可穿戴设备,量化自我
按照我们对人机交互模式的分类,前面的XR技术属于将数字对象模拟化,使之适应人类的沟通方式,换句话说就是让人类觉得怎么“自然”怎么好。
而可穿戴设备、植入设备或脑机接口等类型的技术则反其道而行之,即通过传感器、算法将人类的身体状态、动作状态甚至感情状态“数字化”为虚拟对象或计算机可以读懂的数字信号。
这是两条不同的路径,正如两个异地的恋人,从不同的城市出发,但是肯定会奔赴同一目的地,最终完成他们的旷世之恋。
2007年,《连线》杂志的凯文·凯利和加里·沃尔夫给可跟踪个人生活及身体数据指标的方式取了个名字,叫“量化自我”,我认为可穿戴设备所做事情主要就是这个—“量化自我”。
在没有戴智能手表之前,你跑步时从来不清楚自己的身体状态,只能凭感觉,累了就跑慢一点,觉得没什么不适就跑快一点。自从佩戴了可测心率的智能手表之后,你就可以通过心率的计算来调整跑步的速度,类似像华为智能手表,都不需要你自己计算心率,它自己会帮你算出来你目前的运动状态是热身,还是轻度或中度运动量,甚至连运动的“燃脂”情况也在手表上展示得一清二楚,这就是典型的将身体指标数字化。
智能手机本身也是一种可穿戴设备,你每天设置自己的运动步数不得少于10000步,手机会实时显示自己的运动步数。如果你发现步数不够,即便是晚上十点了,也会想办法让自己达成目标。
就像公司管理也需要“数据说话”一样,在没有具体数据评估的情况下,无论是组织还是个人都无法精准地改进自己的行为。
当然,单单量化自我还是不够的。随着移动互联网、物联网和AI算法技术的发展,可穿戴设备增加了很多智能的特征。其中物联网技术为可穿戴设备提供了相关的传感能力,移动互联网则将数据实时同步给云端算力,通过云端算力得出我们想要的数字对象(或是其他智能设备)可理解的内容。
广义的智能可穿戴设备包含一切可以采集人类信息的设备,可直接穿在身上,抑或整合到用户的衣服、配件甚至植入到身体内部的便携式、微型传感设备。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备,更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的信息读取、传输、计算、分析等功能。目前主流的可穿戴设备包括以手腕为支撑的watch类(包括手表和腕带等),以脚为支撑的shoes类(包括鞋、袜子等),以及智能服装、书包、拐杖、配饰等各类非主流产品形态。未来人类的身体内部可能会植入无数的传感器用于采集人的实时信息。
近年来全球可穿戴设备产量快速增长,2020年全球可穿戴设备产量达34231万台,较2019年增加了5465万台,其中国内2020年可穿戴设备产量达15972万台,较2019年增加了3720万台,同比增长30.36%,更关键的是,其市场潜力仍然巨大,预计2024年中国可穿戴设备产量将达到34403万台[10]。
可穿戴设备产业链从产业分工维度看可分为上游关键器件、中游可穿戴设备产品、下游应用领域三个环节。
产业链上游的硬件供应商包括京东方、紫光国微、欧姆龙、亿纬锂能、立讯精密、台积电。软件供应商包括安卓、百度云、阿里云等。下游应用主要集中在不同的领域,虽然现阶段主要的应用场景在消费端,但医疗等专业领域的应用潜力巨大,值得给予足够的重视。部分智能可穿戴设备产业的上市公司亦开始专注这一领域加大研发投入。
专业级可穿戴医疗设备可由传统医疗器械演变而来或与传统的医疗器械结合。如在最可获取人体体征信息的医疗设备中融入特定的生物传感器,使其具备监测人体体征信息变化的功能,如贴片类心电、血糖、体温、呼吸、肌肉运动等监测设备。也可以将传统不便携带的血压计、血氧仪改进成无线、轻便的可穿戴产品。传统的可穿戴外骨骼、仿生膝关节、矫形器、止痛仪、助听器等产品也可以通过增加感知、传输、干预等智能化功能,成为智能可穿戴设备,这样不但能够让佩戴者更加了解自己的身体状态,还可以实时地把这个信息同步到医疗云端网络数据库,让医生有更多的数据,进而降低误诊概率,甚至通过人工智能算法积极干预治疗过程。
比如,美国初创公司Empatica推出的一款专门为癫痫患者设计的智能腕带Embrace Watch,可以帮助预测癫痫发作。美国医疗科技公司美敦力推出的MiniMed530G 可穿戴人工胰腺系统,能监测胰腺分泌,持续注射胰岛素。当监测仪得到佩戴者的血糖水平升高的结果后,指示胰岛素泵注射相应剂量的胰岛素;当血糖水平达到安全器的预设值后,注射将自动停止。
虽然可穿戴设备前景广阔,但目前技术上也存在一些问题亟须解决。(https://www.daowen.com)
第一是传感器问题。传感器作为可穿戴设备的核心设备,数据采集、人机交互体验、智能传感技术、柔性电子技术,都离不开传感器技术的发展。传感器的体积、质量、功耗、可靠性、稳定性等对可穿戴设备的用户体验、穿戴舒适度和功耗等有很大影响。
第二是可穿戴设备功能和续航之间的抉择。目前的可穿戴设备多追求智能化,即大屏、独立通信、能力丰富,但这都是需要通过耗电来实现的,性能的提升必然带来续航能力的降低。如果二者都要,则需要超大电池。解决这个问题,我的观点是要回归“可穿戴”设备的本质,即采集并传输信息,尽量将计算部分转移出去,这样就可以实现体积和续航能力之间的完美平衡。
第三是数据隐私管理问题。可穿戴设备一旦穿在身上,就可以获取很多重要的个人隐私数据信息,将这些信息传输到云端之后,是否能够保证数据的安全将直接影响可穿戴设备的前景和发展空间。个人认为解决这个问题不但需要法律规范,更需要“专业的人做专业的事”。如果我们知道自己的医疗信息仅仅传给医疗机构,并与医疗机构签订保密协议,相信这个基本互信度还是应该有的。就像我们日常用手机打电话、发微信,其实信息也都是由运营商、平台商管理,我们也没有因为担心隐私泄露而放弃使用,最重要的原因是我们相信专业机构。
第四是人类自己的习惯。人类本身就不喜欢佩戴额外物品,除非这个物品能够给自己带来身份感或具有实用性。首饰就满足了第一种需求,而手表则二者兼有。对于无法提升身份的可穿戴设备,如果想让人“穿”上它,最需要努力的方向之一应该是“无感”,即无论你戴与不戴,它都在那里,但你却几乎感觉不到。
一个不大乐观的消息是,2022年第一季度中国可穿戴设备市场出货量仅为0.26亿台,同比下降7.5%。基于这个数据,很多业内人士要么将此结果归因于疫情,要么否认了可穿戴设备的市场前景。
我倒认为可穿戴设备之所以无法迅速打开市场空间,最主要的原因还是未能真正切中市场痛点、找准刚性需求点,让可穿戴设备在短期内真正发挥其辅助决策的作用,从长远来看要成为人机交互的其中一种重要手段。
相信未来随着纳米技术的发展,甚至会有微型机器人进入人的身体内部,比如血液、器官,届时微型机器人将不再仅仅是收集信息,甚至可以协助治疗。最重要的是这种微型机器人可以真正做到让人无感它的存在,不过供电又会成为一个新问题。
上面讲了这么久的可穿戴设备,细心的读者可能会发现这些设备都属于同一类,即收集并传输信息的设备。其实还有一类设备在人机交互的过程中特别重要,那就是“可穿戴控制”设备。
就像《头号玩家》中人类进入虚拟世界之时需要佩戴的手套、脚环一样,这些设备能够给人提供在虚拟世界中除视觉之外的动作感知,对于沉浸感来说是非常重要的一环。
正如Oculus最初的联合创始人Palmer Luckey[11]所说:“虚拟现实体验仅有视觉是不完整的,玩家绝对需要一套完全融合的输入输出系统,这样无论是观察虚拟世界还是与之互动,都会自然而然地感觉。”
用“自然而然”形容互动的感觉真棒,不过也确实不容易实现。目前较流行的VR/AR控制设备有注视控制、眼动跟踪、肢体动作跟踪、手持式运动控制器和可穿戴触觉反馈设备等。
其中可穿戴触觉反馈设备就和《头号玩家》中的手套类似,能够实现重力反馈、触感反馈等。重力反馈就是当你拿起虚拟世界中的“物体”时,手上会有重力感,触感反馈是指当你碰到虚拟世界中尖锐的物体时,手指也会痛,这些技术都在持续进步中,不过都还不够成熟。
由于多数科技公司都认为VR手套应该是未来,像HaptX、Manus都推出了相应的产品,微软、Meta等公司也有相关的产品开发信息。
个人认为,无论可穿戴设备存在哪些问题,不可否认的是,人类“数字化”自身的过程既然起步,就不会倒退,解决目前存在的一些问题,将可穿戴设备向专业化方向推进,应该是正确的努力方向。