АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Носимый компьютер

Экспертиза РАН

Logo-ran.pngLogo-ran-black.png
Проводится экспертиза
Российской академией наук
Подробнее
Times2.svg

Экспертиза РАН

Arrow-Right.png
Logo-ran.png
Проводится экспертиза
Российской академией наук
Подробнее

Носимый компьютер (англ. wearable computer, также — телесный компьютер или носимое устройство, англ. body-borne computer, англ. wearable[1][2]) — это вычислительное устройство, которое носится на теле пользователя[3]. Определение «носимого компьютера» может быть как узким, так и широким, включающим, например, смартфоны или даже обычные наручные часы[4].[5]

Носимые устройства могут использоваться для общих задач, являясь примерами мобильных вычислений в миниатюрном исполнении, либо быть специализированными, такими как фитнес-трекеры. Они могут включать специальные датчики — акселерометры, монитор сердечного ритма, а также более сложные устройства, например, датчики ЭКГ и кислородного насыщения крови (SpO₂). К носимым компьютерам относят также устройства с новыми пользовательскими интерфейсами, например, Google Glass — оптический дисплей, надеваемый на голову, управляемый жестами. Специализированные носимые устройства в перспективе могут эволюционировать в универсальные, как ранее это произошло с объединением КПК и мобильных телефонов в смартфоны.

Носимые компьютеры обычно располагаются на запястье (например, фитнес-трекеры), на шее (как кулон), на руке или ноге (смартфоны при занятиях спортом), либо на голове (очки или шлем). Однако отдельные модели могут быть размещены на пальце или в обуви. Например, устройства, переносимые в кармане или сумке — такие как смартфоны, калькуляторы или КПК, могут считаться «носимыми» или не относиться к ним.

Для носимых компьютеров характерны технические проблемы, типичные для мобильных устройств: энергоёмкость аккумуляторов, отвод тепла, программная архитектура, беспроводная связь, персональные беспроводные сети и вопросы управления данными[6]. Многие носимые компьютеры работают в постоянном активном режиме, непрерывно обрабатывая или записывая данные.

undefined

Применение

undefined

Носимые компьютеры включают не только наручные устройства, как фитнес-браслеты, но и такие решения, как кардиостимуляторы и другие протезы. Они широко используются в исследованиях поведения, системах мониторинга здоровья, ИТ и медиа-разработках, где человек, носивший компьютер, активно взаимодействует с окружающей средой. Примеры применения носимых компьютеров:

  • универсальные вычисления (например, смартфоны и умные часы)
  • сенсорная интеграция (улучшение восприятия мира или выполнение определённых задач, например, сварочные маски с видеоанализом[7] или повседневные устройства как Google Glass)
  • моделирование поведения
  • медицинский мониторинг,
  • управление сервисами,
  • электронный текстиль и дизайн одежды (например, прототип Microsoft "The Printing Dress", 2011)[8].

Носимые вычисления — область активных исследований, особенно в части форм-фактора, размещения на теле, пользовательских интерфейсов, дополненной реальности и распознавания образов. Применение устройств для компенсации инвалидности и поддержки пожилых людей постоянно растёт[9].

Операционные системы

Основные операционные системы для носимых компьютеров:

  • FreeRTOS — операционная система реального времени для встраиваемых устройств; большинство современных браслетов (включая бренды Huawei, Honor, Lenovo, realme, TCL и Xiaomi) работают на FreeRTOS.
  • LiteOS — лёгкая открытая система реального времени, часть IoT-решения Huawei "1+2+1".
  • Tizen OS (Samsung) — в мае 2021 года было объявлено о скором объединении Wear OS и Tizen OS под единым брендом Wear[10].
  • watchOS — проприетарная мобильная ОС для Apple Watch, разработанная Apple.
  • Wear OS (ранее Android Wear) — операционная система для умных часов от Google.

История

undefined

Поскольку определения терминов «носимое устройство» и «компьютер» могут быть весьма широкими, первым носимым компьютером можно считать как ранние абаки на шнурке, так и кольцо-абакус 16 века, или наручные и кольцевые часы королевы Елизаветы I, либо скрытые в обуви устройства для подсчёта в рулетке (Торп и Шеннон, 1960–70-е)[11].

Однако под «компьютером» обычно понимается программируемое устройство для сложных вычислений, интерфейса и управления данными. В этом смысле первый носимый компьютер был изобретён Стивом Мэнном (англ. Steve Mann) в конце 1970-х годов:[12][13]

Стив Мэнн, профессор Торонтского университета, назван отцом носимого компьютера и первым виртуальным панелистом ISSCC модератором Вудвардом Янгом из Гарварда

— IEEE ISSCC, 8 февраля 2000

Развитие технологии проходило этапы миниатюризации: от дискретной электроники и гибридных схем к интегральным, где один чип, батарея и несколько интерфейсных элементов составляют весь компьютер.

XVI век

Королева Елизавета I Английская получила часы от Роберта Дадли в 1571 году; вероятно, носила их на предплечье. Также у неё было «кольцо-часы» с будильником[14].

XVII век

Во времена династии Цин в Китае появился миниатюрный абакус-кольцо, которым можно было пользоваться, не снимая[3].

1960-е

В 1961 году математики Эдвард Торп и Клод Шеннон создали таймеры для подсчёта вероятности выигрыша в рулетку. Один экземпляр был спрятан в обуви[15], другой в пачке сигарет. Такие устройства не считались универсальными компьютерами, так как были приспособлены к одной задаче, однако стали прообразом носимых вычислений[16].[17]

1970-е

Карманные калькуляторы стали массовыми в 1970 году (Япония); программируемые калькуляторы появились в конце 1970-х. Часы-калькулятор HP-01 были выпущены Hewlett-Packard в 1977 году[18].

В 1977 году C. C. Collins создал жилет с тактильной обратной связью для слепых — система преобразовывала видеосигнал в вибрационную сетку[19].

1980-е

В 1981 году Стив Мэнн собрал мультимедийный носимый компьютер с поддержкой фото/видео. Мэнн стал известен благодаря своим исследованиям в области носимой электроники и лайфлоггинга[20].[21]

Компания Seiko Epson представила в 1984 году часы-компьютер RC-20 — ранний пример умных часов с вычислительным чипом.

В 1989 году Reflection Technology выпустила частнопользовательский головной дисплей Private Eye. Это устройство породило новые разработки, в т. ч. студенческие проекты IBM/Columbia University Student Electronic Notebook[22], Hip-PC Дуга Платта[23] и VuMan 1 (Carnegie Mellon University).

1990-е

В 1990-х популярность приобрели КПК, в 1999 году они были объединены с мобильными телефонами (Япония) — появились первые массовые смартфоны.

В 1993 году система Private Eye была использована в мобильных носимых устройствах Тада Старнера (MIT), а также в системе KARMA (Columbia University) — прототипе дополнённой реальности для сервисного обслуживания[24].[25]

В 1994 году Эдгар Матиас и Майк Руиччи (Торонто) продемонстрировали наручный компьютер с одноручной клавиатурой Half-QWERTY[26]. IBM разработал «поясной компьютер» с половинной клавиатурой[27].

В 1998 году Стив Мэнн собрал первые в мире умные часы. Они были продемонстрированы на обложке Linux Journal (2000) и ISSCC 2000[28].

2000-е

В 2000-х продолжилось развитие носимых устройств для дополнённой реальности. Например, университет Южной Австралии создал систему Tinmith[29].

В 2002 году компания Xybernaut выпустила носимый ПК Poma, который не достиг коммерческого успеха[30].

GoPro выпустила свою первую носимую камеру GoPro HERO 35mm, начав успешную серию устройств для экстремальных видов спорта.

2010-е

В 2010-х был достигнут прорыв в области стандартизации интерфейсов (Bluetooth, IEEE). На рынке появились новые формы устройств, включая часы-компьютеры (Sony SmartWatch, Fitbit, Apple Watch), оптимизированные под смартфоны[31]. В 2013 году Google Glass представил оптический головной дисплей (OHMD), ориентированный на интеграцию интернета и голосовых команд[32].[33]

2020-е

5 июня 2023 года компания Apple анонсировала шлем Apple Vision Pro, сочетающий в себе вычислительный модуль и прозрачный дисплей[34].

Коммерциализация

Носимый компьютер ZYPAD от Eurotech
Браслет Fitbit Charge

Выход на массовый рынок универсальных устройств от компаний Xybernaut, CDI, ViA оказался ограниченно успешным. Например, Xybernaut не сумела удержать позиции после делистинга и банкротства в 2005 году; ViA, Inc. прекратила существование в 2001 году.

В 1998 году Seiko выпустила компьютер в часах Ruputer — продажи были низкими. IBM в 2001 году продемонстрировала прототипы Linux-часов, но до массового производства не дошло[35]. Fossil Wrist PDA (Palm OS) впервые появился на рынке только в 2005. Timex Datalink и Hitachi Poma — примеры практических решений. Eurotech выпускает систему ZYPAD с GPS, Wi-Fi, Bluetooth[36].

Более успешными оказались устройства с узкой специализацией (например, мобильный сканер-терминал WSS1000 для складских сотрудников)[37].

Устройства в виде наушников с биометрией выпускают LG и iriver[38].

В массовой культуре

Многие идеи для носимых компьютеров пришли из научной фантастики. Ключевые образы:

  • 3D-интерфейс — управление голографическими экранами (см. фильм «Особое мнение»)
  • Интеллектуальный текстиль и smartwear — одежда с датчиками («Трон» и др.)
  • Очки-сканеры угроз — фильтруют обстановку (Terminator, Kill Switch)
  • Умные контактные линзы (Mission Impossible 4)
  • Броня с экзоскелетом (Iron Man, Predator, Metroid)
  • Наноботы для памяти (Total Recall)
  • Инфракрасные наушники и визоры (RoboCop, Metroid Prime)
  • Наручные компьютеры («Pip-Boy» из Fallout, браслет Лилы — Futurama)
  • Подвески/кулоны-компьютеры («Прометей», Iron Man)

Развитие технологий

Носимые компьютеры стали незаменимыми в медицине (например, портативные сенсоры для диабетиков)[39].

Основные элементы:

  • дисплей
  • вычислительный блок
  • управляющие элементы (клавиши/жесты)

Проблемы и ограничения

К типичным проблемам относят вопросы безопасности, приватности данных, регуляторные и этические дилеммы[40]. В США устройства рассматриваются FDA как «продукты общего благополучия», отдельные аспекты попадают под законы о конфиденциальности персональной медицинской информации.

Технологии носят также социальный и культурный характер — например, Bluetooth-гарнитуры облегчают общение, но способствуют технологическому отчуждению[41].

Будущее технологий

Перспективные направления: дисплеи дополнённой реальности (Vufine+, HoloLens 2), автономные VR/AR-гарнитуры (Oculus Quest 2), дальнейшая миниатюризация (Raspberry Pi Zero, LattePanda), новые методы управления (жесты, эргономичные клавиатуры, распознавание образов, системы AI data glove).

Военное использование

undefined

Идея использования носимых компьютеров в армии была реализована в США ещё в 1989 году. Наиболее масштабная программа — Land Warrior армии США, в перспективе совмещённая с Future Force Warrior[42]. В Индии реализуется проект F-INSAS, включающий носимые компьютеры для бойцов.

См. также

Примечания

  1. ↑ Wearable Computing : [англ.].
  2. ↑ Barfield, Woodrow. Fundamentals of Wearable Computers and Augmented Reality, Second Edition : [англ.]. — CRC Press, 29 июля 2015. — P. 4. — ISBN 9781482243512.
  3. ↑ 1 2 Steve Mann. Wearable Computing (англ.). Encyclopedia of Human-Computer Interaction. The Interaction Design Foundation. Дата обращения: 23 марта 2018. Архивировано 13 января 2012 года.
  4. ↑ Starner, Thad E. (январь 2002). “Wearable Computers: No Longer Science Fiction” (PDF). IEEE Pervasive Computing [англ.]. 1 (1): 86—88. DOI:10.1109/mprv.2002.993148. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  5. ↑ Evolution of Smartwatches With Time: A Infographic Timeline (англ.). TopGizmo (11 марта 2016). Дата обращения: 14 марта 2016. Архивировано 14 марта 2016 года.
  6. ↑ O'Donoghue, John; Herbert, John (2012). “Data Management within mHealth Environments: Patient Sensors, Mobile Devices, and Databases”. Journal of Data and Information Quality [англ.]. 4: 1—20. DOI:10.1145/2378016.2378021.
  7. ↑ Chris Davies. Quantigraphic camera promises HDR eyesight from Father of AR (англ.), SlashGear (12 сентября 2012). Архивировано 30 августа 2025 года.
  8. ↑ Dressing for the Future: Microsoft Duo Breaks Through with Wearable Technology Concept (англ.). Microsoft News Center (3 августа 2011). Дата обращения: 23 марта 2018. Архивировано 4 декабря 2024 года.
  9. ↑ Paolillo, Emily W.; Lee, Shannon Y.; VandeBunte, Anna; Djukic, Nina; Fonseca, Corrina; Kramer, Joel H.; Casaletto, Kaitlin B. (10 июня 2022). “Wearable Use in an Observational Study Among Older Adults: Adherence, Feasibility, and Effects of Clinicodemographic Factors”. Frontiers in Digital Health [англ.]. 4. DOI:10.3389/fdgth.2022.884208. ISSN 2673-253X. PMC 9231611. PMID 35754462. Неизвестный параметр |article-number= (справка)
  10. ↑ Google Is Finally Taking Smartwatches Seriously (амер. англ.). Wired. Дата обращения: 24 августа 2021. Архивировано 10 июля 2025 года.
  11. ↑ Thorp, Edward. The invention of the first wearable computer // Digest of Papers. Second International Symposium on Wearable Computers (Cat. No.98EX215) : [англ.]. — октябрь 1998. — P. 4–8. — ISBN 0-8186-9074-7. — doi:10.1109/iswc.1998.729523.
  12. ↑ Peter Clarke. IEEE ISSCC 2000: 'Dick Tracy' watch watchers disagree (англ.), EE Times.
  13. ↑ Tara Kieffner. Wearable Computers: An Overview (англ.). Архивировано 26 мая 2001 года.
  14. ↑ David Boettcher. The "Invention" of the Wristwatch (англ.) (апрель 2015). Дата обращения: 14 марта 2016. Архивировано 2 ноября 2016 года.
  15. ↑ Eudaemonic Lightvectors (15 мая 2021). Дата обращения: 10 февраля 2022. Архивировано 15 мая 2021 года.
  16. ↑ Raseana.k.a shigady, Beat the Dealer, 2nd Edition, Vintage, New York, 1966. ISBN 0-394-70310-3
  17. ↑ Thorp, E. O. (1969). “Optimal Gambling Systems for Favorable Games”. Revue de l'Institut International de Statistique [англ.]. 37 (3): 273—293. DOI:10.2307/1402118. JSTOR 1402118.
  18. ↑ Andre F. Marion и др. Wrist instrument opens new dimension in personal information (англ.). Hewlett-Packard Journal (декабрь 1977). Архивировано 8 октября 2025 года.
  19. ↑ C.C. Collins, L.A. Scadden, and A.B. Alden, "Mobile Studies with a Tactile Imaging Device," Fourth Conference on Systems & Devices for the Disabled, 1–3 июня 1977, Сиэтл
  20. ↑ Mann, S. An historical account of the 'WearComp' and 'WearCam' inventions developed for applications in 'personal imaging' // Digest of Papers. First International Symposium on Wearable Computers : [англ.]. — 1997. — P. 66–73. — ISBN 0-8186-8192-6. — doi:10.1109/iswc.1997.629921.
  21. ↑ Mann, S. (1997). “Wearable Computing: A First Step Toward Personal Imaging”. IEEE Computer [англ.]. 30 (2): 25—32. DOI:10.1109/2.566147. S2CID 28001657.
  22. ↑ J. Peter Bade, G.Q. Maguire Jr., and David F. Bantz, The IBM/Columbia Student Electronic Notebook Project, 1990.
  23. ↑ Simson Garfinkel (9 марта 1993). “Dressed for Success” (PDF). The Village Voice [англ.]: 51.
  24. ↑ Feiner, Steven; MacIntyre, Blair; Seligmann, Dorée (1993). “Knowledge-based augmented reality”. Communications of the ACM [англ.]. 36 (7): 53—62. DOI:10.1145/159544.159587. S2CID 9930875.
  25. ↑ KARMA. columbia.edu. Дата обращения: 9 апреля 2005. Архивировано 18 ноября 2007 года.
  26. ↑ Matias, Edgar. Half-QWERTY: Typing with one hand using your two-handed skills // Conference Companion on Human Factors in Computing Systems - CHI '94 / Edgar Matias, I. Scott MacKenzie, William Buxton. — 1994. — P. 51–52. — ISBN 0897916514. — doi:10.1145/259963.260024.
  27. ↑ Matias, Edgar. A wearable computer for use in microgravity space and other non-desktop environments // Conference Companion on Human Factors in Computing Systems - CHI '96 / Edgar Matias, I. Scott MacKenzie, William Buxton. — 1996. — P. 69–70. — ISBN 0897918320. — doi:10.1145/257089.257146.
  28. ↑ Watches: Innovation on Time, Trailblazers, Season 3, Episode 2 (англ.). Дата обращения: 17 апреля 2024. Архивировано 21 октября 2018 года.
  29. ↑ Tinmith – Wearable Computer Lab (англ.). Дата обращения: 17 апреля 2024.
  30. ↑ Pierini, David First wearable computers made you look like a freaking Borg (англ.). Cult of Mac (26 июля 2015). Дата обращения: 23 мая 2018. Архивировано 14 февраля 2015 года.
  31. ↑ Sony SmartWatch (англ.). Дата обращения: 9 апреля 2016. Архивировано 5 мая 2012 года.
  32. ↑ Albanesius, Chloe. Google 'Project Glass' Replaces the Smartphone With Glasses (англ.), PC Magazine (4 апреля 2012). Архивировано 7 апреля 2012 года. Дата обращения: 4 апреля 2012.
  33. ↑ Newman, Jared. Google's 'Project Glass' Teases Augmented Reality Glasses (англ.), PC World (4 апреля 2012). Архивировано 6 апреля 2012 года. Дата обращения: 4 апреля 2012.
  34. ↑ Introducing Apple Vision Pro: Apple's first spatial computer (амер. англ.). Apple Newsroom. Дата обращения: 20 марта 2024. Архивировано 28 сентября 2025 года.
  35. ↑ Watch This Wednesday: the Linux Watch -- Engadget (англ.). Engadget (10 июля 2011). Дата обращения: 10 февраля 2022. Архивировано 10 июля 2011 года.
  36. ↑ Eurotech Group: embedded boards, rugged systems for integrated solutions – high performance computing (англ.). arcom.com. Архивировано 7 марта 2007 года.
  37. ↑ WSS1000/1060 Wearable Scanning & Computing System (англ.). symbol.com. Дата обращения: 23 марта 2018. Архивировано 24 марта 2018 года.
  38. ↑ Burns, Matt The LG LifeBand Touch And HeartRate Earphones Are The Wonder Twins of Activity Trackers (англ.). TechCrunch (5 июня 2014). Архивировано 8 апреля 2025 года.
  39. ↑ Klonoff, David C. (январь 2014). “New Wearable Computers Move Ahead”. Journal of Diabetes Science and Technology [англ.]. 8 (1): 3—5. DOI:10.1177/1932296813518858. ISSN 1932-2968. PMC 4454092. PMID 24876529. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  40. ↑ Sultan, Nabil (1 октября 2015). “Reflective thoughts on the potential and challenges of wearable technology for healthcare provision and medical education”. International Journal of Information Management [англ.]. 35 (5): 521—526. DOI:10.1016/j.ijinfomgt.2015.04.010. ISSN 0268-4012.
  41. ↑ Tamminen, Sakari; Holmgren, Elisabet (1 ноября 2016). “The Anthropology of Wearables: The Self, The Social, and the Autobiographical”. Ethnographic Praxis in Industry Conference Proceedings [англ.]. 2016 (1): 154—174. DOI:10.1111/1559-8918.2016.01083. ISSN 1559-8918.
  42. ↑ Zieniewicz, Matthew J.; D. C. Johnson; D.C. Wong; J. D Flatt (2002). “The Evolution of Army Wearable Computers”. IEEE Pervasive Computing. 4 [англ.]. 1 (4): 30—40. DOI:10.1109/mprv.2002.1158276. S2CID 37122041.

Литература

  • Barfield, Woodrow. Fundamentals of Wearable Computers and Augmented Reality : [англ.]. — CRC Press, 29 июля 2015. — ISBN 9781482243512.

Ссылки

Категории