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複合感測元件 升級服務應用價值

  • DIGITIMES企劃

Microsoft Band使用的感測器與元件複雜度更高,提供現有智能手環更完整、實用、進階的穿戴應用。Microsoft
Microsoft Band使用的感測器與元件複雜度更高,提供現有智能手環更完整、實用、進階的穿戴應用。Microsoft

蘋果(Apple)與微軟(Microsoft)等業者為了搶佔穿戴式應用市場,不僅發布新穎穿戴式產品、嵌入式作業系統,更將競爭觸角延伸布局至雲端服務、健康監控應用等加值服務,透過穿戴嵌入式應用系統、複合型感測解決方案、健康雲服務等核心應用,強化各自經營的穿戴應用生態系市場競爭實力。

感測技術因應進階需求升級

Apple Watch整合更進階的生物感測技術,可提供一般智慧手表更完整的運動﹧生理監測數據功能。Apple

Apple Watch整合更進階的生物感測技術,可提供一般智慧手表更完整的運動﹧生理監測數據功能。Apple

穿戴應用在更符合用戶要求的雲端服務、嵌入式系統與進階感測技術﹧元件支援下,可在穿戴式電子設備獲得更多應用價值,圖為Microsoft Band智能手環。Microsoft

穿戴應用在更符合用戶要求的雲端服務、嵌入式系統與進階感測技術﹧元件支援下,可在穿戴式電子設備獲得更多應用價值,圖為Microsoft Band智能手環。Microsoft

智能手環結合針對穿戴應用優化後的系統、雲端服務後,可24小時持續監控用戶活動狀態,搭配雲端服務分析生理資訊,透過專家系統位用戶運動行為提出建議或是活動任務。Microsoft

智能手環結合針對穿戴應用優化後的系統、雲端服務後,可24小時持續監控用戶活動狀態,搭配雲端服務分析生理資訊,透過專家系統位用戶運動行為提出建議或是活動任務。Microsoft

新一代穿戴式產品多半已整合多元複合感測元件、新一代嵌入式系統架構、並搭配其對應健康雲服務機制,也為穿戴式智能應用建立全新技術整合標竿。如Microsoft Band、Apple Watch等,都不約而同地導入感測精密度更高的生物特徵感測元件或機制,如UV(Ultraviolet ray)光感測、壓力、心律感測器等重點感測元件。

雖然生物特徵感測效果與醫療級健康數據監控技術仍有段差距,但相較初代智能手環、手錶僅具備加速度計等簡略感測元件架構,在感測技術技術與應用,已可看到大幅技術躍進的具體成果。

而在新款穿戴應用有志一同加強健身管理、智慧助理加值應用,同時透過全新嵌入式系統、處理架構與延伸雲服務時,亦帶動新一波穿戴裝置感測器設計熱潮。

檢視新一代穿戴式裝置的互動特性與人機介面技術,主要為涵蓋觸控、語音、複合感測機制、眼球追蹤、手勢辨識等人機互動技術,尤其是MEMS(Microelectromechanical Systems)感測元件技術,在整合穿戴應用上趨向使用更先進的多元複合感測元件協同感測,如整合加速度計、磁力計、陀螺儀等複合感測元件,提供精度更高的感測能力,再藉由複合感測元件體積更小、更精密特性,延伸發展如手勢辨識人機互動機制,積極升級穿戴應用人機介面的設計方案。

2013至2014年的智能手環、智慧手錶,大多數只具備簡單的加速度計感測器,用以記錄、分析用戶步行、甚至記錄睡眠狀態,這一類以智慧手機配件概念設計的週邊產品,一方面受限定價策略,售價不可能超越手機,整合的感測元件自然不會太好,低價化的策略也使得這類手環在功能性相對受限,僅能支援簡單的運動記錄、睡眠監測等初級應用。

所幸,為了吸引進階用戶目光,運動品牌、行動裝置開發商甚至是軟體?系統開發商,相繼投入研發具健康狀態監測、醫療生理照護等進階用途的進階型穿戴裝置,搭載如壓力計、溫?濕度計、(UV)紫外線環境感測器、心率感測器、血氧感測器、血壓甚至腦波狀態等生物感測需求,也提升了穿戴裝置的技術應用層次。

生物及環境感測  成為應用重點技術

在2015年CES(International Consumer Electronics Show)國際消費性電子展中,包括STMicroelectronics、Bosch Sensortec、Freescale等MEMS晶片商,皆已爭相推出環境、生物感測器解決方案,如Bosch Sensortec即提出壓力、溫?濕度、氣體感測器的感測套件整合方案,搶攻穿戴裝置應用需求。

另在產品端,一線廠商已經陸續將進階生物感測、環境感測器列入2015年的產品設計中,同時搭配更進階的感測機制。

觀察Microsoft Band、Apple Watch產品規格,在產品中已配置MEMS陣列式麥克風,透過進階元件用以觸發Cortana(Microsoft)、Siri(Apple)智能語音助理服務,改善行動裝置的人機介面操作體驗,新款智能設備也開始導入UV感測器、揮發性有機化合物氣體感測器等進階環境感測元件,提前提醒用戶環境汙染或戶外紫外線問題,甚至新創智能設備還打算整合IR影像技術、熱偵測等功能項目,由感測器功能端或是應用端搭配穿戴式裝置或智慧裝置整合,已成為2015智能裝置設備競爭的關鍵模式。

除感測器整合元件與技術躍升智慧裝置要角外,用以結合軟?硬體發揮應用功效的穿戴式設備嵌入式系統,其重要度也越來越高!例如,Microsoft針對穿戴式應用發布Microsoft Health穿戴式作業系統,即計畫結合雲端運算提供更具價值的健身?健康訊息,而2015年將推出的智慧手環Microsoft Band,也是首款基於Microsoft Health穿戴式作業系統的智慧設備產品。

有別於一般智慧手環僅使用MCU搭配嵌入式系統建構應用的型態,Microsoft Health運算平台架構即包含面向消費者與服務業者應用的雲端應用服務,同時Microsoft Health穿戴式作業系統可結合健康?健身數據搭配後台強大的數據分析資源,Microsoft Health對應的雲服務架構也將針對主流行動裝置系統進行優化,如Android、iOS也將提供Microsoft Health應用程式服務。

透過API與SDK整合  同步升級雲應用

Microsoft Health系統可以透過穿戴裝置整合的感測器,蒐集配戴者的運動或生理數據,透過多種感測器協同分析與記錄用戶的動態行為,記錄如步行、站立、運動不同動態行為,搭配嵌入式系統更精密分析卡路里消耗、心搏速率等。

此外,配戴者還能將動態數據、日程管理、電子郵件、GPS衛星定位等資訊搭配分析與整合,累積個人健身運動的大數據資料,再透過智慧分析機制適時提供符合用戶需求的分析建議。例如,在常規工作空檔安排小量運動項目,或是針對個人飲食進行與運動行為搭配的飲食建議,或是透過系統大數據分析,檢視工作量、頻次與睡眠品質間的因果關係等,讓使用者可以更清晰理解個人的身心靈是否處於健康狀態,或是還有無改善空間。

Microsoft Health系統平台也提供完整App終端、應用程式介面API(Application Programming Interface),Microsoft Health雲端服務系統亦提供智慧終端裝置的紀錄數據雲儲存服務。同時新的裝置設計可以應用Microsoft 10 Wrist-Worn感測模組,快速整合與實踐與蒐集包含心跳、運動狀態、GPS定位資訊等感測資訊的資料蒐集需求。

目前Jawbone、RunKeeper、MyFitnessPal、MapMyFitness等硬體商或是運動資訊網路服務商,均已與Microsoft協議將在產品內支援Microsoft Health應用服務,透過API將硬體或服務延伸結合Microsoft Health、HealthVault平台,搶進更進階的專業運動分析甚至是智能醫療應用服務市場。