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

無縫地吸收這種人機交互是可穿戴計算機背后的概念。與移動設(shè)備不同，可穿戴計算機針對的是需要計算支持的應(yīng)用，同時用戶的手、聲音、眼睛和頭腦積極參與物理環(huán)境?？纱┐饔嬎闶管娛马椖靠梢宰杂傻貫槭勘鋫淇纱┐骶W(wǎng)絡(luò)，從而在以網(wǎng)絡(luò)為中心的戰(zhàn)爭中創(chuàng)造競爭優(yōu)勢。

實現(xiàn)以網(wǎng)絡(luò)為中心的戰(zhàn)爭

國防部以網(wǎng)絡(luò)為中心的軍事戰(zhàn)略旨在建立一支強大的網(wǎng)絡(luò)化部隊，提高態(tài)勢感知能力，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)上的一個節(jié)點。美國軍方將以網(wǎng)絡(luò)為中心的行動視為協(xié)調(diào)實地行動中各種資源的令人信服的機制。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)劃的實時態(tài)勢感知，使部署的部隊能夠立即訪問情報信息，并在整個戰(zhàn)場上跟蹤部隊和敵人的移動情況。

這種以網(wǎng)絡(luò)為中心的方法證明，計算機在戰(zhàn)場上扮演著越來越重要的角色?？纱┐饔嬎慵夹g(shù)為士兵提供了戰(zhàn)斗所需的計算能力，從而提高了以網(wǎng)絡(luò)為中心的戰(zhàn)爭的成功率。

只有一塊拼圖

可穿戴計算機本身為提高任務(wù)效率和部隊安全提供了一項重要技術(shù)。然而，可穿戴計算機的價值取決于部署在戰(zhàn)場其余部分的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能和堅固性。

例如，軍用車輛、飛機和任務(wù)控制中心的計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用于對當前戰(zhàn)場情況進行準確分析。為了在以網(wǎng)絡(luò)為中心的戰(zhàn)爭中取得成功，戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須滿足以下標準：

堅固耐用，可應(yīng)對極端溫度以及嚴重的機械沖擊和振動

足夠便攜，可解決空間和重量問題

與各種通信平臺兼容，包括有線、擴頻射頻、光纖和衛(wèi)星鏈路

基于COTS技術(shù)，滿足現(xiàn)代軍隊的預(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格的要求，Parvus開發(fā)了一系列超堅固耐用的COTS車輛任務(wù)計算機和IP網(wǎng)絡(luò)路由器和交換機，用于要求苛刻的軍事項目。

例如，DuraMAR 加固型移動 IP 接入路由器基于具有思科 IOS 路由的 PC/104 堆疊架構(gòu)。該路由器包括一個符合 MIL-STD-704 標準的隔離式電源，該電源可接受各種輸入直流電，并提供針對軍用飛機和車輛所經(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。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。

專為特派團行動而設(shè)計

在并行開發(fā)中，Eurotech創(chuàng)建了可穿戴的Zypad WL1000計算機，其目標是設(shè)計一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品完全集成在用戶的個人空間中，而不會壟斷他們的注意力，同時為他們提供計算機訪問而不會中斷他們的活動。

創(chuàng)建這種可穿戴計算機需要設(shè)計人員克服許多重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。對人體工程學(xué)的研究強調(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)計人員將計算機的電路卡組件小型化，使其易于使用且佩戴舒適。設(shè)計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算機中。

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，具有以下增強功能：

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。選擇器還顯示一個可編程報警按鈕，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。

生物識別指紋傳感器：通過識別用戶，該傳感器可保護設(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)模式時訪問信息。

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

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

模塊化擴展：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時交換數(shù)據(jù)的智能可穿戴技術(shù)不再是未來的目標，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。意大利民防運營商配備了完全可穿戴和無創(chuàng)的計算機系統(tǒng)，用于極端條件下的計算和通信目的。意大利民防部隊的制服集成了健康監(jiān)測傳感器，配有日/夜視攝像機的頭盔和腕戴式計算機。該技術(shù)允許土木隊免提工作，同時與指揮和控制中心通信和交換多媒體數(shù)據(jù)。

該項目的目標是提高現(xiàn)場小隊成員的安全性，并為他們配備自己的迷你指揮和控制中心，以實時接收優(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算機進行協(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估可穿戴計算機在各種項目中的作用。一些人認為，這些計算機將極大地賦予指揮官和作戰(zhàn)人員可操作的知識，從而為以網(wǎng)絡(luò)為中心的行動提供戰(zhàn)略優(yōu)勢。其他人則認為可穿戴式計算機是當今使用的堅固耐用的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)計可穿戴技術(shù)最具挑戰(zhàn)性的方面是將計算能力和多媒體應(yīng)用集中在一個足夠小的單元中，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，可穿戴式計算機還利用了為便攜式消費電子產(chǎn)品開發(fā)的 COTS 技術(shù)的不斷創(chuàng)新。

雖然數(shù)百臺可穿戴計算機已經(jīng)部署在國土安全和軍事應(yīng)用中，但技術(shù)進步使這些設(shè)備對于許多工業(yè)應(yīng)用更加實用，這些應(yīng)用可以從免提計算機訪問和持續(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，可穿戴計算機可以通過允許現(xiàn)場工作人員實時交換信息并定位工作人員的確切位置來幫助協(xié)調(diào)團隊和救援人員。

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

物流：可穿戴式計算機可以通過簡化庫存任務(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)省時間。

未來的可能性

軍方對可穿戴技術(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)士等項目一樣，推動技術(shù)進步。最近的市場研究表明，可穿戴計算機有望在未來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。可穿戴計算機正在迅速證明，計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