網、System-on-Chip(一個晶片一台機)、無線通訊、嵌入式作業系統等都是當前計算機科學的難關。業內專家也曾宣稱:“任何有利於縮小人機隔閡的研究都是有生命力價值的!”正是基於這一點,國內計算機的先鋒“青年計算機科技論壇”曾專門以此為論題召開了可穿戴計算機新技術報告會。

加拿大傳媒學家麥克盧漢在上個世紀60年代就提出了“媒介是人的延伸”,今天的可穿戴計算機正在實現著人各個器官的功能,並延長著每一個功能。在穿戴計算機時代,楊孝宗教授認為,“我們要實現的就是,將人圍著計算機轉轉變為計算機圍著人轉”。

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