可穿戴技术设备面面观

文/冯宪(上海市服装研究所高级工程师) 编辑/维悌

可穿戴技术设备面面观

文/冯宪(上海市服装研究所高级工程师) 编辑/维悌

2015年，随着苹果公司推出具有智能手机和GPS定位功能的手表后，可穿戴技术设备一词又红火起来，人们对它的关注度进一步提升。可穿戴技术设备的出现是科技进步的一种表现，也是人们渴望无限接近以计算机网络为代表的现代科技成果，让自己能随时随地、方便地使用或享受这些设备的愿望变为现实。20世纪80年代初出现的“随身听”（Walkman）以及后来出现的MP3、MP4，可以算作是可穿戴技术设备在人们日常生活中的最初形态。而随着2012年谷歌智能化眼镜的推出，可穿戴技术设备因进一步提高了与计算机网络对接的功能，从而引起人们更大的兴趣。

可穿戴技术设备是以可以通过穿戴的方式近体运用相关计算机信息技术为特征的，而可穿戴计算技术的提出至今已有20年了，且最初主要考虑在军事领域运用。据中国可穿戴技术领域开拓者之一、电子科技大学移动计算中心主任陈东义教授介绍，早在1995年，美国先进国防研究所在展望未来10年发展时，就明确提出了可穿戴计算技术的概念。随后，美国军方提出研发“数字士兵”装备的要求，军用可穿戴设备便得以问世。如美军士兵系统研究中心研制了一种用于侦察、突袭等特种兵的头盔，上面装配了GPS定位系统、夜视目镜，头盔左侧上方还装有一个微型电视摄像机，在右眼前面固定有一个微型电脑屏幕，与系于腰带右侧的一个计算机键盘结合，侦察兵不需说话，通过键盘输入，即可利用导航卫星、通讯卫星或战地监控系统网络将侦查到的情况以图像形式直接传送至指挥中心。1997年，美国麻省理工学院和卡耐基梅隆大学发起了第一届可穿戴计算技术大会，此后又连续举办了19届，逐步把可穿戴计算技术引入民用领域。2010年苹果公司CEO乔布斯宣布成立第一个可穿戴计算技术实验室，并成立7个秘密研究小组，标志着科技企业开始进军可穿戴技术设备研发领域，为它的进一步发展注入动力，直至谷歌眼镜和苹果手表问世。

其实，若仔细分析，会发现现有的可穿戴技术设备基本分为两种类型。

一类叫作可穿着技术设备，这种设备与服装有一定关联度。具体实例有：荷兰乌得勒支艺术学院的大学生埃里克设计的电脑牛仔裤，其在裤子的大腿部位装有无线蓝牙键盘，后兜里放有鼠标，膝盖上装有话筒，可以及时地娱乐、上网。美国ThinkGeek网络零售商网站于2009年下半年推出一款圆领T恤。这款T恤的前胸部位印着一把吉他，吉他琴脖上每一个音阶按键与琴弦都对应着现实中吉他的和弦，琴弦和音阶下都埋有电磁感应装置。通过一块特别的磁拨片就能像真正的电吉他一样弹奏。穿上这款T恤便可以独自演奏，非常容易上手，能满足音乐爱好者和吉他演奏者的需求。美国加州大学工程学家约瑟夫•旺和同事研制的可监控健康指标的内衣，通过把一排碳电极传感器印在男士内衣上，通过与皮肤接触，能够不间断地记录人体的某些指标，如血压和心率等，该产品在医学上可以应用于远程掌握病人的身体状况，还可以用于监控运动员和军人的精神压力、身体健康状态以及用药的副作用，并可用于记录驾驶员血液中的乙醇含量。由微软研究所与美国罗切斯特大学、英国南安普顿大学的研究人员将一种名为“EmoTree”的应用感应记录仪安置在文胸内，合作研发了智能文胸。穿戴这种文胸，通过与身体接触，能够有效地监测并收集与情绪有关的饮食数据，以此来分析穿戴者的情绪与感觉，从而有助于穿用者控制进食欲望，加强自我保健。

另一类叫作可佩戴技术设备，这类设备与服装并没有直接关联。如智能作战头盔、谷歌眼镜、智能手环、苹果手机等，它们都是一种单独使用，即能够满足人体感官即时性需要的物品。还有用于监控监外服刑犯人的“电子脚镣”，也属于此类设备。近期据《解放日报》报道，随着我国北斗卫星高精度定位系统的不断完善，一种被称之为“北斗找找”的可佩戴技术设备已经研制成功。它的体积只有火柴盒般大小，是目前最迷你的一种北斗定位系统的终端产品。它可以扣在皮带上使用，也可以串上挂绳作为挂件使用，老人与小孩外出时都可佩戴。当这种设备处于开启及工作状态时，家人通过手机中的“平安北斗”APP模式就可与之联通，而且还能实现“一对多”的联通，以便及时了解掌握相关对象所处的地点和位置，防止老人与小孩走失现象发生。该设备还可以通过设置“电子化围栏”功能，将一些诸如网吧、酒吧等成人出入场所“圈”起来，当佩戴者进入这些场所，设备会及时发出警告信号，阻止未成年人进入。而对于一些失智老人，也可以采取“电子化围栏”功能，预先设置活动范围，减少走失概率。该佩戴设备还具有SOS求救和实音发送功能，当佩戴者按下设备上的特定按键，发出求救信号时，家人通过开启“拨通”功能键，便可远程收集到现场5秒钟内的语音及其他声音信号。

当下，可穿戴技术设备仍有一个需要完善的过程。不管是可穿着技术设备和可佩戴技术设备，都必须在轻质、柔性、易贴身使用等方面做得更好。此外，可穿着技术设备的完善重点在于设备在与人体亲密接触时要不断提高抗磨擦性能，抗日晒雨淋等自然现象的带来的损耗，抗水浸、洗涤剂侵蚀以及抗滚动、搓揉等物理机械手段造成的损耗，不断提高其灵敏性、准确性及持久使用寿命；而可佩戴技术设备的完善重点在于必须匹配类似于服装那样轻质、柔性、易贴身使用的动力来源。以苹果手表为例，据称一次充电后，它的有效使用时间只有几个小时，需要随时不断补充动力，而各类“充电宝”毕竟属于硬物质，贴身携带仍有诸多不便。现在，如何利用贴身穿着的服装“就近”为各类可佩戴技术设备提供“续航”能力，已经成为可穿戴技术设备研发的一个新的“热点”。研发的关键在于如何把普通服装变为具有“生能、蓄能”及可以“输能”的特殊供能型服装，来与那些可佩戴技术设备配套。

在这方面，国外已有了一些令人兴奋并可期待的成果。如澳大利亚科研人员设计了一种能够从人体获得能量的衣服。这种外衣利用新型装置把人体热能及运动后产生的振动能转换成电能，并由先进的传导布料将把这种电能导入灵活设置的柔性电池，再通过适当的输出端释放电能，供诸如MP3播放器等随身携带的电子设备使用，并有助于延长这些随身携带设备电池的续航时间。同样，两名立陶宛设计师设计了一种名为Dance pants的运动音乐服装。每当你穿着这款服装跑步时，腿部的运动就能使位于脚踝处的动力系统不断产生电力，给音乐播放器供电，令你在运动时可欣赏到美妙的音乐。再如来自《中国服装网》的消息称，一个来自韩国和澳大利亚的研究团队研制出一种可充电的布料。该团队在这种布料中，加入了摩擦纳米发电机和两层布料，一层为银材料，另一层为硅胶和银材料。两层材料产生摩擦之后能产生静电，从而得到电能。四片布料两两叠放，用手指按压般大小的压力按它，布料就产生了平均为 170 伏特的电能，这种布料已被证明充放电寿命达到了12 000次。虽然这项研发成果还处在初期，只做到了为LED 灯、电子车钥匙等对电量要求较小的设备进行充电，但如果能够解决提高充电效率问题，不排除未来可以给诸如智能手环、手表等可佩戴技术设备充电的可能。

可以预言，凸显智能化功能、强化与供能型服装的融合度、提高使用寿命、保持精准性等是可穿戴技术设备今后可持续发展的重要保证。只有把这些创新性要求做到位，可穿戴技术设备使用的有效性以及满足人类需求、造福人类的功能才能不断拓展与放大。