【致命干貨】可穿戴計算與系統(tǒng)仿真

　　引 言

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

　　可穿戴計算機是隨著電子器件的不斷微型化、性能的增強、無線移動網(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“計算”深入研究和認識，追求“計算以人為本，人機合一”這一理念的產(chǎn)物。

　　可穿戴計算機在體系結(jié)構(gòu)、功能、形態(tài)、用途、操作模式，以及設(shè)計和開發(fā)方法上都將與現(xiàn)在流行的移動計算裝置（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，開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域，用途非常廣泛。

　　可穿戴計算機的出現(xiàn)促成了一種嶄新和獨特的計算模式，即可穿戴計算（Wearable Computing，同樣縮寫為WearComp），它從計算概念、人機關(guān)系、交互方式、功能和用途等諸多方面都不同于傳統(tǒng)的固定和移動計算模式，這種計算模式強調(diào)以自然的穿戴形式提供的計算功能，弱化機器的概念，計算系統(tǒng)不是以機器形式出現(xiàn)，機器將最終從我們的視線中將消失，計算系統(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，我們體驗到的只是“服務(wù)”。在這種新的計算模式下，弱化以“傳統(tǒng)計算”為主要任務(wù)，而是突出以增強人的能力和輔助人為目的，將使我們產(chǎn)生“計算依賴”，使我們需要計算就像需要衣物一樣。

　　可穿戴計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)可穿戴計算機（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 年初代就開始進行可穿戴計算機的研究，他在MIT 攻讀博士的時候繼續(xù)了他的發(fā)明，并和其他研究人員一道形成了可穿戴計算研究方向，成為可穿戴計算研究領(lǐng)域的主流之一。另一股可穿戴計算的推動力量來自美國軍方，主要有兩個相關(guān)計劃，一是90 年代中期美國陸軍的陸地勇士（Land Warrior）計劃，其目的是研制一種以可穿戴計算機為核心數(shù)字化作戰(zhàn)單兵系統(tǒng)；二是90 年代中期美國DARPA 的聰明模塊計劃（Smart Modular）。

　　1996 年在美國召開的兩次會議引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對可穿戴計算的廣泛關(guān)注。一次會議是1996 年7 月，美國國防部的DARPA 贊助舉行了第一次WearComp 專題研討會，題為“ 2005 可穿戴計算”，當(dāng)時召集工業(yè)界、大學(xué)及軍方的專家探討未來可穿戴式計算機的潛力。另一次會議是1996年8 月，Boeing 公司在Seattle 主辦的第二次WearComp的專題研討會，工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和獨立實驗室的研究人員與管理人員到會，會議形成了硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、人的因素及應(yīng)用等五個專題報告。這兩次會議掀起了可穿戴計算研究的第一波熱潮，為即將來臨的可穿戴計算時代點燃了火種。值得注意的是，這首兩屆會議分別是軍方和工業(yè)界發(fā)起的，而不是學(xué)術(shù)屆，這從一個角度說明，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)纱┐饔嬎銠C的需求是直接和迫切的。

　　自此，國際上可穿戴計算已逐步成為計算技術(shù)前沿和熱點研究領(lǐng)域，許多發(fā)達國家的著名大學(xué)和研究機構(gòu)都成立了專門的研究中心和實驗室，競相開展了相關(guān)研究，如美國、加拿大、澳大利亞、日本、英國、德國、瑞士等等，競爭態(tài)勢已經(jīng)形成。中國也在20 世紀(jì)中后期介入了這個研究領(lǐng)域。

　　1997 年由IEEE 主辦了第一屆ISWC （InternationalSymposium on Wearable Computers ）可穿戴計算的國際會議，以后每年舉行一次會議，規(guī)模和水平不斷提高。IEEE專門設(shè)立可穿戴信息系統(tǒng)技術(shù)委員會TCWIS （TechnicalCommittee on Wearable Information Systems）。2000 年IEEE Pervasive Computing 期刊出版了可穿戴計算的?？?。多倫多大學(xué)的Steve Mann 博士已有兩部關(guān)于可穿戴計算的著作出版， 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。目前有關(guān)可穿戴計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算機樣機和系統(tǒng)，至少已有幾十項相關(guān)發(fā)明專利。

　　計算機工業(yè)界幾乎是在 90 年代中后期同步跟入可穿戴計算這個新興領(lǐng)域?？纱┐饔嬎阏麢C和配件產(chǎn)品已投入市場，目前美國和日本都推出了具有實用價值的可穿戴計算機和專用器件（如核心模塊，單手鍵盤，頭戴顯示器等。作為新一代的計算機，可穿戴計算機將形成一個新的產(chǎn)業(yè)，市場潛力巨大，其社會和經(jīng)濟效益不可估量。

　　在應(yīng)用方面，美國已采用可穿戴計算機作為數(shù)字化單兵系統(tǒng)的核心。可穿戴計算機在電信、倉儲、快遞業(yè)等領(lǐng)域也已投入了實際應(yīng)用，在諸多其他應(yīng)用領(lǐng)域，可穿戴計算機已進入試用階段，如航空航天、旅游、食品加工、醫(yī)療、消防、機器維護與安裝，以及野外勘探等等。

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

　　可穿戴計算作為一種新的計算模式，可穿戴計算系統(tǒng)作為一種新的計算平臺，也將會給系統(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算的仿真簡稱為“可穿戴仿真（Wearable Simulation）”，縮寫為WS?？纱?/p>

　　戴帶仿真將DIS（分布式交互仿真）擴展到移動狀態(tài)，并分布到個人，是一種可隨個人移動的分布式仿真，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。