可穿戴智能設備市場和技術設計與發展

劉昕　聶桂平

摘 要：隨著科學技術的快速發展，眼鏡、手表等可穿戴設備逐漸走進人們的視線中，在各大互聯網盛會上，可穿戴設備的更新速度驚人，針對可穿戴設備在各大咨詢機構的不俗預期，本文對如今市場上可穿戴智能設備的發展現狀進行了梳理分析。并在分析能源管理、操作系統、新型顯示技術和移動芯片等高新技術的更新與發展的基礎上，預測了可穿戴智能設備對未來移動應用體系以及周邊領域的影響。

關鍵詞：可穿戴智能設備；技術設計；顯示技術；操作系統

可穿戴智能設備是指能夠直接穿在身上，或者可以將其整合到衣服或者配件上的一種便攜式裝備。可穿戴智能裝備不僅是指硬件設備，還可以是以軟件支持或者云端交互、數據交互的形式能夠為人們的生活帶來極大改變的功能。可穿戴智能設備主要是以便攜式配件的形式存在，其中配備部分計算功能，可以連接到手機或者其他終端上。當前市場上較多的可穿戴智能設備主要是以腕為支撐，包括手表和腕帶等產品在內的watch類，或者以頭部為支撐的包括眼鏡、頭盔在內的Glass類，或者以腳為支撐的包括鞋、襪子在內的shoes類，以及各種配飾、拐杖、智能服裝等非主流產品。自從2012年谷歌智能可穿戴眼鏡的問世，正式開啟了可穿戴智能設備的時代。伴隨著社會經濟的發展，科技水平的提高，可穿戴智能設備逐漸作為智能終端產業被市場所關注，并擁有廣闊的發展前景。

1 可穿戴智能設備產業鏈現狀分析

1.1 國際可穿戴設備發展現狀

2012年谷歌智能可穿戴眼鏡的問世，這一年被成為“可穿戴智能設備元年”，此后可穿戴智能設備便在市場上被一一推出，Pebble 手表、Jawbone UP 手環、三星Gear 手表、Google Glass等等產品分別承載著不同的廠家對可穿戴智能設備的理解和期冀。在各大互聯網盛會上，各大國際會展上，可穿戴智能設備一經亮相必定能吸引大量的目光，如今可穿戴智能設備也已成為受到全球各大廠家所關注和熱捧的新型科技產品。新一輪的由可穿戴智能設備掀起的高新技術的發展潮流正在傳統ICT企業和創投企業中興起。

可穿戴智能設備的市場依然由幾大企業巨頭所領導。三星更新了Galaxy Gear，新推出了Galaxy Gear2/Neo/Fit。索尼之前推出了Smart Watch2，隨后又新出了Smart Band 手環，兩者共同支撐著索尼旗下的可穿戴市場。國產品牌中興和華為也緊跟潮流，將手表和手環作為切入點，推出了自己的可穿戴智能設備。更大廠商除了爭奪以腕為支撐的可穿戴智能設備之外，還緊接著推出了以頭部為支撐的可穿戴設備，以往以頭部為支撐的可穿戴設備市場由Google Glass 牢牢霸占著，但是近幾年Eye Sight和愛普生紛紛推出了智能眼鏡，Facebook也將Oculus Rift收購，另外再加上索尼的Smart Eyeglass，LasterSeeThru以及、Pivothead Smart，這些可穿戴設備共同支撐著智能眼鏡的市場。

盡管在當前的可穿戴智能設備市場中，幾大科技巨頭牢牢占據著領導甚至是支配、控制的地位，但是并不意味著只要是科技巨頭在智能穿戴領域就一定能取得成功，讓他們在短時間內就是對智能穿戴市場進行統一是非常不現實的。但是由于高新技術的發展速度很快，而且市場也比較寬松，這使得可穿戴智能設備的未來發展具有十分便利的條件和空間。在未來，可穿戴智能設備遠遠不會局限在手表、手環和眼鏡的單一產品形態上，而是會朝著多樣性的方向發展，智能鞋、智能衣服會逐漸進行市場，而且不僅如此，在家居和車載方面可穿戴智能設備也在逐漸的涉足，例如由尼桑汽車推出的概念手表和智能眼鏡是專業應用于車輛的可穿戴智能設備，它既可以Pebble Watch與奔騰汽車一起推出了智能應用可以對車輛的靜態信息進行展示，又如在將車輛行駛中的各項信息進行整合羅列，還可以對司機的身體情況進行實時的監控。例如家居領域，GateKeeper 智能門鎖和Monbaby智能紐扣都將讓家居變得更加貼心。

在當前階段，可穿戴智能設備領域的市場還沒有得到完全的開放，因此也沒有科技企業巨頭對可穿戴智能設備領域進行壟斷。從整體上看，業內資源，包括對智能技術的掌握和對可穿戴智能設備的理解等等都還是處在比較分散的階段。出現這種現狀的原因有以下三個方面。首先，就算是科技巨頭的三星和谷歌，他們在可穿戴智能設備領域也只是推出了少量的智能手表和智能眼鏡，而且不少用戶還提出其弊端，致使在可穿戴智能設備領域并沒有一個企業龍頭來帶動發展。其次，盡管如今科學技術的發展速度很快，但是對于可穿戴智能設備的最關鍵的技術并沒有取得實質性的突破。例如谷歌智能眼鏡的散熱問題一直都沒有得到解決。三星的智能手表也一直沒有解決掉續航操控上的問題。最后，對于可穿戴智能設備確實可以給用戶帶來一定的幫助，但不是非他不可的，可穿戴智能設備并沒有不可替代性，它的發展前景并不是特別清晰。例如智能手表、智能眼鏡至今沒有推出非他不可的應用，使用戶根本就沒有形成對這些智能產品的使用習慣。

1.2 國內可穿戴智能設備發展現狀

在國內市場上，對可穿戴智能設備的研發也緊跟著國際的腳步，有許多廠家先后推出了自己的可穿戴智能設備，打響了國內可穿戴智能設備的競爭賽事。其實在國內的可穿戴智能設備領域中，各大廠家早已開始進行產品布局，在盛大推出了果殼手表，標榜自己是“第一款真正的智能手表”之后，咕咚網、映趣科技等廠商也展開了可穿戴智能設備的布局。中華酷聯作為我國智能終端的領軍企業也推出了CoolHUB 2、Talk Band B1、Grand Watch等可穿戴智能設備。另外，聯想也一度對外宣稱要在公司的發展戰略中注入可穿戴智能設備的新鮮元素，開始涉足到智能穿戴設備領域中。盡管國內對可穿戴智能設備的研發要稍晚于國際，但是實際上并沒有與國際產生多少落差，從可穿戴智能設備的種類到影響上都可以與國際持平，例如在新型交互領域中，國內推出的Baidu Eye智能眼鏡、智能手表等可穿戴智能設備足以將可穿戴智能設備的市場支撐起來，而在醫療健康領域中，國內推出的TCL智能手環、體記憶T9手環以及咕咚手環等可穿戴智能設備甚至可以與國際水平媲美。

我國在可穿戴智能設備的終端側的發展一直緊跟著國際步伐，取得了非常顯著的成績，但是在可穿戴智能設備的云側應用方面還是存在著較大的欠缺的，與國際水平存在一大段的距離。對于信息的捕捉、加工和交互是在可穿戴智能設備這樣的一個前端設備中進行完成的，可以使信息的互聯共享速度得到加快。但是將信息進行處理進一步的分析、處理和升華是需要在云端完成的。將可穿戴智能設備的云側應用進行開放是完成可穿戴設備智能化的基礎。可穿戴智能設備并不僅僅是指將硬件穿戴在身上，更是通過軟件支持或者云端交互、數據交互的形式與用戶建立起聯系，從而提供智能化的服務的。商業模式、云側應用以及硬件這三方面成為對硬件進行變革的重點，因此我國在研發可穿戴智能設備時不能僅僅將目光停留在硬件終端側，還應該重視對云側應用的開發。

1.3 智能穿戴類設備的市場預期

新一輪的計算革命隨著智能手機的普及逐漸到來，無論是研究機構、生產廠商還是投資者和消費者都對可穿戴智能設備的發展投注了較多的期冀。根據有關部分的調查預測顯示，在未來的2到3年之間，目前30到50億美元的可穿戴智能設備技術市場的規模將會增加10被，擴大到300到500億美元，在未來的3到5年間，可穿戴智能設備的終端復合增速會達到50%以上。對于我國國內市場而言，在2013年我國可穿戴智能設備的市場規模已經達到了203億元，預計在未來2到3年內，市場規模將會超過100億元，可穿戴智能設備的出貨量也會出現直線上升，達到4000多萬臺。

Facebook在去年以20 億美元的價格將O culus VR收到門下。現階段蘋果公司與Beats Electronics 公司也在商討收購事宜，預計以32億元將Beats Electronics 公司收購。如果收購成功的話，這次收購將會是蘋果公司歷史上開出的最高的收購價格。在市場研究公司FactSet公布的十大現金充裕的公司中，科技公司占據了一半江山，分別有蘋果、谷歌、微軟、Oracle和思科，他們加起來的現金可達到2450億美元。需要說明的是，這五家公司都對可穿戴智能設備表現出了強烈的興趣與參與熱情。

目前，可穿戴智能設備主要應用于醫療保健、信息娛樂、工業軍事以及健身等領域，但是隨著智能技術的發展，可穿戴智能設備的應用范圍將會逐漸擴大。根據相關報告顯示，已經有超過1500萬件的可穿戴智能設備被投向市場，而且可穿戴智能設備的種類的增長速度十分迅速，到2016年可穿戴智能設備的出貨增長率會達到550%以上。而且可穿戴智能設備的體積會越來越小，攜帶越來越便捷，其功耗也會越來越低，可穿戴智能設備很有可能成為能夠連接一切的樞紐。

2 可穿戴智能設備技術的發展趨勢

可穿戴智能設備為了滿足現實世界和虛擬世界之間的映射需要，常常針對計算、能源、交互與感知方面進行不斷的創新變革。但是要想真正滿足映射需要，實現真正意義上的智能穿戴，必須將多項技術進行整合，其中涵蓋的技術包括系統軟件、傳感器、芯片、電池、存儲以及顯示等，還需要將這些技術進行革新，將他們升級為超微型傳感器技術、具備輕薄化特點的大容量電池技術、新型顯示技術、以及交互技術、能夠和周邊的設備進行無縫互通的通信協議等等。只有在操作系統、能源系統、顯示技術和移動芯片等方面實現關鍵技術的突破才能夠真正實現穿戴設備的智能化。

2.1 可穿戴智能設備的操作系統

當前，可穿戴智能設備的操作系統由三種不同的技術路線構成了不同的生態體系，正在朝著多元化的方向發展。這三種技術路線分別是：第一種，主要服務于功能相對簡單的可穿戴智能設備的嵌入式操作系統，這類操作系統由于任務簡單一、功耗小的特點，常被應用在只能手環或者Pebble智能手表上。第二種，對已有智能手機操作系統的裁剪。這種操作系統主要是在手機操作系統耗電量大，3D和視頻加速等功能在運行時對系統資源占用量過大時對操作系統進行的裁剪優化，其目的是實現可穿戴智能設備的輕量化。如今市場上多數的可穿戴智能手邊就是在裁剪Android系統，使其符合應用適配之后來實現使用的。第三種，是向可穿戴智能設備提供功能支持以滿足設備的應用場景而進行的對可穿戴智能設備的專有系統進行的開發。例如提供健康與運動的特色接口、提供全新的交互界面等等。當下市場中新推出的Android Wear就是對應用生態和多屏交互所進行的修訂。它的推出，不僅可以提供特色接口、提供交互界面、進行數據分析，更能夠整合整個生態系統，將虛擬世界向現實世界推進。

2.2 可穿戴智能設備的能源管理

可穿戴智能設備的能源問題一直是制約其功能性發揮的一個重要因素，對于能源問題的解決，最好的辦法就是開源節流，通過對操作系統的優化可以達到節流的目的之外，本文重點講述以下通過無線充電等新技術的應用而達到開源目的解決方案。

采用無線充電技術解決可穿戴智能設備的能源問題的代表性企業主要是蘋果和MOTO。蘋果利用的是近場磁共振技術，通過這項技術可以建立起1到3米的充電范圍，如果可穿戴智能設備正好支持這項技術的話就可以隨時進入到這個充電范圍里進行無線充電。因為這項技術并不利用電場，只是通過磁場的共振來實現能力之間的傳輸，因此對人體的輻射傷害相對較小。MOTO也采用了相類似的無線充電技術，充電范圍并不局限在極近的范圍內，可以對可穿戴智能設備進行實時供電，同樣實現了開源的目的。

除了采用無線充電技術之外，解決可穿戴智能設備的能源問題的有效辦法還包括利用柔性技術是電池的空間利用率得到提高，或者利用快速充電技術縮短充電時間使電池的使用間隙降低，從而增強可穿戴智能設備的續航能力。當前可穿戴智能設備市場中LG、三星和索尼等公司都在這方面做得比較出色。

2.3 可穿戴智能設備的屏幕

對可穿戴智能設備的使用與發展起到最關鍵的影響作用的技術是新型顯示技術，當前可穿戴智能設備的顯示技術主要是OLED技術和LCoS技術。OLED技術主要在智能手表等小屏領域應用的比較多，但是利用OLED技術突出的一個問題就是由于相應的技術門檻比較低，導致大量智能手表廠商紛紛采用此項技術，使得生產出來的手表大多長著同一副模樣，在產品的外觀和識別性方面還比較欠缺。而OLED技術主要適用于以頭部為支撐的可穿戴智能設備等需要增強顯示的應用領域內，由于自身反應速度迅速、有較高的對比度和亮度，不僅分辨率高而且驅動低功耗的特點，使得越來越多的廠商開始選擇OLED技術作為可穿戴智能設備的顯示技術，但是它依舊存在著一些弊端，例如標準相對不統一，技術投資大等等。隨著科學技術的更新發展，新型的顯示技術在今年將很有可能取得實質性的突破。LG和三星企業已經率先開始使用柔性屏幕，國內的映趣科技緊隨其后。柔性屏幕是當前最先進的新型顯示技術，利用這項技術可以改變產品的形態，使用戶更加樂于接受，而且產品形態的改變還會導致產品定位的改變，這樣一來將徹底改變可穿戴智能設備淪為裁剪版或者“縮水”的智能手機的命運。柔性彎曲顯示技術還可以智能手表面積不足的問題得到改善，而且與眾不同的顯示屏也會為可穿戴智能設備的外觀加分，使外觀設計更加具有親和力，提高用戶和市場的接受度。

2.4 可穿戴智能設備的移動芯片

可穿戴智能設備的移動芯片可以說是可穿戴智能設備的心臟，是至關重要的組成部分，如今除了智能手機和平板電腦之外，可穿戴智能設備的移動芯片正在向其他更多的智能硬件領域進行快速的滲透。由于對應用兼容和操作系統是否匹配等問題的考慮，再加上和智能手機擁有相同的架構，因此可穿戴智能設備為了滿足新型的交互需求，廠商往往會選擇對已經成熟的移動芯片進行進一步的研發，例如三星手表盒谷歌眼鏡等等。但是實際上可穿戴智能設備需要的是功耗低、集成度高的差異化特性，如果只是單純地在已有的移動芯片產品的基礎上進行研發的話，很難滿足可穿戴智能設備的實際需要，因此廠商應該依據實際的可穿戴智能設備設計相對應的移動芯片，推出更合適可穿戴智能設備的芯片產品。英特爾公司已經將可穿戴智能設備的原型的參考設計公眾與市場之上，也公布了在超低功耗Quark處理器的基礎之上推出的Edison超微型計算機，除此之外還有博通的無線連接平臺WICED、君正的JZ4775和獨家節電OS平臺 Newton 打造的可穿戴智能設備平臺等等，它們都將新創企業的開發門檻進行有效的降低。而且伴隨著可穿戴智能設備的發展，其在智能終端市場上的受關注程度也越來越高，使得開源智能硬件也逐漸興起，迎來難得的發展契機，若將移動芯片和其他智能硬件相結合，可以在在物聯網的創新應用方面提供無限的可能，將會對物聯網的發展、智能終端產業的發展乃至整個集成電路的發展都起到強有力的推動作用。

3 結語

可穿戴智能設備是移動終端產業中的必不可少的組成部分，也是推動產業發展的一股強有力的促進力量，它的興起和發展將在一定程度上決定著移動應用體系是否足夠繁榮。可穿戴智能設備可以理解為將用戶與互聯網之間相連接的一個入口和橋梁，可穿戴智能設備的使用可以為應用創造出更多的數據、場景甚至能力。利用可穿戴智能設備不僅可以幫助用戶對信息進行捕捉和加工，以提高用戶的決策準確性，而且可以使用戶在將可穿戴智能設備和各種終端箱融合的過程中，讓信息的傳遞、互聯和共享的速度加快，實現更加直接便捷的信息交互。同時還改變了用戶的行為模式，提高了行動效率。當前階段，國內外也都在積極建立可穿戴智能設備的新型應用生態模式。

可穿戴智能設備與其他周邊領域的聯系也是十分密切的，在自身發展的同時，也在不斷的改變與變革者周圍的傳統的行業。例如將可穿戴智能設備與車載系統相融合之后，將會促進可以實時監控司機的身體狀態，并對車輛的具體信息進行展示的智能設備的興起與發展。例如由尼桑汽車推出的概念手表和智能眼鏡是專業應用于車輛的可穿戴智能設備，它既可以Pebble Watch與奔騰汽車一起推出了智能應用可以對車輛的靜態信息進行展示，又如在將車輛行駛中的各項信息進行整合羅列，還可以對司機的身體情況進行實時的監控。另外，可穿戴智能設備的發展還將幫助傳統的終端走向智能化的道路，與開源硬件相結合，進行一場智能終端的革命。開源硬件一般會選擇C2B的方式，這種方式是消費者針對企業而言的，可以在設計到產品實現快速轉換的基礎上使生產成本和開發風險都得到大大降低，可以更好的幫助硬件復興。C2B方式已經吸引了包括微軟、谷歌以及一大批創意團隊在內的企業去競相布局自己的基礎軟硬件技術平臺。另外可穿戴智能設備還在進一步增強物聯網和互聯網之間的關系，使二者加速進行深度的融合。特別是在醫療健康領域內，運動腕帶、手環、血壓儀等可穿戴智能設備都是將監控預防作為目的，強調對受眾實行主動健康管理，而不是以往的被動的對疾病進行治療，從而提高了用戶的生活質量，也帶動了醫療健康領域發展理念的變革。

可穿戴智能設備還處于剛剛興起的階段，其未來的發展潛力是巨大的，擁有廣闊的發展前景，它的發展將會使整個終端產業邁上一個發展的新高度，一是可穿戴智能設備憑借其可與人體進行實時接觸的特點，可以為用戶提供更加全面的體檢與預警服務，既提高了醫療資源的使用效率，又使用戶的健康需求得到了滿足。而是隨著可穿戴智能設備產業鏈的完善，操作系統、能源系統、顯示技術等關鍵技術都將得到進一步的創新與進步，可穿戴智能設備的生態也會得到改善。

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