人類與計(jì)算機(jī)之間的互動(dòng)是一個(gè)吸引了電影制作人，作家和科學(xué)家想象力的主題。計(jì)算機(jī)可以如此緊密地融入我們的生活，以至于我們幾乎不會(huì)注意到它們的存在，這種想法不再局限于科幻小說，而是迅速變成現(xiàn)實(shí)。

無縫地吸收這種人機(jī)交互是可穿戴計(jì)算機(jī)背后的概念。與移動(dòng)設(shè)備不同，可穿戴計(jì)算機(jī)針對(duì)的是需要計(jì)算支持的應(yīng)用，同時(shí)用戶的手、聲音、眼睛和頭腦積極參與物理環(huán)境。可穿戴計(jì)算使軍事項(xiàng)目可以自由地為士兵配備可穿戴網(wǎng)絡(luò)，從而在以網(wǎng)絡(luò)為中心的戰(zhàn)爭(zhēng)中創(chuàng)造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

實(shí)現(xiàn)以網(wǎng)絡(luò)為中心的戰(zhàn)爭(zhēng)

國防部以網(wǎng)絡(luò)為中心的軍事戰(zhàn)略旨在建立一支強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)化部隊(duì)，提高態(tài)勢(shì)感知能力，從而提高任務(wù)效率。在以網(wǎng)絡(luò)為中心的作戰(zhàn)中，每個(gè)士兵、武器和車輛都通過無線連接器成為龐大戰(zhàn)術(shù)信息網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。美國軍方將以網(wǎng)絡(luò)為中心的行動(dòng)視為協(xié)調(diào)實(shí)地行動(dòng)中各種資源的令人信服的機(jī)制。這種巨大的數(shù)據(jù)共享使戰(zhàn)地和戰(zhàn)略指揮官能夠獲得戰(zhàn)術(shù)規(guī)劃的實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)感知，使部署的部隊(duì)能夠立即訪問情報(bào)信息，并在整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)上跟蹤部隊(duì)和敵人的移動(dòng)情況。

這種以網(wǎng)絡(luò)為中心的方法證明，計(jì)算機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)上扮演著越來越重要的角色。可穿戴計(jì)算技術(shù)為士兵提供了戰(zhàn)斗所需的計(jì)算能力，從而提高了以網(wǎng)絡(luò)為中心的戰(zhàn)爭(zhēng)的成功率。

只有一塊拼圖

可穿戴計(jì)算機(jī)本身為提高任務(wù)效率和部隊(duì)安全提供了一項(xiàng)重要技術(shù)。然而，可穿戴計(jì)算機(jī)的價(jià)值取決于部署在戰(zhàn)場(chǎng)其余部分的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能和堅(jiān)固性。

例如，軍用車輛、飛機(jī)和任務(wù)控制中心的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用于對(duì)當(dāng)前戰(zhàn)場(chǎng)情況進(jìn)行準(zhǔn)確分析。為了在以網(wǎng)絡(luò)為中心的戰(zhàn)爭(zhēng)中取得成功，戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：

堅(jiān)固耐用，可應(yīng)對(duì)極端溫度以及嚴(yán)重的機(jī)械沖擊和振動(dòng)

足夠便攜，可解決空間和重量問題

與各種通信平臺(tái)兼容，包括有線、擴(kuò)頻射頻、光纖和衛(wèi)星鏈路

基于COTS技術(shù)，滿足現(xiàn)代軍隊(duì)的預(yù)算限制

為了確保以網(wǎng)絡(luò)為中心的拼圖的每一部分都滿足這些嚴(yán)格的要求，Parvus開發(fā)了一系列超堅(jiān)固耐用的COTS車輛任務(wù)計(jì)算機(jī)和IP網(wǎng)絡(luò)路由器和交換機(jī)，用于要求苛刻的軍事項(xiàng)目。

例如，DuraMAR 加固型移動(dòng) IP 接入路由器基于具有思科 IOS 路由的 PC/104 堆疊架構(gòu)。該路由器包括一個(gè)符合 MIL-STD-704 標(biāo)準(zhǔn)的隔離式電源，該電源可接受各種輸入直流電，并提供針對(duì)軍用飛機(jī)和車輛所經(jīng)歷的電壓尖峰和瞬變的隔離。

由于路由器本身不足以提供網(wǎng)絡(luò)鏈路，因此加固型子系統(tǒng)支持分布式架構(gòu)，使外圍設(shè)備能夠連接，提供無線電和其他通信鏈路以及最終用戶節(jié)點(diǎn)。此架構(gòu)使用以太網(wǎng)供電 （PoE） 和串行供電 （PwS） 為這些外設(shè)供電。

專為特派團(tuán)行動(dòng)而設(shè)計(jì)

在并行開發(fā)中，Eurotech創(chuàng)建了可穿戴的Zypad WL1000計(jì)算機(jī)，其目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品完全集成在用戶的個(gè)人空間中，而不會(huì)壟斷他們的注意力，同時(shí)為他們提供計(jì)算機(jī)訪問而不會(huì)中斷他們的活動(dòng)。

創(chuàng)建這種可穿戴計(jì)算機(jī)需要設(shè)計(jì)人員克服許多重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。對(duì)人體工程學(xué)的研究強(qiáng)調(diào)了可穿戴電子設(shè)備中重量、可穿戴性和屏幕尺寸的重要性。為了滿足這些先決條件，設(shè)計(jì)人員將計(jì)算機(jī)的電路卡組件小型化，使其易于使用且佩戴舒適。設(shè)計(jì)人員使用與剛性柔性電路連接的堆疊PCB（見圖3）來集成功能，包括用于GPS，Wi-Fi和ZigBee的所有天線。

圖 3：柔性電路連接堆疊的PCB，以將無線功能整合到可穿戴計(jì)算機(jī)中。

Zypad 的最新加固版本 WR1100旨在滿足 MIL-STD-810F 環(huán)境和 MIL-STD-461E EMI 要求，使其適用于軍事、國土防御、急救人員、安全、緊急服務(wù)和車載應(yīng)用。

該設(shè)備專為士兵而設(shè)計(jì)，具有以下增強(qiáng)功能：

任務(wù)模式：使用模式選擇器，用戶可以將設(shè)備的配置從正常更改為任務(wù)模式。在任務(wù)模式下，用戶無法無意中關(guān)閉設(shè)備。選擇器還顯示一個(gè)可編程報(bào)警按鈕，該按鈕可以編程以執(zhí)行特殊功能，例如擦除內(nèi)存，關(guān)閉LCD背光，關(guān)閉無線電或發(fā)送求救呼叫作為定位信標(biāo)。

生物識(shí)別指紋傳感器：通過識(shí)別用戶，該傳感器可保護(hù)設(shè)備免受未經(jīng)授權(quán)的訪問。在正常模式下，用戶可以訪問通用菜單，但只有授權(quán)用戶才能在設(shè)備處于任務(wù)模式時(shí)訪問信息。

Wi-Fi、ZigBee 和藍(lán)牙無線連接：這些標(biāo)準(zhǔn)化無線技術(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸大小和節(jié)點(diǎn)數(shù)量為用戶提供了多種選擇。

加速度計(jì)：獲得專利的方向傳感器可在用戶放下手臂時(shí)將系統(tǒng)更改為待機(jī)模式，從而節(jié)省電池電量。

模塊化擴(kuò)展：集成的熱插拔 12 通道 GPS 接收器模塊或自定義 I/O 模塊使系統(tǒng)能夠在現(xiàn)場(chǎng)處理專門的 I/O 或通信要求（如 3G 或 WiMAX）。

裝備民防衛(wèi)士

可以在極端條件下實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)的智能可穿戴技術(shù)不再是未來的目標(biāo)，最近在意大利弗留利 - 威尼斯朱利亞民防部門部署的Zypad就證明了這一點(diǎn)。意大利民防運(yùn)營商配備了完全可穿戴和無創(chuàng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于極端條件下的計(jì)算和通信目的。意大利民防部隊(duì)的制服集成了健康監(jiān)測(cè)傳感器，配有日/夜視攝像機(jī)的頭盔和腕戴式計(jì)算機(jī)。該技術(shù)允許土木隊(duì)免提工作，同時(shí)與指揮和控制中心通信和交換多媒體數(shù)據(jù)。

該項(xiàng)目的目標(biāo)是提高現(xiàn)場(chǎng)小隊(duì)成員的安全性，并為他們配備自己的迷你指揮和控制中心，以實(shí)時(shí)接收優(yōu)化任務(wù)協(xié)調(diào)和管理所需的所有多媒體信息（地圖，視頻，信息和音頻）。此外，新制服還配備了內(nèi)部傳感器，可以持續(xù)監(jiān)測(cè)緊急救援人員的重要生理特征，記錄心率，體溫，水合水平和整體健康狀況。

所有設(shè)備及其功能都通過可穿戴計(jì)算機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)，可以在其上查看圖像和數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)骄o急調(diào)度員。集成的GPS系統(tǒng)可以精確定位佩戴者的確切位置并生成該地區(qū)的地圖。

除了意大利民防部門外，一些美國主要國防承包商目前正在評(píng)估可穿戴計(jì)算機(jī)在各種項(xiàng)目中的作用。一些人認(rèn)為，這些計(jì)算機(jī)將極大地賦予指揮官和作戰(zhàn)人員可操作的知識(shí)，從而為以網(wǎng)絡(luò)為中心的行動(dòng)提供戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。其他人則認(rèn)為可穿戴式計(jì)算機(jī)是當(dāng)今使用的堅(jiān)固耐用的PDA或平板電腦的更符合人體工程學(xué)或功能上的替代品。

超越軍事應(yīng)用

設(shè)計(jì)可穿戴技術(shù)最具挑戰(zhàn)性的方面是將計(jì)算能力和多媒體應(yīng)用集中在一個(gè)足夠小的單元中，以便用戶佩戴。這就是小尺寸（SF）在使可穿戴技術(shù)成為可能方面發(fā)揮關(guān)鍵作用的地方。此外，可穿戴式計(jì)算機(jī)還利用了為便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品開發(fā)的 COTS 技術(shù)的不斷創(chuàng)新。

雖然數(shù)百臺(tái)可穿戴計(jì)算機(jī)已經(jīng)部署在國土安全和軍事應(yīng)用中，但技術(shù)進(jìn)步使這些設(shè)備對(duì)于許多工業(yè)應(yīng)用更加實(shí)用，這些應(yīng)用可以從免提計(jì)算機(jī)訪問和持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)連接中受益。非軍事部署包括以下應(yīng)用領(lǐng)域：

急救人員：在緊急情況下，可穿戴計(jì)算機(jī)可以通過允許現(xiàn)場(chǎng)工作人員實(shí)時(shí)交換信息并定位工作人員的確切位置來幫助協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)和救援人員。

醫(yī)療保健：可穿戴計(jì)算機(jī)可以為醫(yī)務(wù)人員和護(hù)理人員提供患者臨床狀態(tài)的實(shí)時(shí)更新。此外，急救情況下的醫(yī)務(wù)人員可以與救護(hù)車建立無線連接，然后救護(hù)車可以通過無線電與控制中心進(jìn)行通信。這允許醫(yī)務(wù)人員直接從緊急地點(diǎn)與控制中心交換信息，同時(shí)與患者保持聯(lián)系。

物流：可穿戴式計(jì)算機(jī)可以通過簡(jiǎn)化庫存任務(wù)、快遞樞紐中的貨物分揀以及快遞員的取件和交付來節(jié)省時(shí)間。

未來的可能性

軍方對(duì)可穿戴技術(shù)的需求正在穩(wěn)步增長，特別是像未來作戰(zhàn)系統(tǒng)的未來力量戰(zhàn)士等項(xiàng)目一樣，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。最近的市場(chǎng)研究表明，可穿戴計(jì)算機(jī)有望在未來4-8年內(nèi)超越早期采用者階段，并得到更廣泛的部署。

可穿戴技術(shù)架構(gòu)可能很快就會(huì)基于新的低功耗英特爾CPU架構(gòu)。這一發(fā)展將提供更多的處理能力，同時(shí)提高操作系統(tǒng)兼容性，并允許設(shè)備與其他操作系統(tǒng)類型一起工作。可穿戴計(jì)算機(jī)正在迅速證明，計(jì)算世界有可能深刻影響我們與技術(shù)交互的方式。

審核編輯：郭婷