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基于生成式人工智能强化学习的智能穿戴设备发展及运用

张壮 吴琦 刘荷 胥亚楠 侯毅铭
  
学术与研究
2025年14期
黑龙江工商学院

摘要:生成式人工智能产生的强大推动力逼促高等教育形态重塑。基于对国内外38篇高质量期刊文献的系统性分析,发现生成式人工智能从“三层面十维度”重塑高等教育形态,包括:以课堂教学、课外实践、在线学习为代表的教育场景,以教学目标、教学资源、教学模式和教学评价为闭环的教学流程,以学生核心素养、教师数字素养和管理者智能化领导力为核心的“人”的思维范式。虽然目前智能穿戴设备依旧存在着缺乏轻便性,体积较大,不方便携带,采集数据不够准确和电池续航时间短,安全性不足的问题,但我们相信随着技术的发展,智能穿戴设备必将更多的渗入我们的生活,改变我们的生活方式。

关键词:人工智能;智能穿戴设备;现代化;传感器

人工智能可以让可穿戴设备的功能更强大,提升可穿戴科技领域的发展水平,但此类科技创新的相关进展分析较少,对于科技创新研究的指导作用难以得到有效发挥。本文采用文献研究的方式,对此项科技创新的知识图谱进行了分析,梳理了人工智能可穿戴科技创新进展情况,以期推动科技的创新发展。

1、智能穿戴设备行业概况及产品分类

1.1 智能穿戴设备概念

智能穿戴设备是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可穿戴的设备总称。它包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或者部分的功能的穿戴设备,比如我们常见的智能手表,智能衣服等。虽然智能穿戴设备的概念在几十年前就已经提出来了,但是由于造价太高,设计过于复杂,技术不够成熟等原因,智能穿戴设备一直没有大范围应用。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等,智能穿戴设备已经逐渐应用到人们的生活之中。

智能穿戴设备的主要特点有:(1)可穿戴性:穿戴设备要求可以穿戴时间长,穿戴无不适感,能够满足不同的穿戴要求,并且在穿戴过程中能采集到需要的数据。(2)智能移动性:能够长久有效的采集数据,并能将采集到的数据传输到数据终端或云端,在运动或移动过程中,数据不会有损坏丢失和采集错误等情况发生,能对人体的基本活动有简单的预估和判断并针对不同的行为采集不同的数据。(3)人机交互性:通过人机交互,更生动和准确的采集到人体的各种数据,从而更精确的分析人体状况。

1.2 智能穿戴设备行业发展及概况

随着科技的发展,可穿戴智能设备正迅速升温,但整个行业现在仍处于早期阶段。可穿戴智能设备的广大市场也吸引了众多的企业厂家和消费者。现在,中国的智能穿戴设备主要发展地区为电子和互联网科技发达的地区,集中在珠三角、长三角以及京津翼这三个区域。具有代表性的企业有小米,华为,小天才手表等。2017年我国可穿戴设备市场规模达264.2亿元,相较于2016年的185.5亿元,增长了近43%。

现在,智能穿戴设备的发展速度已经超乎了人们的想象,他们的功能已经从简单的运动检测,到现在畅游互联网。随着蓝牙,NFC,GPS等技术的发展和逐渐成熟,智能穿戴设备必将更加普及和实惠。

2、智能穿戴设备分类

2.1 人体健康、运动追踪类智能穿戴设备

这类产品是现在市面上应用最多最广也是被大家认可最多的一类穿戴式智能设备。它主要是通过传感装置对用户的健康状况和运动情况进行记录和评估,如对跑步的步频,路线,速度,卡路里消耗量等进行记录和测量,在夜晚对用户的睡眠质量、心率等基本信息进行监控,当然大部分仍需要一个智能终端设备来进行数据显示。现在市面上的主要产品系列包括Nike+系列,小米手环,叮咚手环,ClassUp等。

2.2 娱乐信息类智能穿戴设备

娱乐信息类智能穿戴设备主要是为了满足人们的交际和娱乐的需要。例如最近大火的VR眼镜,即虚拟现实头戴式显示设备就是非常受大家欢迎的一种娱乐信息类智能穿戴设备,VR设备的原理是利用头戴式显示设备将人的对外界的视觉、听觉封闭,引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像,人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。现在VR头显已经应用到诸多领域,包括游戏,电影,演唱会,旅游,体育比赛等,体验者可以身临其境的感受到虚拟世界。除此以外,如谷歌眼镜也是娱乐类智能穿戴设备中一种重要的应用产品。谷歌眼镜是一款“拓展现实”的增强型智能穿戴设备,他是一个集智能手机,相机和GPS等多种功能于一体的眼镜,它可以通过声音控制拍照、视频通话和辨明方向,以及实现上网冲浪、处理文字信息和电子邮件等多种功能。谷歌眼镜利用的是光学反射投影原理(HUD),即微型投影仪先是将光投到一块反射屏上,而后通过一块凸透镜折射到人体眼球,实现所谓的“一级放大”,在人眼前形成一个足够大的虚拟屏幕,可以显示简单的文本信息和各种数据,所以他实际上就是微型投影儀+摄像头+传感器+存储传输+操控设备的结合体。除了以上的娱乐智能穿戴设备以外,还有可以方便人们社交的“手机伴侣”的智能手表,可供游戏体验的娱乐设备等。

2.3 医疗保健类智能穿戴设备

智能穿戴设备对医疗保健也有非常重要的作用。人们可将具有智能功能的芯片植入人体内或者贴身穿着,通过传感器等原件采集人体的一些重要信息,并实时监测例如血压、血糖、脉搏、脑电、心电等重要身体参数,将采集和检测得到的数据传导到终端或是云端,通过对比建模等多种分析手段,形成用户的健康数据,方便医生参考并得出提供更为精准的医疗服务。现在,随着技术的发展,医疗健康类智能可穿戴设备因其持续、便捷的监控方式,愈加亲民的价格,以及逐渐完善的监测功能等优势已经被大众广泛认可,并更多的应用到医疗之中。

2.4 智能家居类智能穿戴设备

智能家居穿戴类产品随着人们对自己健康的重视应运而生,并在现在有着广阔的市场。除了可以幫助人们改变睡眠质量,增加生活幸福感意外,还可以作为对智能家居的遥控器,实现智能家居与智能遥控的交互融合。

3、结语

现如今,可穿戴智能设备正逐渐出现在人们生活中的各种场景中,帮助人们记录生活中的数据,检测着人们的身体健康,改善着人们的生活品质。随着全新的人与科技的交互方式发展,智能穿戴设备必将更直接的满足人们的生活需要,为人们提供更便利的生活方式,从根本上改变人们的生活方式和生活质量。

参考文献

[1]肖征荣,张丽云.智能穿戴设备技术及其发展趋势[J].移动通信,2015(05)

[2]姜梦静.关于智能穿戴设备发展前景的思考与建议[J].移动通信,2014(17)

[3]黄攀,叶璐,黄亚辉,赵磊,张旖旎.智能穿戴设备现状概况研究[J].科技视界,2015(18)

[4]时伟伟,赵野军.智能穿戴设备的发展现状和趋势探析[J].电脑知识与技术,2016(15)

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