可穿戴计算机简介_丛明

图 2 操作示意图
次杜撰了 cyborg(子人) 一词 。此术语用来指带有科技附属物
的人 ,俗称“电子人”。 同年 ,Heilig 注册了一个头部显示器 HMD ( Head Mounted
Display) 。
2) 1966 年 ,Ed Thorp 和 Claude Shannon 展示了他们发明的
3) It exists within the corporeal envelop of the user , i1e1 , it
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should be not merely attached to the body but becomes an integral part of the person’s clothing(可穿戴计算机不应只穿在身上 ,而 应该成为衣物的一部分) 。
7) 1997 年 ,CMU ,MIT 和 Georgia Tech 在剑桥大学联合举 办了 IEEE international Symposium。
4 可穿戴计算机的技术
411 硬件技术 可穿戴计算机的特殊人 —机关系和交互方式需要新型
的输入设备 ,最常用的输入设备是键盘 (或“twiddler”一种单 手操作的键盘) 和一个麦克风 。其他设备 ,例如 GPS 或任意 其他 PCMCIA 或 USB 设备 ,都是可选的 。主要输入设备有以 下几种 :
1 什么是可穿戴计算机
这些年来 ,计算机技术在各种领域发挥了越来越重要的 作用 ,与此同时 ,可携带式计算机的硬件也有了长足发展 。 随之而来的是各种膝上型 (laptop) 计算机和掌上型 (palmtop) 计算机的产生 。然而 ,有时这些计算机使用起来不够方便 , 效率不够高 。当不能实时地获取准确信息时 ,生产率就会下 降 。为了满足生产率提高的要求 ,可穿戴计算机应运而生 , 它可以使人们随时获取重要信息 。
Байду номын сангаас
计算不是主要任务 ,用 户 计 算 的同时可以做其它事情 。操作示意 图如图 2 。
图 1 持续工作模式
3) 介入 (mediation) 模式 可以 作 为 一 个 信 息 过 滤
器 ,滤去不需要的信息 。操作
示意图如图 3 。
3 可穿戴计算机的简短
历史
1) 1960 年 ,Manfred Clynes 在故事“Cyborgs and space”中首
第 22 卷 第 2 期 文章编号 :1006 - 9348 (2005) 02 - 0261 - 04
计 算 机 仿 真
可穿戴计算机简介
2005 年 2 月
丛 明
(天津大学计算机系 ,天津 300072) 摘要 :信息技术在过去的几十年间飞速发展 ,根据摩尔定律所述 ,计算机的容量每隔 18 至 24 个月就会翻一番 ,进而实现计算 能力在短期内的指数增长 。可穿戴计算机 (wearable computer) 是一种新概念的个人移动计算系统 ,应用潜力巨大 ,发展势头 迅猛 ,它是伴随着计算机不断向超微型化发展应运而生的 ,也是“计算机应以人为本”这一理念的必然产物 。它为计算机科 学与技术提出了新的课题和挑战 ,将使人机关系发生重大变革 。文中首先介绍了什么是可穿戴计算机 ,接着回顾了它的简 短发展史 ,然后介绍了它的软硬件技术 ,最后列举了可穿戴计算机的几方面应用并预测了它的市场前景 。 关键词 :可穿戴计算机 ;电子人 ;头部显示器 中图分类号 :TP368 文献标识码 :B
可穿戴计算机是一类新概念的个人移动计算系统 ,尚无 明确规 范 定 义 。MIT 的 主 页 上 将 可 穿 戴 计 算 机 定 义 为“A
收稿日期 :2003 - 10 - 06
wearable computer is a computer that is always with you , is comfort2 able and ease to keep and use , and is as unobtrusive as clothing(可 穿戴计算机总是可以随身携带 ,易于使用 ,十分方便 ,且和衣 服一样与人附为一体) 1”。
4) 摄影装置 : 微型摄影头也是可穿戴计算机的典型输 入装置 ,可安装于眼睛 、头盔 、手套中 ,主要用于 :摄影 、摄像 、 Face Recognition、表情识别 、手势信号输入 、手指跟踪等 。
5) 传感器 :传感器是实现可穿戴计算机特殊人 - 机交 互关系的关键器件之一 。传感器主要用于感应画镜因素的 变化和人体各种生物信号 。这些传感器不仅是微型的而且 是可穿戴的 ,可安装 ,缝制和编织在衣物里 ,甚至可嵌入人体 中。
才是世界上真正可穿戴计算
机的 首 次 发 明 , 它 采 用 了 HMD 。
5) 1991 年 , CMU 推 出 了
图 3 介入工作模式
Vuman1 型可穿戴计算机 ,用于浏览查看住宅图纸 。
6) 1995 年 ,美国的俄勒冈大学开始野战兵可穿戴计算机
系统“U1S Array’s Land warrior”的研究 。
4) It must allow the user to maintain control (穿戴者可进行控 制) 。
5) It must exhibit constancy , in the sense that it should be con2 stantly available (具有可持续性) 。
2 可穿戴计算机的三种操作模式 :
1) 持续 (constancy) 模式 计算机持续工作 ,一直 等 待 与
用户交互 ,与手持电脑 ,便携式电脑
和 PDA (personal digital assistant) 不同 ,
它不需要在使用前打开 。操作示意
图如图 1 。
2) 增强 (augmentation) 模式
另外 ,可穿戴计算机应该具有播音器 ,可以给出查询结 果 。此装置应用的一个例子就是当用户在开车或做其他事 情而不能旁视时使用 。
可穿戴计算机一般使用电池作为能源 ,目前有几个技术 方案来延长电池寿命 ,其中之一是通过降低处理器和其他部 件的能耗 。Intel 和 AMD 致力于通过使处理器工作于节电状 态下来降低能耗 ,而他们新的竞争对手 Transmeta 最近公布了 一种叫做 Crusoe 的处理器 ,声称将电池寿命提高为原来的 4 —5 倍 。
6) 数据手套 :主要用于手势信号语言输入 ,但价格太贵 , 使用不方便 ,只适用于特殊用途 。
7) GPS :主要用于军事 、导航 、探险等特殊用途的可穿戴 计算机 。
可穿戴 计 算 机 的 输 出 装 置 主 要 有 头 部 显 示 器 ( head mounted display ,HMD) 、语音和触动装置等 。但目前可穿戴计 算机最关键的装置是 HMD ,它是实现可穿戴计算机先进人 —
Wearable Computer Revie w
CONG Ming
(Tianjin University Computer Department ,Tianjin 300072 ,China)
ABSTRACT :Information technology has developed rapidly in the last decades1 Moore’s Law states that computer capacity tends to double every 18 —24 months , leading to exponential increase in computing power over brief periods of time1 Wear2 able computer is a sort of new conceptual personal mobile computing system which has great practical potential and has been developing very rapidly1 Wearable computer’s emergence is due to the fact that computer has increasingly become super micromation , and is the inevitable outcome of the concept —“computer should fit humans”1 Wearable computer will lead to a great change of human —computer relationship and will put forward new issues and challenges in computer science and technology1 This thesis firstly introduces what’s a wearable computer , then has an overview of its brief history1 The thesis also discusses the hardware and software technology of wearable computer , and in the end lists several applications of it and predicts its market prospect1 KEYWORDS :Wearable computer ;Cyborg ; Head - mounted display
机交互的基础 。最初 HMD 主要用于全沉浸虚拟现实技术 。 HMD 有很多形式 ,风格各异 ,如基于普通眼镜隐蔽式的 、基于 头盔的 、基于主杆 (Boom) 支架的 、外形类似与滑雪护目镜的 等等 ,其用途和性能各不相同 。现在市场上已有一些商品化 的 HMD 出售 ,还有各种新型的 HMD 在研制过程中 ,超微型 、 高性能 、低能耗及可隐蔽等是 HMD 的主要发展方向 。HMD 的研究重点在于 :在微小 、轻型及形状等因素限制下的宽视 角显示器的新型光学方法 ;如何减少显示器的能量及电子复 杂性 ; HMD 信息系统的自适应新型人 —机界面技术 ;可伸缩 工具 (scalcable tool) 的开发 。
第一个可穿戴计机 ,它是烟盒大小的一个模拟计算机 ,有四 个按钮 。它是用于预测赌博用的轮盘的 。
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3) 1979 年 ,Sony 公司发明了 Walkman ,这是一种商用可穿
戴磁带播放机 。
4 ) 1980 年 , 加 拿 大 的
Mann 发 明 了 身 背 式 的 可 穿
戴计算机 , 这是一个初级的 个人成像系统 。有人认为这
Bass1L 在 CHI’97 可穿戴计算机专题讨论会的会议报告 中建议可穿戴式计算机应具备以下五个特征 :
1) It may be used while the wearer is in motion (可在移动状 态下使用) 。
2) It may be used while one or both hands are free or occupied with tasks(使用可穿戴计算机的同时可以腾出双手或用手做 其他事情) 。
1) 特殊键盘和鼠标 : 主要有掌上键盘 ,可单手操作 ,如 Handikey 公司推出的商品化掌上键盘 Twiddler , 重量只有 4 盎司 ,它还带有一个小鼠标 ,可以绑在手腕上使用 。
2) 语音输入装置 : 这是可穿戴计算机最重要和最有潜 力的输入装置之一 。
3) 手写板 :使用方法简单 ,但要消耗较多的 CPU 资源并 占用双手 。
MIT 又给了可穿戴计算机更具体的定义 ,将可穿戴计算 机的特征定义为以下几点 :
1) portable while operational ( 操作时可携带) 2) hands free use (使用时可以腾出双手) 3) sensors (要具有某种感应器) 4) attention getting(即使不显示操作也能传达信息给使 用者) 5) always on (一直处于工作状态) 以上特征是可穿戴计算机与其他种类计算机的主要不 同之处 ,这些特征并不完善 ,还需进一步补充与完善 。