可穿戴计算机

可穿戴计算机（Wearable computer）为可穿戴于身上出外进行活动的微型电子设备。此种计算机由轻巧的设备构成、利用手表类小机械电子零件组成，达成像头戴式显示器（HMD）一般，使得计算机更具便携性，目前已出现了将衣服与电脑进行结合的研究。这类技术已经开发用来支持通用或特殊目的的信息技术和媒体发展。穿戴式计算机对于除了硬件编码逻辑需要更复杂计算支持的应用非常有用。

发展历史可穿戴计算机的前身曾并不光彩。上个世纪60年代，美国赌场里的赌客们将小型的摄像头、对讲机等机器挂在身上或放在口袋里，以此得到同伴的信息进而在赌局中获胜。尽管如此，它仍向人们透露了一个信息：人们已不满足于将计算机置于桌面上的人机分离状态，开始思考如何使人机结合得更紧密。

可穿戴计算机对人们来说其实并不陌生。杨孝宗教授说，从宽泛的概念来看，近年来为人们所熟悉的U盘、PDA、MP3和手机都是可穿戴计算机的一种。它们实现了可穿戴机的部分功能，U盘类似于可穿戴机的CF机存储器；PDA就是一个小的掌上电脑；而MP3已经具备了处理器与存储器，手机也是一个有处理能力的随身佩戴的计算机。1

应用领域可穿戴式计算机起初被设计和应用到以下方面：2

行为建模

健康中心检测系统（health care monitoring systems）

服务管理

移动电话

智能手机

智能手表

电子纺织品s）

时尚设计

其它

今天，可穿戴式计算机仍然是活跃的研究主题，涉及用户界面设计、虚拟现实、模式识别等等。利用可穿戴式计算技术来辅助残疾和帮助老年人的应用正在稳步增长。

商业化要量产穿戴式电脑有几项技术性问题需要被克服。

硬件显示设备的小型化与输入设备、省电CPU、高耐久的电源等开发。

实用技术若只是将电脑穿戴在身上，与将迷你电脑拿着走没太大的差别，所以需要有平常就必须把电脑戴在身上才能发挥作用的实用技术。这边提出的提案可粗分为3大项：

提供用户即时的情报：如道路导引、可根据人脸来记录相关事件、提供周边情报等。

纪录用户状态：如移动记录、健康管理等。

与外部电脑进行链接：在有工作站的环境下，可架设能让用户查询该建筑物中其他用户信息的系统。

改进科学家们正在想方设法改进技术，以利于可穿戴机“上身”。美国已经研制出火柴盒大小的主机，虽然只有火柴盒大小，但却像真正的主机一样包括了处理器、存储器与接口。英国正在研制软式“计算机衣服”，在袖口、衣领都装有计算机控制开关。我国研制的眼镜般大小的微显示器放大效果已经达到50英寸/2米，这个概念相当于在两米处放置一台50英寸彩电的效果。杨教授自豪地称，这一技术国际领先，美国研制的最先进的微显示器的放大效果也只有32英寸/2米。

杨孝宗教授介绍说，现在的可穿戴机已经做到衣服内部，使用计算机就如同穿衣服。有的可穿戴机被做到手表、背包、戒指、发卡等人们随身佩戴的小饰品中，佩戴这些小饰品可以帮助打台球的人准确地测定角度与力度，告诉不会跳舞的人该怎么走舞步。有人还试图将可穿戴机压缩成片，将计算机芯片植入人的皮下，但由于安装不便而放弃。

从大型机到台式机到掌上电脑，科学家正在尽可能地缩短人机之间的距离，以最终实现“零距离”。 哈工大可穿戴计算机工程中心的网络自组网的研究致力于解决可穿戴机的移动问题。可穿戴机的网是随身走的，即使没有网络的地方也可以与其他人联系，传递必要的信息。普通台式机上网采用TCP/IP协议的固定式网络，必须有主干网，它的弊端在于，网络中心故障会导致所有网上机器瘫痪。穿戴机则不同，它不需要主干网，每台机器都是自己的中心网，出现问题可以自组网络。比如说，10个身着可穿戴机的巡堤人员，可以将记录、拍摄到的语言、文字、图像传到指挥中心，中心下指示后可随时处理险情。而即使指挥中心坏掉了，也不会影响10个人之间的联络，他们可以再自行组网，形成一个“多跳网”，由A将信息传到B，再由B传到C……通过各机间的“跳”获得信息，而且这种“跳”是在瞬间完成的，不会影响传递的速度。

Google Glass

2012年6月28日，谷歌通过I/O产品发布会发布了这款穿戴式IT产品。谷歌眼镜结合了声控、导航、照相与视频聊天等功能，预示了未来世界可能的样貌。一块右眼侧上方的微缩显示屏，一个右眼外侧平行放置的720p画质摄像头，一个位于太阳穴上放的触摸板，以及喇叭、麦克风、陀螺仪传感器和可以支撑6小时电力的内置电池。Google在I/O大会上公开了研发多时的Google Glass，一个近似配戴眼镜方式的辅助信息系统。尽管谢尔盖·布林并未更多透露Google Glass的工程细节，但1500美元的2013年预订价格，暗示了Google Glass的试验性质，至少按照目前无线传输和电池系统之间的能耗关系，Google Glass还无法实现很多以往科幻小说中的诸多设想。 对于这款眼镜,谷歌方面自然十分重视,公司多次向公众传达这样一个理念:穿戴式计算将成为未来的趋势.谷歌公司创始人谢尔盖・布林称,这副眼镜改变了他的活动方式.他举了一个例子:将自己的儿子用双手反复抛向空中,谷歌眼镜可以拍照并记录这一时刻.布林说:“用智能手机或照相机根本无法做到.”谷歌产品经理史蒂夫・李则表示,打造这款眼镜的目标是提升人们的社交生活,不是炫耀技术.谷歌Project Glass团队主管巴巴卡・帕韦兹称,希望人们能把科技穿在身上――眼睛、耳朵和手. 《纽约时报》的专栏作者尼克・比尔顿,甚至将谷歌眼镜与历史上的印刷机和电影的发明相提并论,认为这一技术将改变世界.他说:“当这项技术成熟,我们就能获得解放.可穿戴计算机将使我们摆脱紧盯4英寸屏幕的生活.我们不再需要无时无刻看着设备,相反,这些可穿戴设备会回过来看着我们.”

索尼头戴式个人3D影院

1989年，日本著名漫画家鸟山明在其推出的《龙珠Z》漫画中创造了一种“战斗力侦测器”，这是一种像眼镜一样戴在头上的东西，佩戴者可以通过目测，看出每一个人的战斗力数值。23年后，谷歌公司推出了一款谷歌眼镜。虽然这款眼镜看不出战斗力，但拥有主流智能手机的所有功能，通信、数据业务一应俱全。一百多年来，全球科技发展日新月异，科技产品从想像变为现实的例子比比皆是，而其中能大规模商用的比例并不高。谷歌眼镜会是其中之一吗？值得注意的是，尽管思路完全不同，老牌电子消费企业索尼也有自己的商用化头戴式产品，而苹果公司也在动类似的脑筋。“众星捧月”之下，解放双手的头戴式设备到底离我们有多远？其实一点都不远。

苹果“眼镜”显示器

据悉，苹果的穿戴IT设备专利的摘要描述内容显示，该技术将使用一到两台显示器，以将图像投射到用户眼睛当中。通常情况下，此类显示器并不会向用户的外围视线播放图像，而苹果这项专利技术则采取了新方式，使显示器所播放图像不但会进入用户视线中，而且还能够“引导”用户视线。这也意味着苹果这项专利针对的是“淹没式”设备（完全占据用户的视线），而非谷歌智能眼镜的“走动式”设备（可同时看到周围景观）。苹果技术专利还谈到了将两个图像分别投射到用户两只眼睛的技术原理，称此举将有效解决用户戴上设备后引起的不适，并增加图像亮度和扩大视场。

苹果Iwatch

如今智能的设备已经不局限于手机和平板电脑，由谷歌研发的Google Glass“拓展现实”眼镜让我们眼前一亮，随着科技的进步，人类已经具备了之前很多科幻电影里面才会出现的设备，近期苹果为了叫板谷歌，也推出了一款智能设备，这就是由概念设计师Anders Kjellberg设计的智能手表—iWatch，这款手表内置了iOS系统，并且支持Facetime、WiFi、蓝牙、Airplay等功能，同时最令人惊喜的是，iWatch支持Retina触摸屏，这款手表看似和iPod nano一样，也具备16GB的存储空间，令人兴奋的是iWatch还具备8种个性化的表带，让你尽情挥洒个性。

发展前景在可穿戴机可预见的未来里，孩子背着书包出门，父母通过孩子随身佩戴的可穿戴机看见他所处的环境，随时与他面对面通话；商店里，面对琳琅满目的商品不知所措的丈夫经由妻子的“远程”参考后买回了满意的商品；年迈的父母无法纵情山水，通过在旅游胜地的儿女的眼睛“看旅游”……虽然可穿戴机可在许多特殊任务领域得到充分利用，但人们更希望它早日进入日常生活。

杨教授说，现在使可穿戴机完全进入生活的技术还不成熟，如可穿戴机要求体积小、轻，但又要求使用时间长，现在一套可穿戴机的重量大约是5公斤，其中一半重量来自电池。在无线电通讯方面，它要求有长距离绕射能力，使电波可以绕过障碍物，同时又要求有快速度和宽频带，这些都是相互矛盾的。软件方面，适用于PC机的WIN98等操作系统对于可穿戴机来说太大了，可穿戴机必须开发自己的嵌入式操作系统，总之，“当人几乎感觉不到它的特殊存在时，可穿戴机就可以和人一起处理日常生活了。”杨教授说。

许多人认为，可穿戴计算机“无非是一个小的PC机挂在身上”，一些计算机基础研究者对其也不以为然。杨孝宗教授却不这么认为，“它是一个新的概念”。可穿戴机虽然看起来是穿戴在人体上工作，但并不能仅仅理解为将计算机穿在身上，在可穿戴计算工程中有11项关键技术，如无线自组网、System-on-Chip(一个芯片一台机)、无线通讯、嵌入式操作系统等都是当前计算机科学的难关。业内专家也曾宣称：“任何有利于缩小人机隔阂的研究都是有生命力价值的！”正是基于这一点，国内计算机的先锋“青年计算机科技论坛”曾专门以此为论题召开了可穿戴计算机新技术报告会。

加拿大传媒学家麦克卢汉在上个世纪60年代就提出了“媒介是人的延伸”，今天的可穿戴计算机正在实现着人各个器官的功能，并延长着每一个功能。在穿戴计算机时代，杨孝宗教授认为，“我们要实现的就是，将人围着计算机转转变为计算机围着人转”。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所