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可穿戴设备设计关键在于数据准确性和算法有效性

2022-11-25 09:49:19 赵明灿 阅读:
本文分享了ADI在可穿戴领域的一些理解和思考,分为三个部分:一是可穿戴广义设备的市场趋势,包括“卷中卷的卷王”TWS耳机、AR/VR和智能手表;二是可穿戴产品解析;三是想做到差异化,数据和算法到底扮演着什么样的角色。

近日,在EEVIA第十届年度中国硬科技媒体论坛暨2022产业链研创趋势展望研讨会上,ADI中国产品事业部高级市场应用经理何源先生发表了“从数据准确性和算法有效性入手,迎接新一代可穿戴技术大趋势”主题演讲。分享了ADI在可穿戴领域的一些理解和思考,分为三个部分:一是可穿戴广义设备的市场趋势,包括“卷中卷的卷王”TWS耳机、AR/VR和智能手表;二是可穿戴产品解析;三是想做到差异化,数据和算法到底扮演着什么样的角色。1VHednc

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ADI中国产品事业部高级市场应用经理何源1VHednc

TWS耳机——卷中卷

何源认为,可穿戴耳机非常内卷,从研发到销售到市场营销,甚至在深圳华强北,有些白牌市场已经非常火爆。先看几个数字,从2017年开始,可穿戴耳机增长量非常大;在很多因素影响下,2021年增速开始变缓;2022年可能全球市场出货量会往下调。1VHednc

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就目前来看,可穿戴耳机和十几年前的手机市场很像,品牌市场占领主力。这也是一个信号,这个市场基本上可以认为是稳定成熟的。1VHednc

可穿戴耳机的四大消费地区:中国、印度、欧洲和美国。近两个季度来看,有一个很明显的特征,欧美地区量都有些许下滑;中国基本不变;印度增长非常快。也就是说,现在市场的主力是在往亚洲/东亚转移,欧美相对来说市场也差不多快饱和了。1VHednc

VR——方兴未艾

再看VR设备,这个市场方兴未艾。其实在2020年之前,VR市场很平,没有什么大的波澜;直到2020年发生变化,2021年有一个突破性的进展,销量破千万台;2022年预计应该还会增长40%~50%。再往后看,相信在未来五年,VR市场年复合增长率可达40%以上。下图中列出了这个市场的主要玩家,中国和美国是VR/AR产业里的主流,还有两个例外:三星和索尼。1VHednc

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AR设备重在行业应用,不在娱乐。比如,目前有些工业上的培训或维护要做远程指导,在现场作业的工作人员可以通过AR设备去做很多操作。1VHednc

再看看它的数字。这个市场可以以500美金为一个档位,500美金以下(3500人民币以内)的,占97%的出货量。说明什么?第一,高端和中端市场远远没有成熟,不像电影《头号玩家》里面的那么酷,很多问题没有解决——时长、分辨率、眩晕、延时都没有搞定。第二是3000元以内的低端产品是市场主力。“我自己就有一个AR。对我来讲,一个应用就是周末躺床上看电影,AR设备可以把一个显示屏投在我眼前,看显示器不用低着头,而且画质亮度都不错了。”何源指出,“VR主要的应用场景是游戏、娱乐、社交,元宇宙就在这里面,我第一次拿VR玩生化危机的时候觉得很震撼,所有的东西,包括交互,会有非常沉浸式的体验。”1VHednc

VR——趋势

作为人体可以直接接触的设备,AR/VR设备有很多想象的空间,比如加入很多传感器,应用各种算法,并做得足够轻量化。可以在佩戴过程中,利用大量传感器实时监测、记录和梳理看电影、玩游戏时是什么心理状态、健康状态,甚至提出专业建议。1VHednc

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“AR/VR设备很吃算力,所以其整个制程、工艺,都向着顶级节点发起进攻。现在市面上在售的AR/VR设备芯片制程都在5纳米甚至以下,这是算力和电池决定的,一定要做到非常高的制程,以提升续航。”何源表示。1VHednc

智能手表市场

智能手表行业是少有的在消费类市场里还能保持稳步上升的。从2020年到2021、2022年,总出货量呈两位数增长,品牌占比也有所增长,和三五年前正在变成熟过程中的耳机市场很像。1VHednc

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有意思的是,中国地区占了智能手表市场当之无愧的头号份额,有28%。就全球份额来看,欧洲、美国在下降,印度在上升,中国在上升且市场份额最大。所以,国人对手表包括对健康的领域关注程度很高。1VHednc

“大家知道,ADI也是刚刚收购了美信,美信和ADI在消费、可穿戴等方面是很大的玩家。基于原有产品,包括中国产品线做的一些产品,已经成功应用于一些很大的巨头里面,这都是从中国做的定义,然后卖到全球去的案例。”何源说。1VHednc

“贝索斯曾经说过一句话:很多人都在问未来十年会怎么变化,但很少有人问未来十年什么不会变。从可穿戴产品来看,人类自身对于健康的追求是不变的,健康一定是大趋势。除了运动追踪,现在的手表可以测心率、血氧饱和率,甚至初级的情绪、压力、健康状态,以及测体脂率等等。包括人类五大健康指标,心率、血氧、血压、呼吸、体温,这些未来都会一一被可穿戴产品攻克。”何源进一步指出。1VHednc

“未来手表是和你接触最密切的设备,甚至比手机还要多。举个例子,今天晚上回家查看步数,你会更相信手表,而不是手机,因为手机会有脱离你的情况,但手表只要有电,就在忠实记录你的每一刻状态。”他补充说。1VHednc

“手表可能还会结合使用汽车等不同场景。在任何情况下,手表都可能会跟所处场景产生连接,而这个连接可以非常大地提高信息聚合的能力,进而解析出很多有用的信息。”1VHednc

何源指出,在选购智能手表过程中,续航是一个很大的影响因素。有意思的是,消费者既需要高算力,又需要长续航,但目前算力和电池的关系是一个矛盾体。1VHednc

“我们对产品性能,还有用户体验的追求是没有极限的。很多人认为利用光,智能手表可以检测心率,且不需要太好的信噪比,但事实上有很多研究机构想通过光的方式测血液里面的更多信息,比如测血糖、血常规的相关项目,甚至血液中异样的蛋白质等等,都可以通过光的方式去捕捉,这里面有很强的潜力和发展空间,所以多好都不算好。”1VHednc

可穿戴设备的定义远远不止上述设备。如果心脏不好去医院,医生会建议你戴一个测心电图的装置,背72小时,这算可穿戴;很多人出院了,出院都会戴一个RPM(远程监护),它也是可穿戴;包括行业手表,包括总工会、妇联组织,很多情况下需要监控相关人员的健康状态,尤其在矿井的含氧量,也是可穿戴设备。1VHednc

“举个例子,我有个同事睡觉打鼾,本来不是很大的事,但是他经常会出现白天记忆力很不好,很疲惫。于是去医院做了一个检测,结果让人震惊,他睡觉期间有一次连续130秒没有呼吸。这时候他的血氧饱和度已经很低了,可能会造成不可逆的伤害。大家不要觉得健康跟你不相关,其实每时每刻都很重要。”何源举例说。1VHednc

再就是不同的平台。例如手表可能有两个发展趋势,第一个是往重型发展,可能会上很复杂的芯片,复杂的算法。这有个弊端,就是续航做不了很强,但功能很强大,可以通话、拍照等,它是个小手机。还有一种方式就是不要上复杂的系统,可能会上一个小的操作系统,直接接一个嵌入式的单片机,它掌管所有的东西。好处是,第一,续航可以做很长,我手上可以戴21天不充电。第二,它可以通过手机做通话信息的拦截,而且成本很低。“目前在国外是重型的手表,小手机卖得很好,他们喜欢这种。在国内是反过来的,大家喜欢轻型的手表。”何源说。1VHednc

当前人体运动状态概况

刚才说了这么多,都是跟健康相关的功能。下面针对健康这个话题做个展开。1VHednc

据中国健康城市白皮书调查,35岁到65岁之间的人群,正在成为慢性病的大军。什么样的慢性病呢?听上去好像很常见,但是危害很大,比如肥胖、超重、血脂异常、脂肪肝…这些病症有两个趋势:第一,它们最近在这些人群中的发病率呈明显的上升趋势;第二,发病的人群年龄呈现年轻化。不过这些慢性病或多或少都有一些症状提前显示出来。我们可以对这些亚健康状态进行监测,做到提早发现,及时治疗。这个时候每个人拥有一块有健康检测功能的手表就很必要了。1VHednc

接下来关于运动。世卫组织强调,成年人每周至少从事150分钟的中等运动强度,或者75分钟高强度运动。低于这个值可以认为活动不足,这会大大地增加器质性疾病的发病率,心血管疾病是全球致死率疾病的首位。据统计,全球有14亿人活动不足,都有这样的风险。1VHednc

当前人体健康状态概况

“所以什么时候关注自己的健康都不算晚。怎么样能够拿到自己身体的可靠数据?首先要有一个设备,能够24小时跟着你;第二,这个设备要足够靠谱。怎么叫靠谱呢?就是要利用数据和算法。”何源解释说,“如果把这件事比喻成一道美味,数据就是食材。巧妇难为无米之炊,要做一道美味,首先要有上好的食材,数据不能错,这是源头。如果诊断你的疾病源头都有问题,整个事情都没有意义了。算法就是厨艺。拿到好的数据之后,食材不能直接吃,要有精湛的厨艺呈现。这两个加在一起,就是硬件算法要好,软件算法要跟得上。像手表这样的产品,如果想两者兼备,真的是‘螺蛳壳里做道场’。”1VHednc

可穿戴设备,该如何获取准确、有效的可靠数据?

在医院里心电仪检测的环境是很理想的,而可穿戴产品领域对电子设备的要求比医院还要高。在医院里面做测试的时候,首先环境很适当,温度、适度、配合程度都很好;第二状态稳定,如果测心电图甚至会拿夹子夹上;第三时间充足,不会催医生快点给你看图,你会耐心地等待他给你读图;再有采集的数据会有专门的设备做存储。1VHednc

但如果把这套东西搬到手腕上就会产生很多问题。首先手表戴得是否牢固?不一定;再有很多电磁干扰,对可穿戴设备都是不利的。1VHednc

ADI芯片的价值,如何解决当下的难题?

自1965年成立以来,ADI一直都专注于混合信号处理等技术。在数据转换、模拟/数字信号处理上都有很深厚的积淀,这使得ADI芯片和方案可以在最大程度上从系统层面解决上面说的这些问题。1VHednc

更值得一提的是,为了更好地服务于本土客户,ADI成立了中国产品事业部,全链条本土化设计、开发、支持,具备技术、服务和供应多重优势,能提供24小时响应,包括在行业资源、经验上,ADI也可以提供指导,助力厂家打造差异化的产品,而且具备了量产成本。从2020年成立第一代ADPD4XXX,到现在2022年已经量产的ADPD6000,未来还会有更多方案的落地,并在很多领域做不同程度的加强。1VHednc

为可穿戴健康而生的AFE

ADI的传感器模拟前端可分为两大部分:一是光路部分。血管的收缩膨胀会有变化,对反射光采集信息做判断,可用于采集心率信息。这个部分极具难度,因为每个人胖瘦不同,手表佩戴的松紧不同,肤色不同,包括体毛、纹身、伤疤等因素都能影响采集精准度。ADI在模拟领域深耕近60年,提供极高的信噪比,保证信号质量和可测覆盖度;在不同情况下,比如漏光、环境光的干扰、动态光的伪像,ADI也提供一整套方案进行动态干扰抑制,可适配更多的环境、测试状态;ADI还提供稳定的算法,自适应的算法,应用机器学习的理论。1VHednc

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在电极部分也面临很多挑战,比如寒冷的冬季皮肤比较干燥,大龄用户皮肤比较松弛…这些情况下其实测不到结果。ADI提供可靠、稳定、成熟的专业级架构技术和独有的专利技术,可保证阻抗的测量精度,适配更多应用场景,对复杂的外部变量几乎免疫,适用于心电测量、体脂测量。1VHednc

在理想的实验室情况下,阻抗数据把控会有很好的表现,但这些根本就不值得参考,因为它不代表真实情况。实际上手后,每个人接触的状态不一样,由于用户的操作带来的误差会很大,而且是大概率会发生的。利用ADI的独有专利架构,就可以把误差去到非常小。1VHednc

系统级评估板手表方案

ADI还提供开发的板极支持,包括软件、硬件、算法,都可以在ADI官网获取,甚至可以根据用户不同的需求做定制化的开发。1VHednc

总而言之,ADI就是用专业把专业变得更专业的公司,何源总结说。1VHednc

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赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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