近年来，随着移动互联网的发展、技术进步和高性能低功耗处理芯片的推出，部分智能穿戴设备已经从概念化走向商用化。从2012年谷歌推出谷歌眼镜后，苹果、三星、微软、索尼等诸多科技公司也都开始了在这个全新领域的探索并研发各种智能穿戴设备。越来越多的厂商认为，智能穿戴设备将是智能手机之后的又一波移动互联网浪潮。
1 智能穿戴设备概念与分类
1.1 概念
智能穿戴设备（又称可穿戴设备、穿戴式智能设备等）泛指内嵌在服装中，或以饰品、随身佩带物品形态存在的电子通信类设备。具体来说，智能穿戴设备是把信息的采集、记录、存储、显示、传输、分析、解决方案等功能与我们的日常穿戴相结合，成为我们穿戴的一部分，如衣服、帽子、眼镜、手环、手表、鞋子等（图1）。智能穿戴设备具备两个特点：首先它是一种拥有计算、储存或传输功能的硬件终端；其次它创新性地将多媒体、传感器和无线通信等技术嵌入人们的衣着当中或使其更便于携带，并创造出颠覆式的应用和交互体验。
图1 各种形式的智能穿戴设备产品
1.2 分类
目前，智能穿戴设备主要有两种分类方式，一是按照应用领域来划分，一是按照主要功能来划分。从应用领域划分来看，这里采用国际知名市场研究公司IMS Research的分类方法，即认为当前智能穿戴设备主要应用于四大领域：健身与健康、医疗与保健、工业与军事、信息娱乐，具体产品约有20多种（表1）。从主要功能划分，大概可分为三大类：生活健康类、信息咨询类和体感控制类（表2）。其中，生活健康类的设备有运动、体侧腕带及智能手环；信息资讯类的设备有智能手表和智能眼镜；体感控制类的设备有各类体感控制器等。
表1 智能穿戴设备的主要应用领域及相关产品
资料来源：IMS Research. World Market for Wearable Technology–A Quantitative Market Assessment, 2012
表2 智能穿戴设备按主要功能分类
2 智能穿戴设备主流产品发展现状
自2012年谷歌发布谷歌眼镜以来，智能穿戴设备已成为IT界新的关注焦点。尤其2014年国内外厂商更是卯足了劲，欲放手一搏，抢占先机。但时至今日，虽然越来越多的智能手表、智能手环等产品上市销售，但消费者大多持观望态度，智能穿戴设备市场呈现出叫好不叫座的窘境。究其原因，无论是国内还是国外的可穿戴产品，仍处于缺乏实用的、革命性产品的尴尬境地。
目前，已面市的智能穿戴设备产品形态多样，其中以智能手环、智能手表和智能眼镜最为常见，三者约占据2014年全球智能穿戴设备出货量的70%以上。智能手环普及程度最高，功能简单；智能手表平台和方案众多，功能多样；智能眼镜技术门槛高，实现的功能也最为复杂。
2.1 智能手环
智能手环是一种时尚的穿戴式智能设备，具有计步和测量距离、卡路里等基本功能，还具有活动、锻炼、睡眠等模式，可以记录营养情况，拥有智能闹钟、健康提醒等功能。
手环类产品，国外用户有良好的运动习惯，加上设计美观，因此Fitbit、Jawbone UP等运动手环出货不错。国内手环产品方案趋于同质化，设计比较粗糙，价格从几十到几百不等。整体出货量虽不断提升，但因玩家众多，单家出货量并不大。主要问题是：设计不够新颖；功能不具粘性；以APP建立数据支撑的商业模式不够清晰。
2.2 智能手表
智能手表是将手表内置智能化系统，连接于网络而实现多功能，可同步手机中的电话、短信、邮件、照片、音乐等。同时，智能手表还将成为保健设备，准确追踪走路的步数和消耗的能量；还可以通过内嵌的传感器监测穿戴者的脉搏、心跳等身体状况的变化。
目前手表类产品，主要分为手机伴侣和独立手机两类，功能需求比手环复杂。手机伴侣主要提供信息查看、信息提醒、电话接听、环境显示、个人健康信息等功能；独立手机，提供SIM卡槽，可作为第二手机拨打电话。主要问题是：外观设计不够新颖；方案不够成熟，功耗较大，续航不理想；缺乏刚需应用；产品设计和目标人群定位不够清晰。
2.3 智能眼镜
智能眼镜是指像智能手机一样，具有独立的操作系统，可以由用户安装软件、游戏，可通过语音或动作操控完成添加日程、地图导航、与好友互动、拍摄照片和视频、与朋友展开视频通话等功能，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类眼镜的总称。
眼镜类产品，设计复杂度高于手表和手环类产品，主要提供摄像、3D显示、虚拟现实（VR）等功能，面市产品如Google glass、Oculus rift等。主要问题是：技术门槛较高，国内玩家较少；价格昂贵，受众面较小；续航时间短；人机交互方式需要改善。
2.4 其他智能穿戴设备
除了智能手环、智能手表和智能眼镜三大类智能穿戴设备产品外，广义上的智能穿戴设备还包括头盔、耳机、衣服、鞋、袜子、帽子、手套、首饰、纽扣、腰带等。
3 智能穿戴设备产业链格局
智能穿戴设备产业链涉及环节较多，从产业分工维度看可分为上游关键器件、中游交互解决方案、下游产品和服务三个环节。上游关键器件环节，包括芯片、传感器、柔性元件、屏幕、电池、无线模块等，其中传感器和芯片是核心；中游交互解决方案提供环节，包括语音识别、眼球识别及图像识别等技术；下游环节主要为产品、服务和渠道。操作系统和应用提供贯穿产业链上中下游（图2）。
资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）整理
图2 智能穿戴设备产业链
表3 三大类主流智能穿戴设备产品比较
资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）整理
目前，智能穿戴设备产业链尚不成熟。这条产业链上包含了从芯片解决方案到外观设计，再到生产组装以及应用开发等在内的一系列流程。硬件公司致力于智能穿戴设备的开发，容易忽略软件的叠加性和更新性；软件公司致力于可穿戴软件的开发，却在硬件生产、渠道建设和售后服务方面有所欠缺，导致可穿戴细分领域存在的最大问题就是产业链各环节脱节，无法让所处产业链形成闭环运作。
3.1 上游
3.1.1 芯片
芯片在整个可穿戴设备行业中占据着举足轻重的地位。目前可穿戴芯片分为MCU（微控制单元）和AP（应用处理器）两种。MCU是一个超低功耗、功能弱小、廉价的、内部几无功能模块的单芯片计算机；而AP是一个低功耗、功能强大、价格适中、集中相当功能模块的计算、控制、多媒体处理中心。手环多采用MCU（代表产品主要有Pebble、Jawbone UP）；手表多数采用AP（代表产品主要有Apple Watch、Galaxy Watch、Geak Watch、Sony Smartwatch），少数采用高性能MCU。
3.1.2 操作系统
目前智能穿戴设备仍在发展初期，各厂商均希望打造自己的生态系统，包括定制OS与UI、提供API、发展开发者社区等。智能穿戴终端搭载的操作系统可分为RTOS（实时操作系统）、裁剪Android、三星Tizen以及Apple Watch的iOS，现阶段RTOS的应用最广泛。
3.1.3 传感器和算法
传感器是可穿戴设备感知外部环境的窗口，也是产品功能差异化的重要硬件。因微型化、低成本、高精度等优势，可穿戴终端均采用MEMS（微电机系统）传感器。目前可穿戴终端中使用的传感器主要有三类，包括交互感知类、生理参数检测类及环境感知类（表4）。
表4 可穿戴设备中常用的三类传感器
资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）整理
传感器是硬件基础，数据的精确测量还需依赖算法。算法的好坏不仅决定精准度，还直接影响用户体验。目前，算法的获取一般通过自主研发或第三方授权获得。
3.1.4 电池
可穿戴设备的电池分为两类，一类是传统纽扣电池，需定期更换，不可充电，成本较低，一些手环产品会采用，如Misfit Shine，极低的功耗设计可以使更换周期保持在半年到一年；另一类是可充电锂电池，需要外配充电线、充电座，成本较高，大多数可穿戴设备均采用这种电池，充电周期虽不尽相同，但最长待机时间也仅为月余，并不理想。
3.1.5 柔性元件及屏幕
柔性元件包括柔性电路、柔性屏和柔性电池。柔性电路现已使用在手机、笔记本电脑等设备，并开始切入可穿戴设备领域。例如，三星已推出搭载弯曲屏的Galaxy Gear智能手表，LG也加大柔性屏投入，欲进军可穿戴领域。技术上石墨烯柔性屏幕获突破，未来会更好地适配可穿戴设备。柔性电池方面，三星SDI发布可弯曲电池，一次充电可待机5天。
智能手表多具备显示屏。由于低功耗是智能穿戴设备上屏幕的根本需求，因此黑白屏是首选。传统的LCD屏幕技术成熟，价格便宜，但功耗较高。典型的低功耗屏幕包括夏普Memory LCD、Eink墨水屏、高通Mirasol和OLED。
3.1.6 连接技术
智能穿戴设备中应用最广泛的连接技术是低功耗蓝牙与WiFi。低功耗蓝牙由于其低功耗在可穿戴设备，如手环、手表中应用广泛，但蓝牙连接的弊端也同样突出，传输速率有限、传输距离短、且不能主动联网。WiFi具备主动联网、距离远、传输速率快等优点，但由于功耗较高，手环产品很少采用。
3.1.7 硬件整体方案
智能穿戴设备硬件方案可分为两大类，对应低功耗简单功能和高功耗复杂功能。低功耗终端采用MCU为内核，运行RTOS或厂商自定义裁剪的操作系统，功能单一、功耗较低，且可能需要依附智能手机使用；高功耗复杂功能的可穿戴终端采用应用处理器（AP），运行裁剪版Android或Linux，内容较为丰富，可单独使用，但功耗和价格均较高。
3.2 中游
在交互方式上，点按、触摸等传统的交互方式在小屏幕甚至无屏幕的可穿戴设备上并不适用。使用语音、眼球、图像等识别交互方式，可以解放双手，给用户更好的体验。其中语音识别已较为常见，后两者技术尚不成熟。此外，骨传导耳机和MEMS麦克风也是控制与交互技术的重要组成部分。
3.2.1 语音/眼球/图像识别技术
智能语音技术发展至今，相当多想象中的应用场景已经有了现实雏形：如以Siri为代表的语音输入和语音控制，依靠声纹识别技术的安全控制，智能家居特定情境下的简单人机交互等等。眼球识别利用算法检测眼球位置，已有的应用为三星S4/S5的智能暂停和智能滚动，但体验一般，技术发展的空间仍然很大。图像识别的主要应用场景在智能眼镜上，目前技术成熟度仍然不足。
3.2.2 骨传导耳机
骨传导耳机是通过耳机对头骨的振动传递声音到大脑，这样可保护耳膜。因此，它是一种环保耳机，特别适合儿童使用以及长时间使用耳机的人群，协助由于残疾或高龄而丧失听力的人士接听电话，并且帮助没有听力障碍的用户在嘈杂的环境下轻松接听电话。骨传导耳机未来有可能成为可穿戴设备的标配。
3.2.3 MEMS麦克风
MEMS麦克风可实现语音检测和识别，使得人机交互更加方便、设备控制更加有效。
3.3 下游
下游环节主要包括产品、服务和渠道。产品即终端设备，厂商主要有我们所熟悉的谷歌、三星、索尼、苹果等。国外厂商竞争很激烈，相比国外较为成熟的市场，国内可穿戴设备仍处在市场培育阶段，目前主要有联想、百度、果壳、华为、咕咚网、映趣科技、土曼科技、九安医疗、宝莱特等，除此之外，还有众多创业型的小公司。服务主要是指应用服务（涉及APP、大数据和云服务等），目前相当缺乏，当前的应用服务局限于智能手机服务和健康数据服务。渠道主要指销售渠道，包括线上销售（电商平台、预售平台）和线下商店（数码类产品卖场、商场柜台、旗舰店）等。
4 影响智能穿戴设备发展的关键技术
目前，尽管各家公司都在尽力研发智能穿戴设备产品，但是，智能穿戴设备要大规模商用并成为市场主流产品的时机还不成熟。目前大都停留在吸引注意的层面，在资本市场也出现了炒作行为，尚未展现具有突破性的实用功能。智能穿戴设备领域还未形成能有效支撑创新的产业环境，一些技术瓶颈亟待突破。
4.1 柔性屏幕材料
目前，可任意弯曲、自由伸缩的柔性显示屏材料仍没有实现突破，这将在一定程度上限制智能穿戴设备的使用方式。未来甚至可能采用可实现不同功能的材料，比如，基于纳米传感、纳米电子的新材料或是以后智能穿戴设备选材的方向。
4.2 电池续航能力
目前，电池续航能力可能是制约智能穿戴设备产品发展的最重要因素之一。如果智能眼镜和手表必须时不时拿下来充电，特别影响用户体验。现阶段，产业界正在研究各种类型的新式电池，比如高能量密度电池、固态超薄电池、可弯曲电池和无线充电技术等。未来，预计将会有更多的企业在电池领域进行探索，一旦在可量产的低成本技术上实现突破，大幅度提升智能穿戴设备的续航能力，对于改善用户体验、促进可穿戴产业的发展会有很大的促进作用。
4.3 蓝牙低能耗技术（蓝牙4.0）
功耗问题是当前智能穿戴设备产品面临的最棘手的问题之一。蓝牙低能耗技术是蓝牙4.0的核心，它是一项新的无线技术，可实现超低功耗，其对智能穿戴设备十分有用，甚至对于未来的智能家居和智能汽车也将产生巨大影响。
4.4 MEMS传感器
智能穿戴设备通过传感器进行数据监测。因此，未来智能穿戴设备前景的发展将取决于传感器等产业链上游技术的提升，特别是MEMS传感器是智能穿戴设备产业链中的核心部件。MEMS的创新发展和应用对智能穿戴设备的发展具有至关重要的作用。
4.5 人机交互
人机交互技术主要体现在信息输入和输出两个方面。当前的人机交互主要是通过人机界面完成，例如，过去用键盘输入搜索信息，用鼠标打开网页，
iPhone普及引领智能手机用触屏技术代替了原先的按键。但在智能穿戴设备如此小的规格下采用触控显然不是最理想，语音、姿势（手势）、图像识别等解放双手的新兴交互方式更加适合智能穿戴产品。语音交互具备在智能穿戴产品规模推广的条件，也符合智能穿戴设备的解放双手的使用场景。姿势（手势）识别，类似智能手机，也可借助传感器在智能穿戴产品中得以广泛应用，专门用于捕捉人体姿势的穿戴式产品也将有较为广阔的市场情景。图像识别、眼球识别等由于技术、成本、体验等限制，规模商用还需等待。
5 智能穿戴设备发展趋势
（1）智能穿戴设备发展前景看好
目前，各大研究机构都对智能穿戴设备市场十分看好（表5）。乐观派的ABI Research估计2016年的智能穿戴设备出货量有3.5亿台，到2018年智能穿戴设备的年出货量将达到4.85亿台。悲观派的Juniper则对2016年的出货量给出了5800万的估计。IMS Research和BI两家机构估计的数据较为中性。
表5 不同研究机构对智能穿戴设备出货量预测
资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）整理
根据IMS Research的研究报告《2012年全球可穿戴技术市场──量化市场评估》的数据[1]，2011年全球可穿戴技术市场的营业收入约为20亿美元，预计到2016年有望达到60亿美元；2011年约有1400万台可穿戴设备出货，预计2016年出货量将达到1.71亿台。另据IHS于2013年10月30日发布的研究报告《全球可穿戴技术市场（2013版）》显示，2012年全球可穿戴技术市场的营业收入约为85亿美元，预计到2018年有望达到300亿美元（如果乐观预计的话，有望接近500亿美元，见图3）；2012年约有9600万台可穿戴设备出货，预计2018年出货量将达到2.1亿台。仅仅相隔一年，同一家研究机构的研究报告结果大幅上调了市场预期，可见可穿戴技术和设备的未来市场前景相当广阔。
资料来源：IHS. World Market for Wearable Technology，2013
图3 2012－2018年可穿戴技术市场营业收入
就应用领域看，目前在医疗与保健、健身与健康、信息娱乐等领域对可穿戴技术存在日益成长的需求。相比之下，智能穿戴设备应用于工业和军事领域的市场规模要小些，但前景较为广阔（图4）。
图4 2016年可穿戴设备在各主要应用领域的市场规模（气泡大小表示相对的市场规模）
（2）智能穿戴设备将是智能终端下一个发展方向
消费电子沿着智能性和便携性两个维度发展。在过去几年，市场关注的焦点在于智能性维度，即设备从功能型向智能型的演变，例如，智能手机在功能手机通话和短信功能的基础上，实现了上网、安装应用程序、收发邮件等功能。近年来，笔记本电脑对台式电脑的替代、手机和平板对笔记本电脑/台式电脑的替代都说明了便捷是符合人类使用习惯的发展趋势。在便携性的维度，电子产品可分为四种类型：固定型、可携带型、可穿戴型和嵌入人体型。目前，消费电子产品从可携带型向可穿戴型的演变刚刚开始，未来甚至会向可嵌入型演变。
智能穿戴将真正把人体作为大数据时代入口，将电子产品使用频率从分钟级提升至秒级，在各方市场力驱动下，可穿戴技术在硬件设备和软件应用方面发展的井喷已成必然。智能穿戴设备将是消费电子产业下一步发展方向。
（3）智能穿戴产品形式更加多样化
手表、手环（腕带）和眼镜是目前最常见到的智能穿戴设备。今后智能穿戴设备产品形式将更加多样化，可穿戴技术和各种日常用品联系在一起，嵌入到衣服、首饰、耳机和鞋子中的智能穿戴产品将成为主流。甚至有可能不再作为身体外在的附属配件，而是融入人的身体，在身体中植入芯片，与人的生理行为合二为一。
智能穿戴产品能否更好地体现个人风格和个性已经成为一个越来越被重视的问题。作为个人装饰的一部分，个性化设计将更多地融入到智能穿戴设备的开发中。此外，消费者对智能穿戴设备的时尚性和美观度有很高的要求，将来智能穿戴设备将更加精巧、别致，以嵌入耳环、项链坠等既美观又隐蔽的方式融入日常生活。
（4）将推动移动互联网、云计算、大数据等技术迅猛发展
智能穿戴设备要求随时随地接入互联网，将数据发送到云端，进行大数据分析，再将数据指令返回到智能穿戴设备，操纵设备进行人机互动，因此智能穿戴设备产业的发展对物联网、云计算、大数据、智能家居、智能电网、健康医疗、互联网金融等产业具有很强的拉动作用。未来，继浏览器、智能终端、移动应用商店之后，智能穿戴设备将在移动互联网领域占据至关重要的地位，彻底改变人类的生活方式。
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