可穿戴設(shè)備形態(tài)包括很多種,例如:手環(huán)、手表、眼鏡、虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔、體溫計(jì)、衣服、襪、鞋、帽、戒指、項(xiàng)鏈、心率帶、耳機(jī)等。這其中從計(jì)算的角度有復(fù)雜的也有簡(jiǎn)單的,簡(jiǎn)單的如溫度計(jì),復(fù)雜的如眼鏡、虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔等,從目前的應(yīng)用看,首先它不是一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備,而一定是一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備,這個(gè)網(wǎng)主要的一個(gè)是手機(jī),因?yàn)槭謾C(jī)太普及,是一個(gè)很好的通訊橋梁。
在可穿戴設(shè)備中需要考慮的計(jì)算問(wèn)題包括:
可穿戴設(shè)備操作系統(tǒng)考慮的主要問(wèn)題是其中的軟件問(wèn)題,所以我們把關(guān)注點(diǎn)更多地放在和軟件相關(guān)的部分,體積不在考慮之列(但體積問(wèn)題又會(huì)極大地限制電池的容量,這樣反過(guò)來(lái)制約了功耗)。按傳統(tǒng)說(shuō)法,操作系統(tǒng)是計(jì)算資源管理者,廣義來(lái)說(shuō),操作系統(tǒng)更應(yīng)該考慮用戶的友好性(或者說(shuō)應(yīng)用的友好性)。
功耗問(wèn)題
首先功耗問(wèn)題關(guān)鍵在于硬件,只有硬件層面的功耗降低,才有可能降低整體功耗,增加設(shè)備的使用時(shí)間。從電路來(lái)說(shuō),電路的功耗等于:電壓x電流。要想降低功耗,可以降低電壓,也可以降低電流。假定電壓恒定,我們繪制一幅電流按照時(shí)間變化的圖,可以得出功耗時(shí):從起點(diǎn)到終點(diǎn),電流圖上的面積。(如果電壓也變化怎么辦?好吧,繪制一個(gè)三維圖,然后計(jì)算其中的體積)
設(shè)備運(yùn)行時(shí),一般不會(huì)讓它持續(xù)的全力工作(筆記本也有風(fēng)扇轉(zhuǎn)和不轉(zhuǎn)的時(shí)候),這其中包括了cpu、ram、閃存、傳感器、外設(shè)、無(wú)線通信等。理想的狀態(tài)是,當(dāng)這些資源不使用,能夠停掉,進(jìn)入睡眠低耗電模式。這些硬件資源的工作電流(激活工作時(shí)及休眠省電時(shí))決定了整機(jī)的耗電量。需要注意的是,硬件功耗情況,也和它待機(jī)時(shí)的底電流密切相關(guān),因?yàn)樾菝邥r(shí)間可能占據(jù)整個(gè)時(shí)間的90%,休眠低電流是1ma還是100ua,這個(gè)差別將直接導(dǎo)致待機(jī)時(shí)間相差十倍。理想的功耗電流時(shí)序圖是,大多數(shù)時(shí)候是待機(jī)狀態(tài),電流為0ua,工作時(shí)電流上升,但最好是僅僅上升成一個(gè)非常細(xì)的尖峰,時(shí)間段一定要短,這樣面積也相應(yīng)的?。?br>
對(duì)于操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō),它需要恰到好處的關(guān)閉不再使用的硬件,包括cpu/ram/外設(shè)等等。另外也需要著重考慮的是,應(yīng)用本身的耗電情況。例如微信,5分鐘醒來(lái)接收一次消息和30秒就收一次消息是完全不一樣的。如何有效管理應(yīng)用的耗電情況是一個(gè)十分值得探索的話題。
聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題
可穿戴設(shè)備上低功耗藍(lán)牙(ble,或bluetoothsmart)比較流行,因?yàn)樗軌蛟谶B接時(shí)保持非常低的電流,激活再行收發(fā)數(shù)據(jù)也非常迅速。不過(guò)ble如果在傳輸數(shù)據(jù)量比較大時(shí),就比較尷尬了,目前它的數(shù)據(jù)傳輸速度非常有限(有所得必有所失嘛)。其他的連接技術(shù)還有,2g/3g、wi-fi等,wi-fi會(huì)比較耗電。這些是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題,對(duì)于操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō),更需要提供的是設(shè)備、手機(jī)和云的數(shù)據(jù)交互便捷性。這部分,json作為數(shù)據(jù)交互消息格式有很強(qiáng)的適應(yīng)性,不管在手機(jī)還是在云端都能夠很方便地剝離出其中的有效數(shù)據(jù),同時(shí)即使是人眼來(lái)查看這些數(shù)據(jù)也具備良好的可讀性。
人機(jī)交互
有一點(diǎn)很明確的是,可穿戴設(shè)備不是pc桌面(辦公方式的大屏幕)、手機(jī)(便攜方式的小屏幕),因?yàn)轶w積的關(guān)系,能夠提供的只能算微屏幕,或者投影方式(眼鏡)。從交互上說(shuō),必然是另外一種人機(jī)交互方式,不是鍵盤(server),不是鼠標(biāo)(desktop),也不是手指(phone)。所以想讓linux用于desktop,windows用于phone,android用于wear都有很大挑戰(zhàn)性,原有的應(yīng)用程序并不能夠無(wú)縫遷移。智能設(shè)備操作系統(tǒng)需要新的交互方式,或類似于科幻片中的3d手勢(shì)交互,或直接的語(yǔ)音智能交互,或腦電波方式的人機(jī)思維交互等等,而不再局限于屏幕!也非常有可能,你隨身攜帶的可穿戴設(shè)備就是你的交互輸入端。
數(shù)據(jù)采集
可穿戴設(shè)備可以想象成另外的觸角,把人(或人周邊的環(huán)境)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(大腦)連接起來(lái)了,所以數(shù)據(jù)采集是可穿戴式設(shè)備基本功之一。如何采集到數(shù)據(jù),并靈活運(yùn)用起來(lái)是可穿戴設(shè)備主要考慮的問(wèn)題之一。提供相應(yīng)的低功耗傳感器框架,并把數(shù)據(jù)方便地派發(fā)到其他的組件(算法,云端)是這類操作系統(tǒng)要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。
從以上的分析,可穿戴設(shè)備操作系統(tǒng)應(yīng)該具備以下的一些特征:
提供良好的功耗管理,不僅僅包括硬件也應(yīng)該包括應(yīng)用的功耗管理;
不局限于屏幕的人機(jī)交互方式(屏幕可能僅是提供信息的輔助手段之一);
有效的采集周邊數(shù)據(jù),并派發(fā)到其他組件(算法軟件、手機(jī)或云端);
便利的聯(lián)網(wǎng)能力及交互格式。
智能將主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)上面,可以是第三方定義的算法,也可以是自行進(jìn)行的算法緯度小調(diào)整,而后送到(不同的)計(jì)算大腦中,是大腦的一個(gè)個(gè)觸角。
關(guān)于智能手表,再多說(shuō)兩句。最近applewatch已經(jīng)發(fā)布了,各種體驗(yàn)滿天飛,其中最被吐槽的還是它的一天18小時(shí)的新設(shè)定,這也暴露出目前硬件上當(dāng)前技術(shù)的短板。如果我們向后展望3年、5年,誰(shuí)也不知道到時(shí)的具體情況,也許是電池技術(shù)的長(zhǎng)足長(zhǎng)進(jìn),也許是芯片及外圍硬件功耗的進(jìn)一步探低。64位,8核芯片要出現(xiàn)在手表上可能還需要一段時(shí)間,手表應(yīng)該不會(huì)是一個(gè)計(jì)算見(jiàn)長(zhǎng)的設(shè)備。值得關(guān)注的是,arm新發(fā)布的cortex-m7核心,在200mhz/300mhz時(shí),coremark分?jǐn)?shù)已經(jīng)達(dá)到了1000/1500的分值,這已經(jīng)可以媲美cortex-a8的性能了,但它具備非常好的低功耗特性。