可穿戴设备之父:穿戴设备从来不是耍酷的玩具

以谷歌眼镜的亮相启幕,近年来,由智能手环、手表、头戴显示器等领衔的各类可穿戴设备迅速“蹿红”,悄然改变我们的日常生活。

但是,在“可穿戴设备之父”、麻省理工学院人类动力学实验室主任阿莱克斯·彭特兰教授看来,现有的可穿戴设备离他的理想相差甚远。当他于30年前首次提出“可穿戴设备”这一概念并成立“可穿戴计算”项目时,他认为可穿戴技术将能在医疗健康、城市管理等领域发挥巨大的作用,而不仅仅是人们玩游戏的装备和跑步时的追踪器。

今天的热词“可穿戴设备”,在30年前还是一个闻所未闻的概念,但有一个人,却在无线网络、移动手持设备等都还没有出现的情况下,不仅设想了这样一种可穿戴技术,而且在实践中启动了名为“可穿戴计算”的项目。

谷歌眼镜 智能手环 手表 头戴

这个人就是阿莱克斯·彭特兰,麻省理工学院人类动力学实验室主任。在近30年的执教生涯中,彭特兰共培养了50多位博士,其中一半成长为该研究领域的领军人物,四分之一的人成为创业公司创始人,另有四分之一的人成为业界相关领域的中坚力量。他的实验室迄今为止共孵化出了30家高科技企业。

2011年,《福布斯》评选彭特兰为全球大数据权威,但他更广为人知的名号是“可穿戴设备之父”。后来在可穿戴设备领域声名鹊起的科学家,比如一代电子狂人史蒂夫·曼,以及谷歌眼镜的研发者萨德·斯塔那,都是彭特兰的学生。事实上,除了谷歌眼镜,彭特兰还领导了如今被日益广泛应用的人脸识别技术,以及基于GPS的定位技术。

在彭特兰自己的可穿戴设备项目中,目前最引人注目的是一款叫做社会计量标准的可穿戴设备。这个设备仅卡片大小,配备了测量佩戴者运动的传感器、捕捉声音的麦克风、检测附近同类设备的蓝牙,以及记录面对面交流的红外线传感器。在这款设备的帮助下,彭特兰可以获得丰富的信息,远远超过被观测者所说的内容本身。比如,在玩扑克时,这款设备10次中有7次可以准确判断某人是否在牌桌上耍诈;能够在5分钟内预测谈判双方谁是赢家,正确率达87%;甚至在男女的闪电约会还没开始时,就能准确预测约会是否能成功。通过在人际互动中使用社会计量标牌,彭特兰可以更加清晰地了解人们对工作是否满意,工作效率是否高效。截至2013年,已经有几十家研究机构和公司使用了该设备,其中不乏世界500强公司。

但是,作为“可穿戴设备之父”,彭特兰对当下可穿戴产品并不满意,他不止一次地在公开场合表示,自己不会佩戴任何一款可穿戴设备,因为现有的设备都没有达到他理想的标准。

在彭特兰眼里,可穿戴设备从来都不是耍酷的玩具。因为可穿戴设备的核心是获取数据,作为全球大数据权威之一,彭特兰认为,应该在医疗、金融、城市建设以及犯罪预测等多种领域,推广可穿戴设备。

比如医疗领域。未来的可穿戴设备应该可以随时监测人体状况。人们都是生了病才去医院,有时会错过最佳治疗期,如果有设备随时将人们的健康数据传送给医生,那么,就可以变病人找医生为医生找病人,而这点对普遍进入老龄化的当今社会尤其有意义。但是,现有的可穿戴设备的传感器只能获得一些简单的生理信号,甚至连获取通常的血糖指标也都无法做到。

除了早发现早治疗,可穿戴设备对医疗领域的意义还在于,可帮助医生确定疾病的类型。比如发烧,仅仅在病人来到医院后采集体温是不够的,因为发烧症状背后可能的疾病种类有4万多种,但一定时间内持续测得的人体各种数据则可以帮助医生迅速判断究竟是4万多种疾病中的哪一种。

另外,大数据分析对于传染病的监控和预防也有重要价值。比如,通过对已患流感的人的行为和位置进行监测,让大家了解到流感人群的实时分布地区,人们就可以有效规避自己与流感患者的接触,降低被感染的几率。

在金融领域,大数据的商业价值更为直观。彭兰特设想,通过分析银行卡的消费路径以及消费地点数据,连锁店运营者可以知道哪些店可以合并,哪些店需要撤销,哪些地方需要开设新店。同时,利用对消费者行为习惯的数据分析,如人们去超市的时候是不是顺道去了加油站、药店、花店等,房地产行业可根据数据来安排购物中心里哪些商店应该设在一起,哪些应该分开。

大数据对于整个城市的规划和发展更是意义重大。利用对人们出行习惯和消费行为等数据的分析,可以指导整个城市公共资源的分布;通过对犯罪地点数据的分析,能够预测出犯罪高发区,可以在这些地区部署更多的警力。

基于以上对于大数据在各个领域的应用,彭特兰总结,当前大数据最基本的核心作用是让其为激发生产力发生相应的变革,使得普通用户的生活变得更加美好。“大数据虽然是信息技术发展的必然,但是在实际应用方面,不可对其进行过于神话的应用。”而要充分应用大数据,则必然要发展可穿戴设备,因为它是数据的搜集者。“现在有很多关于怎样提高组织效率、如何治理一个城市乃至一个国家的理论,但所有的理论几乎都缺乏足够庞大的数据支持。”

困境 三大问题制约技术发展

导致可穿戴设备差强人意的原因在于目前的传感器还不够智能。在彭特兰的理想中,完美的可穿戴设备是不需要通过交流就能清楚洞察佩戴者想法的。“比如,我不需要知道我现在的脉搏数,但手环应当知道我今天过得怎么样,身体是否健康,情绪是否愉快。”

但是,三大挑战限制了可穿戴技术的突破。

一是技术挑战。可穿戴产品面临传感器、电池续航能力以及蓝牙功耗三大核心技术挑战。现在的传感器在灵敏度、精准度、体积以及有效距离等方面存在着很大缺陷。

而最大的技术梗是电池续航能力。2016年2月初,CES展会在拉斯维加斯举行,参展的可穿戴设备种类繁多,虽然造型都非常精致,但最关键的电池续航问题仍没有得到改善。Armour健身追踪器的续航时间为5天,Fossil Q Dreamer智能手环能够持续工作的时间也在5天左右。号称可持续工作1个月的卡西欧Android Wear智能手表只能够在作为电子手表使用的时候实现这个续航成绩,一旦作为智能手表使用,续航时间便降为1天左右。

移动电子医疗公司Fitbit联合创始人兼首席执行官 James Park曾在接受采访时表示,想要改善电池续航是非常困难的,锂离子电池的功率密度每年增加几个百分点是可能的,但“我们别想着电池技术能够在短期内实现巨大的飞跃”。

二是应用挑战。现在的可穿戴产品应用还非常有限,主要原因是不能提供真正所需要的信息。现在的可穿戴设备只能给出某些单一项目的数据,比如跑步步数。但是,我们需要的是这次跑步对身体健康的影响。要实现这一点,还有很长的路要走。

三是交互挑战。现在的可穿戴设备只能记录数据,却不能实现有效的设备间交互。但可穿戴设备的未来,不是仅仅测量自己,而是要测量你和其他人的互动,有了这些互动数据,我们才可以改变社交关系模式,从而改善社会效率,而这涉及软硬件多方面的基础支撑。

现实生活中,人们对可穿戴设备也有不少令人啼笑皆非的体验。曾有人在手腕上带了几款不同品牌的智能手环,然后跑步,同时自己默数步数。最后发现,手环上的数字不仅没有两个是相同的,而且没有一个是准确的。

技术的不成熟,使得现在的可穿戴产品,更像是耍酷的玩具,在实用性较差的情况下,很难在大众中普及。

一些公司也意识到这些问题。James Park最近在一次接受采访时就透露,未来他们将在设备中采用更多先进的传感器设计,从而帮助用户在提升当前可追踪数据的实际精度的同时,对更多细化指标加以获取及审视,包括利用此类设备追踪自己的血压、情绪变化乃至更多与运动成绩相关的状态数据。

但设备的提升也意味着成本的上涨,据说很多制造商已经很难从制造中获利了,于是,一种可行的途径就是以按月付费的方式向订阅用户提供高级服务以及数据。一部分企业已经这样做了。Fitbit公司的高级成员项目就向用户每年收取50美元的年费,回报是为订阅者提供为期12周的定制化健康规划、更具体的睡眠过程报告及其他相关功能。

除了技术、成本,黑客是可穿戴设备发展路上意想不到的一大障碍。随着可穿戴设备的逐步推广,黑客们开始将此类设备作为攻击目标。因为可穿戴设备通常会收集到大量简单数据,并通过蓝牙将其交付给移动应用,以供下一步处理。举例来说,通过运动追踪装置内正在运行应用收集到GPS数据,鱼叉式“钓鱼”攻击者将能够创建一封受害者很可能信任并打开的邮件。比如,如果你习惯于在跑完步后在某家咖啡馆休息一下,那么使用这类GPS数据的攻击者就能够在伪造的邮件中写道:“我觉得这东西可能是您今早在咖啡馆落下的。”并在附件中添加一个受到感染的图片文件。

对于医疗卫生、城市管理等一些特殊领域来说,数据的安全就更为紧要了。

趋势 从有形到隐形到无形

在快节奏、高效率的当代,人们总想在最短的时间内完成更多的工作,用最慵懒的姿态过最惬意的生活,可穿戴设备恰好迎合了人们的这个需求:一双皮鞋能够根据GPS 定位而自动识别道路,一副手套能直接用来打电话,比基尼能自动吸收太阳光从而为电子设备充电……人们希望,可穿戴设备可以开启现代生活智能化的新常态。

但希望要“兑现”,可穿戴设备还需大变身。

首先,可穿戴设备不等于可见设备。许多早期的可穿戴设备,或是戴在脸上,或是戴在手腕上,既“显而易见”,又实在缺乏时尚感、设计感。好的可穿戴设备应该是无形的,起码也应该是尽可能隐形的。

在这方面,传统纺织行业或许大有潜力可挖。智能服装是可穿戴设备发展的一大主要方向,一些专家甚至预言,智能服装对大众的吸引力堪比智能手机。由于服装与人体之间有着大面积的亲密接触,使得服装在发展可穿戴技术方面颇具优势。但传统看法限制了这方面的创新,因为传统认为,可穿戴技术依赖于所需微电子和光学器件的发展,而纺织品仅作为一种被动的基体,创新空间很小。事实上,为了研发出真正和生活融为一体的智能服装,必须开发与纺织品兼容的新的电源技术、基于纺织品的输入和输出系统、灵活的传感器等。这样的开发,高度依赖于多学科的研究合作,依赖于电子和纺织/服装这两个截然不同的行业间的协同创新,尽管这两个行业几乎没有沟通合作的传统,在研究和开发水平上也有很大的不同。但如果希望在不久的将来,可穿戴设备像手机一样普及,那么,电子和纺织工业之间的合作创新将至关重要。

当然,还存在一些非技术问题。例如,如何让智能服装像普通服装一样款式繁多、供人选择?而在加入了较昂贵的电子设备后,人们还能像丢弃一件过时的T恤一样丢弃一件智能服装吗?

因此,智能服装最有可能首先出现在一些对服装性能和附加功能要求高的领域,比如军事、运动、医疗等领域,以及极端环境,如消防和极地探险等。

什么时候,“可穿戴设备”变成人们的“想穿戴设备”,可穿戴技术的春天才是真正来到了。而可穿戴设备的终极未来,或许是其不再具备“可穿戴性”,因为那时,传感器已经植入了人体内,曾经的可穿戴设备成为了人体的一部分。

不只在改变生活的“可穿戴”

2012年,谷歌眼镜的亮相,开启了可穿戴设备的迅猛发展。人们惊讶于这种靠着智能识别就可以完成视频、通话、拍照、编辑短信、收发邮件的眼镜,可以完全实现手机+相机+GPS 功能化的三位一体。

此后,由智能手环、智能手表、头戴显示器等领衔的各类可穿戴设备,开始悄然改变我们的日常生活。

当我们把网络理解成一种场景,这种强化后的场景便释放出了许多新的可能:

一套潜水服,运用了针对鲨鱼感观系统的尖端技术,可以骗过鲨鱼,减少潜水员遭受鲨鱼攻击的风险;一辆可携带轮式车辆,驾驶者通过改装过的蓝牙护目镜,用大脑释放的电脉冲就能启动智能手机上的自动驾驶程序;一件袖口置入了非接触式晶片的夹克,与电子钱包相连,穿着夹克的人可以抬手一挥间完成“秒付”; 一件售价300美元的PoloTech衬衫,可以测量穿戴者的心率、呼吸深度以及平衡性等生物信息流,通过“蓝牙黑匣子”装置将数据发送至 iPhone 或者 Apple Watch应用中; 一款专门面向女性用户的 Neatamo June 手镯,能够测量当前阳光强度,并通过应用,提醒用户涂抹防晒霜……

当然,可穿戴设备最风生水起的领域还是运动健身,小米的超低价运动手环在国内获得了不俗的销量。而在国外,Apple Watch虽然希望挤占健身腕带产品的生存空间,但在过去的两个季度中,Fitbit 手环920万条的销量,依然高过同一时期苹果公司750万块智能手表的销量。据统计,2015年美国18岁及以上成年可穿戴设备用户已达3950万,其中智能手表与健身追踪装置较2014年增长了57.5%。这种增长势头预计在2016年还将继续。

有专业机构预测,到2020年,可穿戴健身设备将产生过百亿美元的市场,而去年,这一数字为33亿美元。高达三倍的增长空间将在很大程度上受到腕带类追踪产品的推动,但也将有相当一部分来自加装有各类先进可穿戴技术的智能服饰,最先采用此类产品的是各专业体育队伍。

从改善安全性、完善展示的HUD(平视显示器),到运动监测设备,美国 NFL (国家橄榄球联盟)和最火超级碗赛事,正在被可穿戴技术改变传统面貌。让游戏迷为之尖叫的 OculusRift、StriVR等虚拟现实头戴显示器,首次被达拉斯牛仔队所采用,球队通过这一可穿戴设备实现虚拟现实训练,能够更好地实现战略部署。受其启发,纽约喷气机队、亚利桑那红雀队也与 StriVR 签署了合作协议。

而在第50届超级碗发布会上,丹佛野马队的一名球员佩戴了一款智能眼镜,吸引了众多观众。这款Pivothead智能眼镜内置索尼CMOS镜头,可用于直播。显然,NFL 想通过球员的视角,提供给电视机前的观众不同以往的观赛体验。

Catapult 追踪器虽然是澳大利亚科技公司的产品,但目前已经有四分之一的NFL球队在使用它。它被置于球员的胸带上,用以监测球员的运动,帮助教练更好地了解训练情况。

GoPro运动相机拥有迷你的机身,和良好的动态视频捕捉性能,并且可以方便地安装在球员的头盔上,所以也被 NFL 球队广泛采用,以便在训练中录制视频。

同样的,肩部传感器Ze-bra,也能向安装在赛场周围的接收器发送数据,以监测球员的运动数据。

而 MC10公司开发的Biostamp可穿戴文身,不仅可以方便地追踪球员的体温、心率、运动数据,而且还几乎不存在佩戴障碍。

谷歌眼镜也被应用进超级碗比赛中,有球员通过谷歌眼镜与球场外球迷分享胜利瞬间。

除了针对运动员,也开始有公司开发观众的智能服饰,以使他们在观赛时可以掌握实时数据,更快速地理解赛场状况。

总之,打开智能手表查收短信,套上智能头箍缓解睡眠疲劳,戴上智能眼镜拍户外照片,穿上智能鞋出门暴走……类似这样的场景,已然是现实。而在移动互联网大行其道的当下,4G技术高速发展,作为智能终端的下一个热点,未来可穿戴设备的应用将更为广阔。被改变的将不仅是我们的生活,知名财经评论人士吴晓波预测,可穿戴设备在2016年、2017年的某一时间点,将以某种方式,瞬间改变我们的商业生态。