穿戴式技術持續快速進展,我們每年都在承諾今年將會是「穿戴式技術元年」;然而,年復一年的逝去,我們似乎仍然被困在一個看似無法逾越的發展曲線上。如今,穿戴式連網裝置接二連三地上架銷售了,但並非全部都能坐收豐碩成果。

根據麥肯錫(McKinsey Global)和思科(Cisco)預測,物聯網(IoT)將在未來十年產生超過10兆美元的市場規模,穿戴式裝置擁有巨大的營收潛力。那麼,設計人員與開發人員究竟忽略了什麼?我們必須突破的最後障礙又是什麼?

我認為,穿戴式設計還必須克服許多挑戰,才能實現廣泛應用:工程師必須開發價格更負擔得起的產品,並克服限制產品可用性的技術挑戰。

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穿戴式置不再只是奢侈品?

穿戴式裝置要能成為真正具有吸引力的商品,首先必須具有可負擔得起的價格。許多消費者仍然認為穿戴式裝置是一種奢侈品,而不是必需品。但是,設計工程師不必太過擔心。手機在1980年代同樣面對相同的障礙,而今,分析師預測,到2019年,全球將有超過50億個手機用戶。對於大多數消費者來說,價格永遠是決定是否購買穿戴式裝置的重要因素。

根據《2016 Gartner Personal Technologies Study》調查9,592位受訪者顯示,大多數受訪者認為穿戴式裝置價格太昂貴。Gartner認為,缺少知名品牌的穿戴式裝置供應商將發現更難擴大市場佔有率,而必須直接與流行品牌競爭。事實上,他們應該接受較低的利潤,並提供一種價格明顯低於頂級品牌但仍具有良好品質的替代產品,才能吸引對價格敏感的廣大消費者。

與任何新技術一樣,價格很少能持續高高在上,尤其是像穿戴式技術競爭如此激烈的產業。從設計與生產的角度來看,隨著像Farnell element14等全球經銷商提供廣泛的線卡和設計服務支援,協助設計人員簡化生產體驗,因而降低了成本。

正如Gartner的研究顯示,有些消費者尚未感覺到投資於一項穿戴式技術的迫切性。Gartner研究總監Angela McIntyre解釋:「穿戴式裝置的棄用率較使用率更高得多了。為了提供足夠吸引力的價值主張,穿戴式裝置的用途必須有別於一般智慧型手機所提供的功能。穿戴式裝置製造商必須讓使用者保持對於產品的吸引力。對於健身追蹤器與智慧手錶供應商而言,尚待克服的最大障礙在於必須克服消費者認為穿戴式裝置無法提供足夠吸引力的價值主張。」這清楚地傳達了一個訊息:在如此擁擠的競爭市場中,產品的差異化不足,手腕正成為穿戴式產業最值得求的目標。」

穿戴式裝置市場中表現相對較好的領域是健身追蹤。然而,近來,我們已經看到了媒體對於健身追蹤器高棄用率的許多報導,這些健身追蹤器包括FitBit、JawboneUP以及Nike FuelBand。業界廠商的因應之道是發佈新的產品,以及在某些情況下進行整併與策略性收購,以協助將品牌推廣至新的方向。這些品牌通常轉進醫療健康市場,由於消費者重視個人健康而將健康裝置視為更重要的必備品,這看來將會是極其正面的一步。

因此,提供獨特的功能似乎是差異化穿戴式產品以及克服它被誤解為不值得買的方式之一。The NPD Group連網智慧裝置總監兼分析師Wes Henderek對於智慧手錶設計人員發出了警語:「在即將投入競爭的公司之間存在一個灰色地帶,如果他們想定位的市場領域太大以及添加太多的功能,他們將難以成為重要的智慧手錶品牌,也缺少足夠針對性的利基市場。」著重於有價值且獨特的利基功能,如健康或個人安全與防護,才可能成為穿戴式技術設計者前進的方向。

互通性至關重要

如果穿戴式裝置無法連接並分析所收集的資料,那麼這款裝置就沒有什麼用處了。在一般的物聯網環境中,很容易就能看到設計工程師在選擇使用哪一種協議或作業系統的兩難,因為表面上就已有太多選項。Wi-Fi先驅Cees Links指出,「光是可能提議的新標準數量就很混亂了,更別提物聯網產業的分化。」

大多數的設計人員特別專注於穿戴式技術,因此,在選擇連接到手機時通常使用專用但開放來源協議的ANT無線技術,因為它採用2.4GHz ISM的超低功率短距離無線技術來實現感測器網路。ANT是穿戴式技術的理想選擇,因為它可以配置在低功耗或睡眠模式下長時間運作,並能短暫喚醒以便傳輸數據。利用ANT和類似的協議為穿戴式裝置提供關鍵功能。但為什麼現在還存在爭議?

雖然大多數的穿戴式裝置必須搭配手機作業,但是,越來越多的消費者開始抗拒在使用穿戴式裝置時也需要帶著手機。為智慧手錶或其他裝置簡單地添加行動網路而取代個別手機,並不是一個理想的解決方案,因為它影響到尺寸以及電池壽命。

隨著連網裝置的數量呈指數級成長,所需連接的數量自然增加,最終擴大了網路的整體密度。雖然這提供了替代連接技術的潛力,但是諸如Wireless HD和WiGig等現有的超高頻(UHF)標準並不合適,因為它們並非專為支援這種巨大連接陣列而設計的。

為了因應這項挑戰,工程師通常將Wi-Fi或Bluetooth連接性設計於穿戴式裝置中。然而,即使是在採用低功耗連接(如BLE)時,這種必須保持連線的恆定性對於功耗造成巨大影響,而這也是我們的下一個障礙。

誰擁有權力?

隨著Wi-Fi或藍牙連接能力成為當今大部份穿戴式裝置的標準,這種恆定的連網能力增加了功耗。終端用戶希望擁有最先進的新產品,而他們越想這樣做,就越需要更多電源。由於電池技術無法跟上電源需求,以及消費者要求更小、更時尚以及更有吸引力的穿戴式裝置,只是簡單地使用更大的電池已經無法滿足需求了。

設計工程師瞭解這項挑戰,開始轉向無線充電解決方案。Nikola Tesla率先在1891年展示了 無線電力傳輸,成功地點燃沒有電線的電燈。但這項技術花了一個多世紀才在近來變得更趨於主流,出現在消費電子市場上,例如超市和咖啡館等提供充電站,零售商店也開始銷售家庭或辦公室用的無線充電套件。

除了無需充電線的明顯好處之外,無線充電還具有更耐用與更環保的優點——免於製造電子廢棄物,而且其能量傳輸是非輻射的。

然而,即使有了許多好處,無線充電也存在一些缺點。它比傳統的有線充電更昂貴、效率較低且速度更慢,不過較新的方法目標在於透過超薄線圈和更高頻率,以減少傳輸損耗和提高速度。

消費電子產品供應商,以及半導體、行動服務、汽車、傢俱、軟體與其他產業的製造商們開始體認到需要能積極影響穿載式裝置導入的解決方案,同時也加入改善無線充電的驅動力量。然而,如同許多其他新技術一樣,無線充電也有多種競爭方案。目前有三大組織正競相推動無線技術的標準化:採用Qi標準的無線充電聯盟(WPC)、電力事業聯盟(PMA)以及無線電力聯盟(A4WP),因而為產品開發人員帶來標準選擇的兩難。

如何處理資料隱私問題?

雖然這些裝置很小,但穿戴式裝置保存並促進極其大量的個人資料通訊。由於裝置和雲端(或伺服器)之間存在如此眾多的資料共享,安全漏洞成為消費者和品牌業者十分關注的問題。

隨著連網世界的擴展,全球許多國家紛紛通過新的法律,推動越來越多的資料隱私立法上路,並與連網技術的進展同步。根據Deloitte的統計,1990年全球約有20項隱私法,而今則已超過百項。

值得慶幸的是,已經有一些值得信賴的供應商利用適於IoT應用的端對端加密與動態密碼驗證等認證技術,協助減緩了安全問題的風險。雖然軟體安全是眾多關注的焦點,但嵌入式安全也是設計工程師的重要考量之一。使用包括內建恩智浦半導體(NXP)處理器的開發板(如WaRP7),可使嵌入式安全的設計變得非常簡單。

20170410_wearable_NT31P1 WaRP7 rev2.0開發板板簡化嵌入式安全設計

那麼,我們差不多到位了嗎?

雖然穿戴式技術已經走過很長的發展道路了,產業仍然需要進行重要的開發任務,才能促進主流消費者的採用成為現實。物聯網是一個繁忙的領域,為了滿足消費者的需要以及消除疑慮,設計人員確實面臨著更嚴峻的挑戰,但透過策略合作伴提供正確的資源,可望為開發任務帶來理想的工具以及設計人員的支持。