可穿戴计算技术及其应用的新发展
图3 依次为柔性触摸显式、可穿戴投影显示和头戴音视觉显示
2.3 老年人生活辅助
可穿戴计算从诞生之日起，其目的之一便是人体局部功能增强与辅助，伴随着随着社会老龄化问题的日益突出，老年人的生活辅助特别是够长期在自己熟悉的环境中尽可能长时间有尊严的生活，已经成为一个国际上的研究重点，欧盟耗资4 000多万欧元开展了WearIT@work[7]项目，于2009年结束，历时5年，以及第七框架支持的AAL JP项目(总经费7亿欧元，2008～2013年)将可穿戴计算支持的AAL(ambient assisted living)作为核心研究内容之一，在此基础上典型的应用包括智能家居[15]、老年人日常活动监测及跌倒报警等。
3.1 可穿戴计算系统的摩擦性、耐受性和排异性
由于人和可穿戴系统或装置在物理空间上的贴近，使人更容易受到一些来自于不合理性人因设计(如尺寸、形态、重量、材料、穿戴部位)等方面的负面影响，从而引起摩擦性和耐受性问题;此外，系统运作时会产生一定的辐射、热量、噪声、振动等，这也可能引发耐受性问题，造成恶劣的用户体验(如clumsy和obstructive等)[16]，另外潜意识的抗拒和排斥，对于植入式电子装置而言则存在排异性问题。这些因素使得传统的基于静态模型的人因分析[17]方法不能很好地适应可穿戴性研究问题，需要构建适合可穿戴计算的新形态基础平台结构、开发新型传感电路材料、分析研究典型任务场景等动态评估模型，以解决可穿戴计算的可用性问题。图4所示为荷兰Xsens Technologies公司的MVN BIOMECH系统，可用于穿戴性及舒适性评估。
图4 运动状态下的可穿戴性问题及舒适性评估
3.2 人体供电模式
可穿戴计算系统作为一种移动终端，电源是保障“续航能力”和可穿戴性的关键，目前主要采取低功耗设计及配置高性能电池等相关的供电方法。但这至今仍是一个挑战性的课题，行走发电、基于衣物的太阳能发电、基于织物的柔性平面电池等都是重要的发展方向，最近《Narure》上QIN，Y等人撰文，称可采取一种特殊纤维织物，使得人们的日常活动中，纤维互相摩擦产生电能为便携设备供电[18]。
3.3 可穿戴群体智能与社区
在可穿戴计算的感知增强、智能增强、体能增强和环境增强支持下，使得人能够更加积极和理性的参与社会化组织的合作和竞争关系中去，引发更大量和频繁的“人—人”、“人—群组”和“群组—环境”非线性相互作用，将促进具有典型“整体涌现性”、“自发性”和“自下而上”特征的可穿戴群体智能(wearable based swarm intelligent)的出现。因此探索该智能形式影响下新形态的社会组织方式和结构，研究实现个人行为识别和挖掘、人机闭环中的信息增益策略，维护可穿戴群体智能的涌现性基础;研究基于可穿戴社区等创新组织结构，构建复杂适应系统，提高复杂任务执行能力和开放环境应对能力等具有重要的现实意义。如英国兰卡斯特大学Gerd Kortuem等人提出的可穿戴社区[19]概念等，如图5所示。
图5 可穿戴社区模式下的“人—人”、“人—群组”交互协同
3.4 身体传感网络及可穿戴传感系统
身体传感网络与可穿戴传感系统，是可穿戴计算领域的重要研究方向，主要支持对人的感知能力的增强、环境增强、个人参数获取和自然人机交互，这需要从底层建立支持富传感特征的可穿戴计算体系构架和网络。目前在身体传感网络(body sensor network和body area network)研究领域，很多研究依赖于IEEE 802.15.4/Zigbee，IEEE 802.11，Bluetooth，GPRS和ANT等标准来连接感知各种人体生理和行为状态的微节点，组建身体域内(intrabody)和身体域外(out-body)的数据通信网络[20]。国际BSN通信标准IEEE 802.15.6也正在制定中。面对生理和行为状态感知的多源异构传感数据汇聚、计算处理和传输通信需求[21]，以及运动人体带来的动态网络拓扑[22]、信道竞争[23]、体内信号衰减[24]等挑战，需要探索新的身体传感网络层次体系结构、超低功耗及高可靠组网通信和信息流模型方法。
另外，可穿戴计算的隐私和安全问题、可穿戴生理计算和可穿戴机器人(wearable robot)等也是当前可穿戴计算领域的热点方向。
围绕可穿戴计算新兴方向和未来趋势开展研究，符合《国家中长期科学和技术发展纲要(2006—2020)》中“前沿技术一信息技术”的发展规划，将应对下一代移动无线通信、物联网、云计算、生物计算，乃至纳米计算和DNA计算等相关前沿方向对个人域计算系统和技术提出的需求和挑战，为新形态和新模式移动个人计算终端和系统提供支撑理论和关键技术，可缩小我国在可穿戴计算领域与世界主要发达国家之间日益增大的差距，具有重要的学术和应用研究价值。
4 可穿戴计算的新发展趋势及产业化前景
近年来，可穿戴计算领域的研究范畴不断得到扩展和充实，已成为国际计算机学术领域稳定的前沿研究方向，逐步产生了一些重要的核心理论和关键技术，重要的研究成果不断涌现，主要可概括为以下方面：
1)自然、和谐的新形态可穿戴计算机及人机接口。
早期可穿戴计算系统主要基于集中式主机和外围交互、传感和电源等装置实现。国外Quantum，VIA，Xybernaut，Symbol等企业和美国CMU大学等先后推出了一系列采用集中式结构的可穿戴计算机产品，依次如图6所示;2000年国内也推出了可穿戴计算机样机Netdaily I，受到包括中央电视台在内的国内媒体的广泛关注和报道。如图7所示。
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