【致命干貨】可穿戴計(jì)算與系統(tǒng)仿真

　　引 言

　　可穿戴計(jì)算機(jī)（Wearable Computer，縮寫(xiě)為WearComp）是一類(lèi)新概念、超微型、可穿戴的個(gè)人移動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)，由于能夠被“穿戴”在身上，所以可實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間自然、方便和直接的交互，使我們能以更自然的方式攜帶計(jì)算系統(tǒng)和獲得計(jì)算功能，最終要實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的“最佳結(jié)合與協(xié)同”。

　　可穿戴計(jì)算機(jī)是隨著電子器件的不斷微型化、性能的增強(qiáng)、無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益成熟和廣泛應(yīng)用而出現(xiàn)的，也是人們對(duì)“計(jì)算”深入研究和認(rèn)識(shí)，追求“計(jì)算以人為本，人機(jī)合一”這一理念的產(chǎn)物。

　　可穿戴計(jì)算機(jī)在體系結(jié)構(gòu)、功能、形態(tài)、用途、操作模式，以及設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)方法上都將與現(xiàn)在流行的移動(dòng)計(jì)算裝置（如筆記本電腦、掌上電腦等）不同，具有許多不可替代的功能，它將引發(fā)新的需求，開(kāi)辟新的應(yīng)用領(lǐng)域，用途非常廣泛。

　　可穿戴計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)促成了一種嶄新和獨(dú)特的計(jì)算模式，即可穿戴計(jì)算（Wearable CompuTIng，同樣縮寫(xiě)為WearComp），它從計(jì)算概念、人機(jī)關(guān)系、交互方式、功能和用途等諸多方面都不同于傳統(tǒng)的固定和移動(dòng)計(jì)算模式，這種計(jì)算模式強(qiáng)調(diào)以自然的穿戴形式提供的計(jì)算功能，弱化機(jī)器的概念，計(jì)算系統(tǒng)不是以機(jī)器形式出現(xiàn)，機(jī)器將最終從我們的視線中將消失，計(jì)算系統(tǒng)是嵌入在衣物、挎包、腰包、腰帶、手表、首飾或其他裝飾物等物品中的，我們體驗(yàn)到的只是“服務(wù)”。在這種新的計(jì)算模式下，弱化以“傳統(tǒng)計(jì)算”為主要任務(wù)，而是突出以增強(qiáng)人的能力和輔助人為目的，將使我們產(chǎn)生“計(jì)算依賴”，使我們需要計(jì)算就像需要衣物一樣。

　　可穿戴計(jì)算的思想和雛形早在20 世紀(jì)60 年代就出現(xiàn)了。目前形態(tài)可穿戴計(jì)算機(jī)（挎包和背心式等）的發(fā)明人應(yīng)該是目前在加拿大多倫多大學(xué)的Steve Mann 博士，他早在80 年初代就開(kāi)始進(jìn)行可穿戴計(jì)算機(jī)的研究，他在MIT 攻讀博士的時(shí)候繼續(xù)了他的發(fā)明，并和其他研究人員一道形成了可穿戴計(jì)算研究方向，成為可穿戴計(jì)算研究領(lǐng)域的主流之一。另一股可穿戴計(jì)算的推動(dòng)力量來(lái)自美國(guó)軍方，主要有兩個(gè)相關(guān)計(jì)劃，一是90 年代中期美國(guó)陸軍的陸地勇士（Land Warrior）計(jì)劃，其目的是研制一種以可穿戴計(jì)算機(jī)為核心數(shù)字化作戰(zhàn)單兵系統(tǒng)；二是90 年代中期美國(guó)DARPA 的聰明模塊計(jì)劃（Smart Modular）。

　　1996 年在美國(guó)召開(kāi)的兩次會(huì)議引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對(duì)可穿戴計(jì)算的廣泛關(guān)注。一次會(huì)議是1996 年7 月，美國(guó)國(guó)防部的DARPA 贊助舉行了第一次WearComp 專(zhuān)題研討會(huì)，題為“ 2005 可穿戴計(jì)算”，當(dāng)時(shí)召集工業(yè)界、大學(xué)及軍方的專(zhuān)家探討未來(lái)可穿戴式計(jì)算機(jī)的潛力。另一次會(huì)議是1996年8 月，Boeing 公司在Seattle 主辦的第二次WearComp的專(zhuān)題研討會(huì)，工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室的研究人員與管理人員到會(huì)，會(huì)議形成了硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、人的因素及應(yīng)用等五個(gè)專(zhuān)題報(bào)告。這兩次會(huì)議掀起了可穿戴計(jì)算研究的第一波熱潮，為即將來(lái)臨的可穿戴計(jì)算時(shí)代點(diǎn)燃了火種。值得注意的是，這首兩屆會(huì)議分別是軍方和工業(yè)界發(fā)起的，而不是學(xué)術(shù)屆，這從一個(gè)角度說(shuō)明，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)纱┐饔?jì)算機(jī)的需求是直接和迫切的。

　　自此，國(guó)際上可穿戴計(jì)算已逐步成為計(jì)算技術(shù)前沿和熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，許多發(fā)達(dá)國(guó)家的著名大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都成立了專(zhuān)門(mén)的研究中心和實(shí)驗(yàn)室，競(jìng)相開(kāi)展了相關(guān)研究，如美國(guó)、加拿大、澳大利亞、日本、英國(guó)、德國(guó)、瑞士等等，競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)已經(jīng)形成。中國(guó)也在20 世紀(jì)中后期介入了這個(gè)研究領(lǐng)域。

　　1997 年由IEEE 主辦了第一屆ISWC （InternaTIonalSymposium on Wearable Computers ）可穿戴計(jì)算的國(guó)際會(huì)議，以后每年舉行一次會(huì)議，規(guī)模和水平不斷提高。IEEE專(zhuān)門(mén)設(shè)立可穿戴信息系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)TCWIS （TechnicalCommittee on Wearable InformaTIon Systems）。2000 年IEEE Pervasive CompuTIng 期刊出版了可穿戴計(jì)算的專(zhuān)刊。多倫多大學(xué)的Steve Mann 博士已有兩部關(guān)于可穿戴計(jì)算的著作出版， 一本是“ Cyborg： Digital Destiny and Human Possibility in the Age of the Wearable Computer ”，另一本是“Intelligent Image Processing”。.Virginia Tech 的Woodrow Bar -field 和University of New Mexico 的Thomas Caudell 共同匯編了“ Fundamentals of Wearable Computer and Augmented Reality”一書(shū)。目前有關(guān)可穿戴計(jì)算的論文已有上百篇之多，不少大學(xué)都推出了各種不同用途的可穿戴計(jì)算機(jī)樣機(jī)和系統(tǒng)，至少已有幾十項(xiàng)相關(guān)發(fā)明專(zhuān)利。

　　計(jì)算機(jī)工業(yè)界幾乎是在 90 年代中后期同步跟入可穿戴計(jì)算這個(gè)新興領(lǐng)域。可穿戴計(jì)算整機(jī)和配件產(chǎn)品已投入市場(chǎng)，目前美國(guó)和日本都推出了具有實(shí)用價(jià)值的可穿戴計(jì)算機(jī)和專(zhuān)用器件（如核心模塊，單手鍵盤(pán)，頭戴顯示器等。作為新一代的計(jì)算機(jī)，可穿戴計(jì)算機(jī)將形成一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)潛力巨大，其社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益不可估量。

　　在應(yīng)用方面，美國(guó)已采用可穿戴計(jì)算機(jī)作為數(shù)字化單兵系統(tǒng)的核心。可穿戴計(jì)算機(jī)在電信、倉(cāng)儲(chǔ)、快遞業(yè)等領(lǐng)域也已投入了實(shí)際應(yīng)用，在諸多其他應(yīng)用領(lǐng)域，可穿戴計(jì)算機(jī)已進(jìn)入試用階段，如航空航天、旅游、食品加工、醫(yī)療、消防、機(jī)器維護(hù)與安裝，以及野外勘探等等。

　　可穿戴計(jì)算是很有發(fā)展前景的下一代的計(jì)算模式，為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)提出了新的課題與挑戰(zhàn)，將形成新的計(jì)算概念、理論和技術(shù)?？纱┐饔?jì)算機(jī)的出現(xiàn)促使我們以全新的角度去審視計(jì)算機(jī)，如人與計(jì)算機(jī)到底是什么關(guān)系、到底該怎樣利用和使用計(jì)算機(jī)、未來(lái)計(jì)算機(jī)的作用和地位是什么等。這將使人們對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)在觀念上產(chǎn)生了變化。

　　可穿戴計(jì)算作為一種新的計(jì)算模式，可穿戴計(jì)算系統(tǒng)作為一種新的計(jì)算平臺(tái)，也將會(huì)給系統(tǒng)仿真注入新的活力，將可能形成新的仿真概念、模式、原理、技術(shù)和仿真系統(tǒng)，并促成新的應(yīng)用。我們將這種基于可穿戴計(jì)算的仿真簡(jiǎn)稱為“可穿戴仿真（Wearable Simulation）”，縮寫(xiě)為WS。可穿

　　戴帶仿真將DIS（分布式交互仿真）擴(kuò)展到移動(dòng)狀態(tài)，并分布到個(gè)人，是一種可隨個(gè)人移動(dòng)的分布式仿真，是一種新的仿真框架，具有新的仿真功能和應(yīng)用模式，將可能成為的仿真領(lǐng)域新發(fā)展方向之一。