A. 什麼是可穿戴計算機
2007-08-05 14:20:47 來自: SSC(三駝)
先說一個掌故吧：
手錶在1900年左右問世的時候，無法與懷表競爭。我們有一塊走時准確並且可以隨意察看時間的懷表，為什麼要把表帶在手腕上呢？然而，在第一次世界大戰期間，英國軍隊為其士兵分發了手錶，以使他們能夠在看時間時不會影響手持武器作戰。這在英國突然變成了一種時尚，人們通過戴手錶來表達對士兵的支持。
時尚也罷，需要也罷，可穿戴計算客觀上可以給人們帶來方便。這正是我們所需要的。
如果你因此有了好奇心，那麼請看下面摘錄的一篇介紹可穿戴計算的文章：
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筆記本和PDA 已經將人從電腦桌椅前解放出來，可穿戴電腦又將把人的雙手從鍵盤、滑鼠中解放出來。當有血有肉的人將計算機像衣服那樣穿在身上，「超人」出現了。
科學家Steven Schwartz 認為，下一代計算機將具有超凡的能力，更重要的是，下一代計算機將不像現在那樣單獨裝在機箱里，而是像衣服一樣穿在身上，形影不離。
可穿戴電腦外形多種多樣，有的可別在腰帶上，有的可放在口袋裡，有的可挎在肩上，甚至可以分散地藏在衣服中。它的顯示器可像護目鏡一樣戴在頭上，鏡片是特殊材料製成的。它既能表示電腦顯示的內容，又不會檔住現線。它使用骨感語音輸入、眼控輸入、手套式輸入等技術，向電腦下達操作指令。使用者還可在頭上戴著如耳機一樣的無線電收發機，不僅能聽到用腦發出的音響，還能用以收發電子郵件。它不用鍵盤而是用觸摸板作為輸入裝置，科學家們還在開發戒指式輸人裝置、手套式輸入裝置。
使用這樣的電腦，比攜帶型電腦更方便，可以邊行走邊同網際網路連接，和在家裡一樣，向全世界收發電子郵件。甚至在上班的途中，一手抓住車上的吊環，一手操作電腦，編制所需要的報告，做到工作、乘車兩不誤。
這樣的電腦小巧玲瓏，形態各異。但麻雀雖小卻五臟俱全。由於它能像衣服一樣穿在身上，所以攜帶和使用都要方便。現在以美國為首，包括日本在內的各發達國家都在開發這種新電腦，IBM 等公司正著眼開發使人們生活更顯得瀟灑的這類通用型電腦。
可穿戴電腦對技術的要求比較高，首先就是聲言輸入技術。因為這種電腦很小，通常不用鍵盤，而且經常邊走邊用，用文字輸入比較困難。其次，計算機要能夠認識人的動作(如手勢)和聲音，理解人的指示，也就是識別技術。最後就是節電技術，才能真正意義上讓可穿戴電腦大眾化。
不過，可穿戴電腦的前身並不光彩。上個世紀60年代，美國賭場里的賭客們將小型的攝像頭、對講機等機器掛在身上或放在口袋裡，以此得到同伴的信息進而在賭局中獲勝。
從廣義角度上說，近年來為人們所熟悉的U 盤、PDA 、MP3 和手機都是可穿戴計算機的一種。它們實現了可穿戴機的部分功能，U 盤類似於可穿戴機的CF機存儲器；PDA 就是一個小的掌上電腦；而MP3 已經具備了處理器與存儲器；手機也是一個有處理能力的隨身佩戴的計算機。
在一些發達國家，可穿戴機已經被廣泛應用在危險事件的處理中。
從大型機、台式機、手提電腦到掌上電腦，科學家正在努力拉近人與電腦之間的距離。
關鍵技術
可穿戴計算機系統並不是簡單地把一台PC機微型化後分布在身體之上，它必須研究和解決許多特殊的關鍵技術。我們把這些系統和關鍵技術稱之為「可穿戴計算技術」。
1.System on Chip體系結構設計技術
該設計技術可把計算機主機的硬體集成到一個晶元里。這樣，計算機就可以做得很小，而且有利於降低功耗，提高速度，尤其是可以降低成本，縮短生產周期。例如，Epson 的Cardio晶元就具備了PC 586的性能，而且已經產品化。
2.微小計算機多埠、高性能I/O 設計技術
可穿戴計算機的主機是微小型的，但卻要與多達十幾台外部設備相連。因此，要求微小型計算機應具備足夠數量的介面，而且要具有很高的I/O 處理能力。
3.無線自組網路技術
可穿戴計算機系統要伴隨人的活動並作為一個移 動節點隨時上網，多個這樣的節點將構成一個特殊的網路，稱之為自組網。這類網路沒有固定的路由器，各節點以任意方式移 動並動態連接，每個節點都可以充當路由器，且所具有的自動重組功能還可以提高網路的抗毀能力。有人把自組網概括為「移 動分布式多跳無線網路」。這類網路有如下特點：動態變化的拓撲結構；接入節點的隨意性；受限且經常變化的帶寬；可能出現的非對稱連接；終端受限的操作；分布式控制的網路。
4.嵌入式操作系統技術
現存的微機操作系統可以用於可穿戴計算機系統，但由於可穿戴計算機的體積和存儲空間十分有限，所以，操作系統應盡量壓縮到「專用」 的程度，並提高實時性。因此，需要使用嵌入式操作系統，這類系統常常是實時的和微內核的，並具有極強的處理多外設的能力。
5.移 動資料庫技術
可穿戴計算機系統在移 動中上網、移 動中訪問資料庫，這類移 動式的資料庫管理技術將有別於固定的資料庫管理。移 動資料庫需滿足以下四個目標：可用性與可伸縮性；可移 動性——移 動中訪問或移 動中更新；可串列性——支持可串列的並發事務執行；收斂性——系統總能收斂到一致狀態。
6.人機交互技術
可穿戴計算機系統實際上既是一個實時的信息處理系統，又是一個「人機結合，以人為本」的集合體，人機關系更加自然和諧。因此，人機交互技術是可穿戴計算機系統中的關鍵技術，它應解決人與計算機之間的交互問題以及人通過這種交互而提高環境感知的能力。
7.基於藍牙的無線連接技術
可以想像，當多達十幾個模塊同時分布於人體之上，它們之間的連線將是十分沉重的負擔，而且是一個不可靠的因素。而利用藍牙近距離無線通信，可逐步替代這些連線。
8.外部設備選擇與設計技術
可穿戴計算機系統除了主機之外就是大量的外部設備，設備的選擇與設計至關重要。其中主要包括輸入類設備、輸出類設備、電源等。對這些設備的要求是「具有高性能指標：小體積、低功耗；符合人體特徵，有利於健康；安全可靠。
通訊無界限
集成化通訊是指將語音、數據、音頻、視頻、信息和內容同特定的通訊手段進行融合，形成一個更加高效的、多方位的通信體系。這種通訊系統需要適應野外復雜的環境，考慮到團隊的通訊需要、無線的需要以及衛星通訊能力，特別是在蜂窩電話、城市通訊系統、無線電台等不能工作的情況下，這種系統才更顯英雄本色。
美國的NetworkAnatomy公司，他們設計製造的這種通訊解決方案已經在軍隊、民防、搜救、人道主義活動、邊防巡邏、國家安全、緊急事件處理和自然災害處理方面得到應用。它可以提供連續不間斷的隨身通訊和計算能力，提供高可靠性和高冗餘度。
NetworkAnatomy公司的目標是要建立世界級的集成化通訊方案，以幫助搜救生命。但目前該公司提出的產品理念，大部分代表了人類未來的通訊方式：高度隨身化的通訊終端，這個終端可以支持眾多的通訊模式，包括移 動電話、無線區域網、衛星通訊、GPS 定位、藍牙等等，並具備了比較強的計算和存儲能力。
Commander Pack
可穿戴的軍用規格背包。
完整而集成化的通訊方案，集成了語音、數據、音頻和視頻。
通訊終端與包內的平板電腦相連，滿足隨身計算的需要，實現通訊和計算的接合。平板電腦內裝有所有需要的內容和管理軟體。
集成化的區域網和廣域網訪問鏈接，可以在陸地、空中和海面進行數據和語音通訊。
99.99999%的可靠性，配置了太陽能電池和多套備份系統。
包中還配有生存工具、水、療傷用品和無線電對講機。
CommanderGauntlet
CommanderGauntlet 是正在開發中的一個產品，非常概念化。這是一個全包容的無線通訊解決方案，有了這個手套，語音、數據、音視頻和文字簡訊都可以解決了。這個手套還帶有一個閃亮的大燈，戴上它活象一個超人。該產品可與其它CommanderSeries 產品進行端到端的無線通訊。它具有防水功能，適合惡劣的野外環境。
人機合一之無敵勇士
美國國防部的「陸地勇士」概念最早在1991年正式提出，最初主要承包商是雷聲系統公司，分包商包括摩托羅拉公司、漢尼衛爾公司、奧米伽公司、GENTEX公司和Battelle公司。計劃最初預計在2001-2014 年之間花費二十億美元，裝備45000 套，期望於2016年形成戰鬥力。在1996財政年度計劃中，全部系統成本被估計大約70000 美元。
該項目旨在形成這樣一種戰鬥力量：將小型武器與高科技設備緊密集成，能夠大贏21世紀地面戰爭的軍事力量。
基於最新的通訊、感測、計算和材料技術，「陸地勇士」將徹底革新傳統的單兵作戰概念。該項目包括以下幾個子系統：武器子系統、綜合頭盔子系統、計算機/ 無線電子系統、軟體子系統和防護服與單兵設備子系統。
武器子系統
實現美國陸軍目標優先次序首位殺傷性，武器子系統是實施手段。模塊化武器子系統設計和製造基於M-16/M-4步槍。武器子系統包括主要的電力相關光學部件，如彈道計算器、光電瞄準器、攝像機和激光測距儀/ 數字羅盤(LRF/DC)。LRF/ DC 提供距離和方向信息給士兵。士兵從全球定位系統(GPS )聯結自己位置，當需要間接火力和戰斗識別呼叫時，士兵有精確的目標位置。這一個系統將會允許步兵在所有天氣的類型下和在夜間操作。連同其他的組件，一個士兵能使自己不暴露在敵人的火力下。
綜合頭盔子系統
綜合頭盔集合子系統(IHAS)使用先進材料，具有較輕的重量同時提供勝於美軍目前頭盔的殼體彈道防護。完整的綜合頭盔集合子系統比現有的頭盔更輕和更舒服。IHAS的頭盔安裝了計算機和感測器顯示裝置，是對其它子系統到數字化戰場的士兵界面。通過「頭盔安裝顯示器」，士兵能觀看計算機發出的圖解數據、數字化地圖、情報資料、部隊位置，還包括安裝在武器上熱成像武器瞄準器(TWS )和攝像機的成像。這個新的能力允許士兵在一個隅角的周圍檢視、捕獲一個目標，然後不暴露他自己並且射擊武器，僅對敵人露出他的雙臂和手。使用他的武器熱成像瞄準器掃描一個區域，士兵將會能夠看見區域的特性，包括地形和敵人位置，並且將會能夠看穿欺騙偽裝。安裝在武器子系統上的夜視感測器顯示裝置的一個圖像增強器，通向他的計算機信息處理機，並將處理後的信息顯示在「頭盔安裝顯示器」上面，這將會允許士兵面對在黑暗掩蓋下的目標進行機動和交戰。「陸地勇士」使用「頭盔安裝顯示器」，將會允許步兵召喚情形映像、發送信息和請求火力支援，全部經過只是點一下一個「滑鼠器」。
計算機/ 無線電子系統
步兵將會把計算機/ 無線電子系統(CRS )附裝在他的背包「負荷- 支撐框架」上。背包上面部分是無線電裝置，下面部分包括計算機信息處理機和全球定位系統(GPS )模塊。用於單兵設備，計算機信息處理機與無線電裝置和全球定位系統(GPS )定位器融合在一起集成到CRS 內，合並分開的顯示裝置、控制器和安裝框體，因此減輕重量而且減少電源需要量。全球定位系統和無線電裝置天線嵌入到負載框架內。
另外，附著於士兵胸部的手指觸摸操作裝置是一個連接到背包並且附著於士兵胸部的手指觸摸操作裝置，作用如同一個計算機滑鼠，以及允許佩戴者變換屏幕、調節無線電、變換頻率和傳送數字信息。還有一些功能通過幾個位於步槍上靠近扣板機的手指位置的按紐受控，這樣允許士兵保持一個射擊姿態。
軟體子系統
「陸地勇士」軟體子系統引導士兵的核心戰場職能，顯示處理、任務設備和電源管理。軟體子系統包括戰術和任務輔助模塊；地圖和戰術覆蓋圖；收集和顯示視頻圖像；也包括一個電源管理模塊。「陸地勇士」將會在數字化戰場上可共同操作。設計人員設置系統，能被更新和技術改進，模塊體系結構允許直接插入/ 替換用於技術升級。對於士兵任務需求和參數選擇，軟體子系統允許士兵自己編制系統的菜單和功能操作。
單兵攜帶式電源組件，可能使用新型「形狀- 適合」電池，作為士兵裝具一部分穿著活動時感到舒適，沒有妨礙感；另外的一種可能性是發展一個「睡眠」模式，當不使用時會自動地把設備設置在備用狀態來保存電池能量。
單兵攜帶式電源組件使用兩塊鋰電池，美國陸軍要求電源工作時間12個小時，將來使用「睡眠」模式後工作時間30個小時，單兵攜帶式電源組件使用可再充電型電池，用於作戰任務可利用車輛的動力，部分任務和當作備份使用用完即可丟棄的一次性電池。
防護服與單兵設備子系統
防護服和單兵設備子系統由建立在使用巧妙的「自動控制不穩狀態技術」一種革命性背包框架設計所組成，用於士兵的自然身體活動彎曲。背包帶使用快速脫扣器，使用士兵正確、快速脫掉背包。士兵的計算機/ 無線電聯結必需的電纜集成到框架內。在活動的時候士兵能調整他的背包結構，從他的肩部到他的臀部調整負載分布。一個簡單的調整，然而它允許士兵更有效管理和攜帶他的戰斗負荷而且具有較小的疲勞感。新的「陸地勇士」防具，例如頭盔，減輕重量提供改良的沖擊防護。「陸地勇士」防彈衣包括一個模塊化可升級防護塊保護士兵免於輕武器威脅。防護服和單兵設備子系統結合模塊化防彈衣和可升級防護塊能擋住輕武器射擊的子彈沖擊。
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