1 可穿戴計(jì)算

　　1.1 基本定義

　　關(guān)于什么是可穿戴計(jì)算和可穿戴計(jì)算機(jī)，有不少描述和定義，其中加拿大多倫多大學(xué)的Mann 博士的觀點(diǎn)較具有代表性，，他對可穿戴計(jì)算的認(rèn)識和闡述比較深刻和全面，盡管還有一些不完善的地方需要進(jìn)一步補(bǔ)充和改進(jìn)。Mann 以三個操作模式和六個屬性給出了可穿戴計(jì)算的定義。

　　1.1.1 可穿戴計(jì)算的操作模式

　　可穿戴計(jì)算的新型人機(jī)交互具有以下三種操作模式。

　　1） 持續(xù)（Constancy） 可穿戴計(jì)算機(jī)總是處在工作、待用和可存取狀態(tài)（always on ，always ready and always accessible），從而提供了人機(jī)之間的“持續(xù)”界面（ constantuser — interface）。就此而言，這個新的計(jì)算框架不同于手持裝置、便攜式電腦和PDA （Per -sonal Digital Assistant）。

　　“always ready to interact with user”這一能力導(dǎo)致了一種新型的人-機(jī)協(xié)同（synergy），它通過使用者長久的適應(yīng)而表現(xiàn)出來，這就如同初戴眼鏡者要有一個適應(yīng)過程才能與眼鏡“協(xié)同”一樣。

　　2） 增強(qiáng)（Augmentation） 傳統(tǒng)計(jì)算模式基于這樣一個概念，“計(jì)算”是主要任務(wù)，但是可穿戴計(jì)算的基本概念不是以“計(jì)算”為主要任務(wù)，可穿戴計(jì)算假定，在“計(jì)算”的同時，用戶正在做其他的事情。因此，可穿戴計(jì)算應(yīng)該主動提供服務(wù)，應(yīng)該用于增強(qiáng)人的智能或增強(qiáng)人的感知能力。

　　3） 介入（Mediation） 可穿戴計(jì)算機(jī)將把人“包裹”?。ㄟ@不是指衣物的包裹，而是一種信息空間的“包裹”），這種“包裹”不必是完全包裹，但這種“包裹”在概念上比傳統(tǒng)計(jì)算的“包裹”程度要強(qiáng)的多。這種包裹包括兩個方面：

　　獨(dú)處（Solitude） 介入（Mediation）能起到信息濾波器的功能，濾掉不需要的信息，或者允許以適度的方式調(diào)整我們對現(xiàn)實(shí)世界的感受（perception）。

　　隱私（Privacy） 它允許我們遮住和修飾離開我們的被“包裹”空間的信息（就像衣物可防止別人看到我們的身體一樣）。

　　可穿戴計(jì)算是一個在不同程度上實(shí)現(xiàn)這三種基本操作模式的框架。

　　1.1.2 可穿戴計(jì)算的屬性

　　1） 非限制性（Unrestrictive to the user）可穿戴計(jì)算可在走動、移動和漫游中使用，在使用的同時，還可以做其他事情，用戶不受限制。

　　2） 非獨(dú)占性（Unmonopolizing of the user‘s attention）不像虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一樣，可穿戴計(jì)算不會阻斷外部世界，當(dāng)你使用可穿戴計(jì)算的時候，也可關(guān)注其他事情。可穿戴計(jì)算基于這樣一個設(shè)想，“計(jì)算”是第二位的行為，不是所要關(guān)注的主要任務(wù)。事實(shí)上，理想地，可穿戴計(jì)算提供增強(qiáng)的感知（sensory）能力。但是，它也可以介入（增強(qiáng)，調(diào)整，或故意削弱）感知（sensory）能力。

　　3） 可觀性（Observable by user）如果用戶愿意，它可以連續(xù)的受你關(guān)注。（Almost --always —observable）。在合理的限制下，輸出媒體可持續(xù)的被穿戴者感受。

　　4） 可控性（Controllable by user）你可以在任何時刻控制可穿戴計(jì)算，甚至在自動操作的過程中，你可人為的斷開控制回路，并介入到回路中。

　　5） 感知性（Attentive to the environment）可穿戴計(jì)算具有環(huán)境感知能力，多模態(tài)和多感知。

　　6） 交流性（Communicative to others）可穿戴計(jì)算可以作為穿戴者之間的交流媒體。

　　Bass，L. 在CHI ’97 可穿戴式計(jì)算機(jī)專題討論會的會議招集人報(bào)告中建議可穿戴式計(jì)算機(jī)應(yīng)具備以下五個特征：

　　1） 可在運(yùn)動狀態(tài)下使用。

　　2） 使用WearComp 的同時可騰出雙手或用手做其它的事。

　　3） WearComp 不應(yīng)只是穿在身上，而應(yīng)該成為衣物的一部分。

　　4） 穿戴者可進(jìn)行控制。

　　5） 具有可持續(xù)性 constancy。

　　這五個建議的特征比較容易理解。

　　1.2 可穿戴計(jì)算機(jī)的初級結(jié)構(gòu)和形態(tài)

　　目前，盡管可穿戴計(jì)算機(jī)產(chǎn)品已投入市場并有實(shí)際應(yīng)用，但尚屬處在初級階段?，F(xiàn)在的可穿戴計(jì)算機(jī)雖已初步具備以上的一些屬性和功能，并能滿足目前特殊應(yīng)用領(lǐng)域的一些需求，但離前面提出的構(gòu)想還相差甚遠(yuǎn)。

　　現(xiàn)階段的可穿戴計(jì)算結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是將微型化的電子器件（計(jì)算機(jī)、通訊和傳感等微型器件）分布在身體的不同部位或嵌入（或編織）在衣物上，通過分布在人體和衣物上的網(wǎng)絡(luò)連接起來。這只是可穿戴計(jì)算機(jī)的上層結(jié)構(gòu)和形態(tài)，目前可穿戴計(jì)算機(jī)的底層體系結(jié)構(gòu)主要還是嵌入式系統(tǒng)的，盡管可穿戴計(jì)算機(jī)的特有體系結(jié)構(gòu)是該領(lǐng)域的重點(diǎn)課題，但目前還沒有突破性的成果。

　　目前可穿戴計(jì)算機(jī)從構(gòu)成方式或形態(tài)上可初步分為集中主機(jī)集中式和分布式兩種。

　　1） 主機(jī)集中式系統(tǒng)將處理器、硬盤、通信和電源等主要模塊都以某種形式集中封裝的一個微型機(jī)殼內(nèi)，可放在腰包、挎包或背心中，一般都采用單目或See Through 的雙目頭戴顯示器，配有單手操作鍵盤（帶鼠標(biāo)）或手臂鍵盤、鼠標(biāo)，語音裝置，視頻捕捉裝置，位置和方位傳感裝置（如GPS， Gyro）等。這類系統(tǒng)主要采用目前已有的電子器件和計(jì)算機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)出適合可穿戴計(jì)算的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)是開放式的，可采用通用的桌面操作系統(tǒng) window 98，2000， Xp和Linux 等。

　　目前這類可穿戴計(jì)算機(jī)已有不少研究性樣機(jī)和商品化產(chǎn)品，也已在軍事、航空、通信倉儲和物流等領(lǐng)域投入實(shí)際應(yīng)用。圖1 為重慶大學(xué)設(shè)計(jì)和開發(fā)的第一代挎包式可穿戴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

　　2） 分布式可穿戴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將整個系統(tǒng)的計(jì)算、通信和傳感等主要模塊分布在衣物上或夾層之內(nèi)，用所謂的身體網(wǎng)絡(luò)和總線互聯(lián)， 甚至采用“編織”電路的技術(shù)。MIT 的MIThril 是這類典型系統(tǒng)。這類系統(tǒng)只是處在研究階段，還只能是在較簡單的系統(tǒng)層次上實(shí)現(xiàn)，更沒有商品化和實(shí)際應(yīng)用。