可以监测运动和睡眠数据的手环、胸贴，动动手指头就能控制家具电器的“魔戒”，能提醒你调整坐姿的腰带，磕一下鞋跟就能为你导航的鞋子……这些以前只有科幻影视剧中才能见到的“行头”，已经越来越常见。
今年也被业界称为“智能可穿戴设备”元年，上周日开幕的深圳高交会上，智能可穿戴设备是一大亮点，被安排在最大的1号馆中心位置展示。那么，什么是智能可穿戴设备？目前已经有哪些产品问世？它面临怎样的技术瓶颈？就像智能手机一样，也许不远的将来，它们不仅会成为生活必需品，而且还会改造我们的生活模式。
终端产品
“入门级小弟”成高交会主流展品
在上周日开幕的深圳高交会上，智能可穿戴设备被划分在“人工智能”领域，展示专区位于最大展馆1号馆中心位置。包括东芝、村田制造所、三星在内的日韩厂商，以及上海和辉光电、深圳碳晶科技等国内厂商作为上游供应商，他们的部分展品也被归类在可穿戴设备领域，在相应展馆展出。
[智能手环]检测睡眠时间运动步数
在高交会1号馆专区，被公认为可穿戴设备“入门级小弟”的智能手环，成了最抢戏的产品。包括深圳广电、西莓科技、FIT BIT在内的三家公司都推出具有检测人体睡眠时间、运动步数功能的智能手环。这些手环外形相似，配有简单、低像素的显示屏，可以显示数字和时间等信息，数据可以通过蓝牙系统显示在下载了相关A PP的智能手机上。
●原理：感应摆臂翻身等动作
智能手环的主流功能是监测睡眠和运动，这两个功能通过一个内部的运动传感元件便可实现。运动传感元件，包括M E M S（微机电系统）加速度传感器、M E M S陀螺仪、电子罗盘和各种数字压力传感器等，都能感应到运动者的摆臂、翻身等幅度较大的动作。
一名智能手环展区工作人员解释，监测人体运动量时，智能手环收集到的数据其实是摆臂次数，设备系统将摆臂次数等同于跑步或走路的步数，再按照特定算法转换成能量消耗数据显示在智能手机上。
监测睡眠的原理也相似。将智能手环调整到睡眠模式后，它按照事先编好的算法，根据睡眠过程中佩戴者手臂翻动的次数和频率，来分辨佩戴者是否进入深层睡眠或浅层睡眠。“睡着时身体安稳，翻动次数少，则会被手环认定为深层睡眠”，一名深圳广电智能手环展区的工作人员说。
[智能手表]可收短信打电话上网拍照
苹果公司的A ppleWatch尚待字闺中，但高交会上，深圳本地公司生产的智能手表已经推向市场。
相比智能手环，深圳优美通讯展出的智能手表少了身体监测功能，却多出一块1 .5英寸大小的触屏屏幕，这赋予了其与智能手机相似的功能：插入SIM卡可以收发信息、拨打电话；连上WIFI后可以浏览网页、检索邮件、查看天气；也可凭借手机自带的设备软件拍照和玩简单的游戏等。
深圳西莓科技公司是另一家在高交会上推出智能手表的公司。工作人员告诉记者，西莓智能手表的功能与智能手机相似，但是他们将智能手表定位为手机的临时替代品，“用户不方便带手机时，智能手表可以作为替代。”
●原理：智能手机微缩版
从功能和硬件结构来看，智能手表像是智能手机的微缩版。但记者体验后发现，智能手表的缺点也比较明显：由于功能众多，智能手表耗电量居高不下，而受体积、重量限制，电池容量只有五六百毫安左右，工作人员介绍，智能手表只能连续使用一天。由于屏幕面积太小，像打字之类的精确操作比较困难。
[智能泳镜]戴上就能看心率速度和圈数
游泳是一项对心脏负荷要求极高的运动，一旦超出心脏负荷，就容易发生意外。智能泳镜就是帮助使用者实时监控生理数据，减少意外发生的概率，同时帮助专业运动员提高技术。在广州博冠光电技术有限公司的展位上，出现了能测试游泳者心率、速度、消耗热量、游泳圈数的泳镜，并通过镜片上的提示直接显示心率和速度。据介绍，一般的智能可穿戴设备主要在手机端显示，游泳环境比较特殊，一般的穿戴设备无法实时反馈身体机能数据。智能泳镜的数据是实时投射在泳镜内的，观测起来更便利。
●原理：塑料盒里装着感应器
在泳镜的一侧，有长约5厘米、宽4厘米的塑胶盒，里面装着陀螺仪和速度感应器，用于测试佩戴者游泳的速度，里面的心率传感器直接测试心跳。塑料盒直接卡在泳镜胶带上，显示屏和塑料盒相连，构成一个L形结构，实时显示佩戴者的心跳和速度。而脉搏、消耗热量和游泳圈数在手机A PP上显示，后台云端还可以测算出佩戴者在运动过程中的姿势是否正确。
[沉浸式头盔]置身虚拟世界接近全视角
一副“滑雪护目镜”般大小的头盔，可以将现实世界中的光线完全阻隔，让参与者的视觉感官被头盔提供的数字虚拟3D世界所占据，使人有置身虚拟世界的感觉。这就是沉浸式头盔。
在高交会上，一家名为虚拟现实的深圳公司推出能让人产生“身临其境”的全视角头盔。工作人员介绍，该头盔可以为佩戴者提供100度左右的水平视角，90度左右的垂直视角，“如果想要看虚拟现实世界中位于身体后方、头顶等部位的图像，只要佩戴者上下、前后、左右摆动头部，就能看到。”
●原理：3D画面投放在内置显示屏
“沉浸式头盔”的技术关键是将全景3D画面成功地投放在头盔内置的显示屏上。东芝公司工作人员告诉记者，“虚拟现实头盔”工作时与电脑主机相连，电脑主机输出的高清多媒体信号可以直接在显示屏、电视等终端播放，但是无法显示在头盔中。而东芝公司开发的芯片，可以将高清多媒体接口信号（H DM I）转换为移动产业处理器接口信号（MIPI），从而让全景3D画面实现在沉浸式头盔中。而头盔之所以能敏锐地捕捉佩戴者的头部动作，与头盔内置的传感器有关。
上游企业
核心技术已有成熟产品
中科院上海微系统研究所教授李铁是MEMS传感技术方面的专家，他认为，智能人机交互技术、传感器技术、柔性电子技术、先进的数据信息处理技术是支撑可穿戴设备发展的核心技术。在本届高交会上，尽管令人眼前一亮的可穿戴设备不多，但是包括日本村田制造所、上海和辉光电在内的可穿戴设备上游企业，已经在人体传感器技术、柔性电子技术方面做出成熟产品，为可穿戴设备进一步发展提供了技术和硬件支持。
「人体传感技术」能监测心跳的光传感器
体温监控：村田制造所展出一款薄型柔性温度传感器，其形状像是金属条附着在塑料薄条上。实验者用手捏著传感器一端时，传感器另一端连接的仪器显示温度快速地从室温上升到人体皮肤表面温度。工作人员介绍，该传感器误差小于0.1摄氏度。
原理：传感器的电阻值随温度而改变，通过算法可以计算出温度值。
心跳监测：村田制造所还展出一款光传感器，约1平方厘米大小，将手指尖放于其上，传感器连接的显示屏就出现代表脉搏的波形图。
原理：光传感器往血管内发射绿光照射血液，根据光强度变化来监测脉搏，这被称为光学体积描记术。
「柔性电子技术」弯弯的月亮常见，弯弯的屏幕难做
柔性显示器是指由柔软材料制成、可变形弯曲的显示装置，像纸一样薄，也被叫做“电子纸”。由于柔性显示器可变形弯曲的特性，将会大规模应用于智能可穿戴设备充当显示器。例如现在的智能手表都是用硬的显示器，而手腕是圆的，就只能放小显示器，如果显示器是软的，就可以设计为大显示器。柔性显示技术，就是让触摸屏与显示屏可以弯折的技术。一般来说，触摸屏与显示屏基材大多由玻璃和塑料制成，在足够薄的条件下可弯曲，关键在于触摸屏与显示屏上的导电材料、装置的可弯曲程度。
目前市场上的柔性显示技术主要有柔性LCD、柔性AMOLED技术，其中柔性AMOLED技术有望成为今后市场上可穿戴设备的主流显示技术，充当例如可弯曲智能手表、智能手环的屏幕。目前AMOLED面板技术主要掌握在日韩企业如三星、LG手上，本次高交会上，上海和辉光电、华星光电、京东方都研发出AMOLED屏幕，其中京东方研发出9寸柔性AMOLED屏幕。由于目前柔性AMOLED面板制作技术难度较大，良品率较低，成本较高，未实现规模量产。
Amoled屏幕：上海和辉光电展出的是有源矩阵有机发光二极体面板（AMOLED），与目前主流的LED屏幕相比，AMOLED屏幕更薄，可做成柔性屏幕。
原理：AMOLED面板与LED面板相比，少了背光源层，因此厚度可以减少0.1毫米左右，约占总厚度的1/7.而AMOLED面板的阵列玻璃层、封装玻璃层皆可以用耐高温的塑料膜代替，因此可以作为柔性屏。
应用：可符合人体曲线的柔性屏幕将极大提高可穿戴设备的佩戴舒适程度，可穿戴设备为减少功耗，需要更薄、更轻的电子元件。
困境争议
国内厂商欠缺核心硬件技术
传感系统是可穿戴设备的支柱技术。李铁告诉南都记者，目前国内可穿戴设备厂商面临的困境，首先是MEMS等硬件核心技术仍主要掌握在外国厂商手里。
实际生活中最常看到的可穿戴设备是智能手环，有人觉得这个产业似乎科技含量不高。李铁认为这只是一种假象，“这些核心技术的门槛还是比较高的。如果不高，这些核心技术早就应该是中国造。现在只是由于手机等消费电子把其中一些传感器实现了大批量、低成本生产，使人们有个错觉，认为科技含量不高。”
李铁认为，目前国内厂商不仅没有掌握核心硬件技术，关于大数据运算和处理的软件应用方面，国内厂商也没有拿出可靠、领先的产品，“目前有计算运动步数的，这个从技术上讲比较简单；也有统计睡眠质量的，但误差相对较大。”
研发适合国内人群的算法
今年9月在与记者的交流中，李铁对可穿戴设备的未来抱有乐观预期，但是现在他开始担心可穿戴设备是否会“昙花一现”。“目前众多厂家一哄而上，生产的都是同质化严重的产品，让人眼前一亮的产品不多。行业巨头谷歌公司的标志性产品googleglass占用的使用者资源比较多，但没有让使用者有较大提升，也没有达到人们的预期程度。”
深圳虽然是目前国内最大的可穿戴设备研发和生产基地，但此次高交会上，仍有国外展商毫不客气地表示，作为智能可穿戴设备重要的云端数据后台，很多国内厂家根本就不具备成熟技术。
有深圳软件公司表示，国内厂商目前最现实的是收集更多使用者数据，只有数据足够多，才能研发出最适合国内人群的算法，而不是仅仅照搬欧美人群的算法，为解决云端技术问题，目前他们已经与华为的健康云平台合作，希望提升用户数据分析能力。
数据都去哪儿了？
与新的机遇结伴而来的，是对这些敏感的健康数据去向的关注。对于担心健康服务提供者和保险者将如何使用这些数据的隐私倡导者来说，甚至伦理问题也值得忧虑。
根据法律的定义，这些数据被称为受保护健康信息（PH I），它们要求希望在数据的收集和分享过程中起到更积极作用的应用开发者遵从更加严格的标准，其严格程度远超目前大多数消费者保健应用和可穿戴技术。为了帮助开发者确保其应用符合H IPA A要求，一些新的解决方案正在出现。这些方案包括建立安全而且符合HIPAA要求的服务、存储和应用编程接口，使应用开发者以及相关IT部门能够使用通用、安全而符合规范的编程界面在系统间来回传输他们的数据。
毫无疑问，可穿戴技术的暴涨会加剧收集个人数据带来的紧张—尤其是把对生活方式的跟踪数据用作健康保险赔率以及其他类似决定的参考的想法。敏感数据的共享和保护将是最重要的问题。从开发者到保健服务及保险提供者，乃至这些设备的个人拥有者，所有的相关方都需要应对这些问题。
眼镜：谷歌公司2012年4月发布一款“拓展现实”眼镜，它可以通过声音控制拍照、视频通话、辨明方向，以及上网、处理文字信息和电邮等。
胸贴传感器：可以监测心率数据，也能监测日常的运动量等数据，在传感器应用程序中设置联系人，如果突发心脏病，传感器能马上发送数据至应用程序，再通过手机向救援人员发送位置信息。
手环：目前最常见的可穿戴智能设备，大多具有检测人体行走步数、睡眠时间等功能，也可以与智能手机互动。还有的手环设置了配合心率监测器的LED灯，一眼就能了解运动强度。
戒指：动动手指头可以控制家具电器？N FC智能戒指或许可以办到。但是在这之前，它的主要功能是透过N FC（近场通信技术）与手机交互，其内置两颗芯片，既可以锁定手机里的软件又可以当做电子名片。
卫星导航鞋：鞋内置GPS芯片、一个微控制器和一对天线。左鞋鞋头上装有一圈LED灯，形状像罗盘，能指示正确方向；右鞋鞋头也有一排LED灯，能显示当前地点距离目的地远近。出发前，需要在电脑中设计好旅行路线，用数据线将其传输至鞋中，然后同时叩击双脚鞋跟开始旅程。
头盔：有生产商开发的一款虚拟游戏头盔，外表像一副滑雪护目镜，戴上后用户会看到一个7英寸、分辨率为1200×800的显示屏，是许多虚拟现实游戏的配件。
智能服装：采用皮革和薄如蝉翼的智能箔片，配合电子学、LED灯光等技术，穿上这件衣服后，人的感情变化，如激动兴奋、羞涩、窘迫等，都会使衣服颜色产生变化，还可以根据人的行为和距离远近变换薄片透明度。
手表：Apple Watch内建“活动”与“体能训练”两个软件，前者用来统计使用者一天的活动、运动与站立时间；后者则可以设定训练目标，如时间、距离与卡路里等单位。
腰带：它有一套完整的设备和软件体系，包括一个传感器和应用软件。只要将传感器戴在腰间，它就会监控你一整天的姿势。如果你感觉到震动，那么这是在提醒你要更改成正确坐姿了。
婴儿腿环：戴在婴儿脚上，外形类似一个小红心，内置四个传感器，可以随时监控宝宝的体温、脉搏（心跳）、动作，同时还能监控室内温度、光线等环境因素。
什么是智能可穿戴设备
“智能可穿戴设备”并没有官方定义，按照业界通用说法，具有综合运用各类识别、传感、连接和云服务等交互及储存技术，以代替手持设备或其他器械，实现用户互动交互、生活娱乐、人体监测等功能的新型日常穿戴设备便可称为“智能可穿戴设备”。
在大部分智能可穿戴设备工作过程中，传感器负责捕捉用户体温、心跳，运动时摆臂、转头等物理信息，并将这些信息转化为计算机可以识别、储存的数字代码。后台计算机通过算法将信息再次转换成用户所需的信息，如运动消耗的能量、睡眠时长等。
未来可能“人机合一”
现有的智能手环、智能手机、智能手表所有功能都会被大屏智能手环集成，获取个人乃至周围环境的一切信息，并且方便地戴在手腕上，也可以像一片纸折起放入口袋，屏幕随意变大变小，成为个人信息终端、阅读器。视频眼镜的出现，有望取代显示器一切功能，并集成个人电脑功能，成为头戴式PC，相关光学透镜升级后甚至可以自动变焦，取代望远镜、近视眼镜、照相机功能。对光电设备来说，一个人只要携带有传感器的可变大屏智能手环、集多功能于一体的PC眼镜，某种程度上就可以实现“人机合一”了。
出品：南方都市报科学新闻工作室主持：冯巧
统筹：南都记者张驰
采写：南都记者 张驰 郭锐川 文婷 见习记者 陈熊海（部分资料来自果壳网）南都制图：林军明
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