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會照顧人的衣服?智慧衣知多少(一)-有智慧的穿戴式裝置與物聯網
 
 
 

約十萬年前開始,當人類學會用獸皮與樹葉來遮蔽身體時,「衣物」就因為人的各種需求而不斷地再改變。數萬年前學會紡織,得以大量製作衣物。數千年前開始養蠶取絲,編織絲綢,使衣物更舒適。當人類文明開始高度發展的時候,衣物已經不只是保護身體,還有裝飾與象徵身份地位的意義在。在當代,各地文化造就衣服與飾品琳瑯滿目。

 
在科技蓬勃發展的今天,我們第一次能對身上的服飾賦予智慧。像是讓衣服來幫我們注意身體健康,讓眼鏡能夠告訴我們街上店家的優惠,又或者是讓鞋子來幫我們管理體重與運動。以後服飾將不再只是被動的穿在身上,它被賦予能夠主動的幫助我們解決生活上等疑難雜症,提升我們的生活品質。
 

聰明的發明來自扎實的科技基礎

 
要讓服飾變得聰明且具有智慧,首要條件就是要讓它能夠有基本處理資訊的能力,所以工程師在服飾上裝上電腦,當然不是像桌上型電腦這樣大一台,而是小小的,僅如火柴盒般一樣的大小。歸功於科技的進步,這麼小一台的電腦,雖然不能像桌上型電腦或是伺服器有強大的運算功能,但基本的資訊處理都是沒有問題的,並且這樣的電腦還有一個優點,即為省電,所以特別適合裝在隨身帶著走的物品上。此電腦因為微小並固定在特定物品上,因此有一個特別的稱呼─「嵌入式系統」。
 
 
1945年的加速度計。
(圖片來源:http://qringtech.com/wp-content/uploads/2014/01/HistoryOfTheAccelerometer.pdf)
▲1945年的加速度計。 (圖片來源:http://qringtech.com/wp-content/uploads/2014/01/HistoryOfTheAccelerometer.pdf)
 
當今的三軸加速度計。
(圖片來源:https://www.technologyreview.com/s/530166/a-new-chip-could-add-motion-sensing-to-clothing/)
▲當今的三軸加速度計。 (圖片來源:https://www.technologyreview.com/s/530166/a-new-chip-could-add-motion-sensing-to-clothing/)
 
能夠讓服飾幫助我們,還需感謝另一項技術─感測器的進步。在幾十年前,各種能夠採集自然界訊號的感測器,準確性與大小都差強人意,但由於材料與技術的進步,現在的感測器已經小到能夠隨身攜帶,不妨礙活動了。如:加速度感測器,早期的加速度感測器有點像聽診器,比巴掌還大,並且只能測量單方向,現在則比一圓硬幣還小,並能夠測量空間中各方向的加速度。以及測量人體皮膚上生物電訊號的電極貼片,傳統使用凝膠的貼片,只能單次使用並且穿戴不便,現在則能夠使用新的材質直接製作在衣服上,只要穿著衣服隨時能夠測量。
 
 
採用導電纖維的智慧衣,搭配專屬的感測器,能在運動時監控心跳。
(圖片來源: http://www.aiqsmartclothing.com/product-service/bioman-plus/)
▲採用導電纖維的智慧衣,搭配專屬的感測器,能在運動時監控心跳。 (圖片來源: http://www.aiqsmartclothing.com/product-service/bioman-plus/)
 
有了嵌入式系統與感測器,人體資料的收集與處理就不再是難題了,但這樣的裝置往往有個問題,即為─「讓人與機器溝通的人機介面」。為何這樣說呢?原來是因為設計上通常為了省電與體積之因素,負責處理資料的嵌入式系統並不會附上螢幕與按鈕,所以使用者往往不能直接閱覽量測的結果。幸好現在的通訊系統十分發達,由嵌入式系統處理完的資訊,能夠經由Wi-Fi來傳輸至網路上,又或者透過藍芽裝置,傳輸到人手一支的智慧型手機來觀察量測結果。這樣的概念即與時下最火紅的技術之一─「物聯網(Internet of Things,簡稱IoT)」之概念不謀而合。
 

正式進入應用階段的物聯網

 
物聯網顧名思義就是將萬物連結在一起。為什麼要將萬物連結在一起呢?原來,不論是什麼物品,都會帶有自己的一些資訊,如:是否正在被使用,或是使用的方式是否正確等…。林林總總的資訊如果被收集起來,則能夠讓物品受到更妥當的安排及被使用。同樣的概念,此技術如果應用在工業上,就能把訂單、生產線、倉儲管理與運輸做更為妥善的分配與安排,降低不必要的浪費,因此,物聯網即可稱作為「工業4.0」。現今的物聯網也與各個領域如火如荼的展開合作,讓各個領域不僅都能夠享有此便利性並且更加有效率地解決問題。
 
而有智慧的服飾就是物聯網與穿戴式裝置兩大領域碰撞所產生的火花,讓服飾從此有了新的使命,一方面能幫助人們與世界互動,一方面能幫助人們觀察自己。例如:有些智慧手環能夠藉由收集肌肉的些微振動,來分析手部正在做何種動作,所以當你想要轉換頻道或是調整音量大小聲,則不再需要拿遙控器按按鈕,只需要揮揮手就可以了。而現今許多的智慧衣,能夠長時間的監測心律並上傳至雲端,除了能掌握自己一天的活動量,還能夠拿來作為醫療診斷的依據。所以從眼鏡、耳環、首飾、衣服到鞋子,每個配件都能扮演新的角色,人從頭到腳就能成為一個小型的物聯網。
 
 
MMG手勢辨識手環,可用於凌空操控。
(圖片來源: https://www.limitlessiq.com/news/post/view/id/2018/)
▲MMG手勢辨識手環,可用於凌空操控。 (圖片來源: https://www.limitlessiq.com/news/post/view/id/2018/)
 

來自人體的限制是當前科技最大挑戰

 
在設計一個新產品的時候,首先要考慮的就是他的使用情境與對象。所以對於設計一個穿戴式的物聯網來說,首先要考慮的對象就是人體,而人體精巧而複雜的運作方式,會限制設計的空間。例如:肌電訊號的測量,對於該技術來說,感測器越密集量測就越為精準,一家智慧衣公司如想設計一款紀錄肌肉運動的智慧衣,就會面臨到精準度與成本的拉鋸。加上越多的感測器也意謂著有越多資料需要被處理與傳輸,這對於嵌入式系統與傳輸科技也是一大挑戰。
 

無可避免的衝擊

 

智慧型穿戴式裝置對人類來說,是一個全新的媒介,不論是向內到身體狀況或向外與世界溝通,都給予了新的可能性。並且不只是可能性,智慧型穿戴式裝置亦是一個尚在發展中的商機,根據BCC Research,穿戴式運算在2017年的市場價值就有197億美元,而預估到了2023年,整體市場會達到823億美元。這也意味著將有大量的智慧型穿戴式裝置進入你我的生活之中,改善生活品質。甚至是後續基於智慧型穿戴式裝置的服務也是值得期待的。

 

總編輯:國立中山大學資訊工程學系 黃英哲教授

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)
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