NEPCON直播间第二次直播要点记录
王健——中国科技自动化联盟秘书长、思缕大纤维科技发展（上海）有限公司创始人
“当我们谈到可穿戴系统的时候，一定要意识到它还是面临较大的挑战，其一是材料的挑战，其二是制造的挑战。如果没有足够好的材料，没有先进的制造手段，我们就无法达成终极的智能可穿戴梦想。这样的挑战也在我们所定义的大纤维和编材制造之中得到广泛的体现。”
在上海科技情报所做的2019年全球前沿科技的发布报告中，除了机器人，纳米技术，新能源等耳熟能详的黑科技概念，第一次把大纤维和编材制造纳入当年全球前沿科技的热点话题中。可见这样的话题虽然在绝大多数人看来比较新，但实际上已经有相当一批研究者已经开始了相关研究。在正式讨论前，王总为大家详细介绍了关于大纤维和编材制造的概念。
大纤维是基于材料、信息、机电、生物、能源等科技交叉融合，以智能、超能、绿色和连接为核心特征的，具有多功能、多结构、多组分特性的，对下游产业起到高渗透性、颠覆性和具有革命性提升作用的一类新材料。大纤维显然跟传统材料有较大的区别。关于大纤维世界上已经有许多著名的研究团队开发了各种各样的创新技术，陶肖明教授为代表的香港理工大学团队在纤维基智能可穿戴系统方向是佼佼者。
至于什么是编材制造，让我们设想如果从原子级别就来调控材料的特性，世界将会怎样？我们可以从原子开始上升到分子，再上升到纤维，由一维的材料再变成二维的织物，然后再形成器件和系统，甚至通过系统和系统之间的交联和集成构建系统之系统，也就是超系统。如果想在上述多达七个层次上，都能够实现可编程的、数字化精准调控，无疑具有非常高的挑战性和难以估量的价值。我们把这一类跟常规的减材制造、增材制造和等材制造不一样的创新的制造模式，尤其是跟我们所说的大纤维这类智能化，绿色化的柔性材料所相关的制造叫编材制造。这方面显然还有许多未知和挑战，但我们相信，由大纤维和编材制造带来的材料和制造的突破，将驱动一场新的科技与产业革命。
今天让我们从智能可穿戴入手，与学术界和产业界大咖一起畅谈其前世今生和美好未来！
Part 1
陶肖明教授——香港理工大学智能可穿戴研究中心主任
01
什么是智能可穿戴系统
“可穿戴本身有一个定义，智能也有一个定义。我们定义他是在人、动物、器件等等的表面，可以覆着并可以拆除的系统。这个系统具有传感、伺服、通讯、记忆、自适应、自修复、自供能量、自学习等等的智慧功能。所以作为一个系统来说，可穿戴系统像是一个生物，具有一个重要的特点是，他们能按照设定的程序去感知外部，并做出响应，最终实现人、机器和外部三个世界的互动。”
02
智能可穿戴的应用
智能可穿戴的应用一是娱乐和文化，比如可穿戴系统可以作为一个柔性的显示器，可以大面积地展示某一种情感和某一种诉求。这种形式可以有声音，有视觉，有声的响应，还有跟人体触觉的互动反应。尤其像现在疫情严重的时候，除了手机是一种重要的交流方式，将来也可能通过智能可穿戴实现交流互动，这是将来非常重要的研究领域。
另外就是超能的赋予。比如说让人跳的高，走的快，拿的东西重，记忆快，是不是能够完成一些以前不能完成的动作或者活动。这些都是跟智能可穿戴非常紧密相关的，所以我们需要许多行业一起来完成。
03
可穿戴的分类
截止目前为止，我们可以大致分为三类：一是智能配件，其中以智能手表、手环，智能首饰，头盔等等为代表；二是智能服饰，以服装、鞋帽、手袋等等为代表；三是智能贴片，是仿造人的皮肤把电子的功能或传感的功能附于皮肤一样的贴片上面，可以贴在人的皮肤上，不需要的时候可以扔掉。
可以看到，产品的构成实际上是多行业共同协作的结果。每一类至少都会牵涉三个行业，比如智能手表，就是结合微电子信息产业和传统钟表业，智能服装，涉及到微电子信息产业，还有材料产业等。智能贴片，目前来讲微电子信息和材料基本上就可以实现，但是将来在生产方面的情况还较难预测。目前智能贴片虽然有实际的具备物理性状的产品，但是下一步还需要赋予实际的应用内容，需要应用场景描述和专业知识的配合，然后才能跟电子信息系统整合成一个系统投入使用。
04
未来预计出货量
过去十年，智能可穿戴作为一个新兴产业，在全世界范围的发展都非常迅速。据统计，2017-2019年，包括智能手表手环，耳机、服装等产品在内的全球出货量以每年20%的增长率增长。预计2019年-2022年能够达到100%的增速，三年出货量有望翻一倍。目前发展比较快的是智能配件，与其他两类相较，智能配件对材料和加工的要求跟微电子器件的匹配性较高，设计形式较多，消费者的接受度也比较高。
而智能服装虽然占比较小，但是增速要快于整个的可穿戴行业。在2017-2019年智能服装的增速达到每年22%，预计2019-2022年将达到180%增长。可见智能服装的平均增速比原来要增加2-3倍。可以想象，这个行业开始往爆发的趋势发展。但是智能贴片所占比例还非常小，但是相信随着应用增加，智能贴片需求也会增加。
Part 2
黄宏旭Steve——爱克智慧科技创始人
01
智能服的灵感从何而来
“在真实的科学世界里，人的眼睛是光学的传感器，耳朵是声音震动的传感器，人的皮肤身体都有相应的感知系统。通过这些“传感器”收集到的所有数据都将往我们的中心传输。这个中心就是我们的大脑，大脑里面有CPU，有GPU，所传过来的信息在我们大脑里面处理并马上反应。智能服也正是根据从人或生物的这种特性得到启发进行设计。”
我们的智能服其实不只是外面的第二层皮肤，他就像人的外部神经系统。我们经常提到物联网是物到物，但是物到物要服务人、却不懂人，所以智能服是重要的界面把人的讯息连接到物联网，然后产生人工智能智能学习的操作，然后再产生完整的智能服务回馈到人身上。
衣服跟腕表有什么差别？我想如果我们去看中医，我们会去把脉。把脉的时候，我们对身体上所有的身体状态就只能通过手腕一处获取信息，试想如果科技可以做到从全身获取信息，那我们当然觉得从全身获取的信息会安全一点，因为他所获得的信息量会比较多。
衣服我把它叫做人机界面，这个机器上装满了传感器，传感器跟WIFI的接收器，还有其他端口，这个叫做机跟机的界面。机器跟机器在往上传的时候，我们会通过比如运营商，这个叫机网界面，然后就上传到了云。机网界面下传也是机网界面。所以通过人到云端的传输，比如现在有人工智能，有机械学习，产生的信息量就非常大，能够对人本身有较多的了解。我们可以想象，未来人工智能比如跟你沟通的不再是护士，不再是医生，而是后面一群很有经验的医生护士所产生的整体效益，这些人力将来都可以省下来。所以我想将来爆发时也一定是结构性的改变而产生更多效益的时候，但我认为最近的人工智能跟机械学习其实已经相对成熟了。
精彩Q&A回顾
Q
对智能可穿戴的应用场景，有没有较多的解读？
A
Steve：我的个人经验看来，智能可穿戴基本可以从生理接受信号，同时给予响应。其实应用的领域非常广，像刚刚陶老师讲关于可显示的衣服，用光的颜色来呈现一个衣服时尚的部分，以及对于制冷制热，都比较方便。关于智能可穿戴可以实现对生理的监控，对动作的捕捉，甚至是对脑波所产生的讯号的接收，这其实不管是在生活还是娱乐方面都会起到帮助作用。
Q
智能手表、耳机和服装产业链是否会拉动新市场，以及现阶段智能服饰产业化的发展程度如何？
A
陶教授：产业链的融合并不是仅仅产生他原来有的产品，而是在原产品上有可能产生新功能，也有可能创造了一个全新的市场。比如说，现在的手表，以前的功能仅仅是看时间和装饰的功能，现在手表可以让你了解运动状态，心跳，睡眠状态，甚至部分代替手机功能。可以说对手表行业来说他是新增了一种功能，对电子工业来说他取代了一部分的手机功能，实质上他又是创造了一个新的产品市场。还有一类是智能首饰，比如现在的指环可以测温度，可以测你的心跳，血氧度，非常小的一个指环，这个就是完全新的一个产品。
Steve：电子产品会越来越贴近身体，并且会越来越软。手表从配件开始就是因为手表大部分还是利用现有技术，从传统的电子商品硬件的东西开始开发。但是逐渐地软性的PCB板开始出现，这种柔性的PCB板叫做双面的可曲可绕。但是到了布的时候，各方面都可绕。可以预见电子的发展渐渐会往软性发展，但我个人认为，复杂的电子系统并不一定要放在布上或者衣服上。比如我们身上每个人都有扣子，扣子的尺寸和存在的形式不会让人觉得突兀或者不方便。很复杂的电子系统我认为将来就会放在半导体厂来完成，现在的SiP工艺就可以将器件集成在很小的系统中。
Q
智能服饰在研究和应用上的挑战是什么？智能服饰或智能服装跟智能家居如何做融合，有没有结合点？
A
Steve：我们刚才提到智能服是通过封包的形式传输信息，所以有2个要克服的地方。一，智能服有神经线，我们知道一般的铜线，如果一直折或者经常摩擦，铜线大概几天就断掉。所以电子商品接头尾巴有一些曲折的设计，我们把它叫做猪尾巴，那个就是要减少”应”力，所以电线本身怎么去耐曲折这是一个要克服的。二，智能服的接头接点，一定要很柔软，现在的传感器已经不是一个插头的概念了，而是传感器直接长在电线上面，所以这个接点也是一个需要克服的地方，它不可以是硬的。
一个完整智能服要包含：传感器部分，传感器跟传感中心中间有神经系统，那就是我们身上所有触觉/视觉等这些信息通过神经系统到了我们的传感中心，然后我们会有互动显示；通讯部分，我认为我们的思维会通过一种无线方式做传递，衣服也一样。他会通过不管是蓝牙还是wifi，再通过无线手段往云端传输信息，然后开始分享。
Q
可穿戴服装的功能性分为哪几大类？
A
陶教授：除了功能之外，智能服装一定要符合可清洁性、耐疲劳（100万次的折叠实验室是基本的测试）、透气性、舒适性/延展性。另外还有就是衣服的尺寸，智能服现在还是按照常规分为大中小，使用不同的传感器的大小来解决，而不是创新根本地解决这些问题。另外Steve提到的纤维材料的电子器件包括连接器，包括一些柔性的传感器，还是有优势的。但是微电子的传感器或者是MEMS的传感器有时候会比较好。我们怎么把不同功能大小的集成到一起，达到要求的可靠性和高精度？这个问题虽然目前并没有较好地解决方案，但是我想异质系统集成会是一个比较重要的方向，包括连接线的生产和设计，柔性的纤维机、硅片，MEMS器件的有效集成，可靠地成为服装，技术上还没有解决，这是发展需要研究的一个方向。
Steve：其实我们在设计智能服还有一个重要的部分，第一个要fashionable，第二个是affordable。也就是说智能服不能太贵，初期的智能服因为初期市场不大，所以都是少量制造，造价也比较昂贵。相信在产生大量产品需求的时候成本会下降。关于affordable，智能服在服务人，能够提高更多的服务，我认为智能服整体如果要爆发，商业模式非常重要。这个商模并不是指降低了整体的成本。我举个例子：比如在养老中心这些数据随时上传，我们就可以随时了解病人状态，不需要安排护士每天每床进行实时监护记录，这样就节省了人力的成本。这个节省的成本如果能够抵消掉智能服所有初期的投资，那行销障碍就会不见。所以affordable不是这个东西贵不贵，而是整体的商模算下来会比较合算。
Q
能否举例智能可穿戴在疫情中的应用案例？
A
Steve：我这边感受比较深的是，许多地方开始在询问，是否能在工厂或者办公室等地方安装接收器，他们想利用这种可穿戴系统掌握所有员工的状态。暂不讨论这套系统是否便宜，因为停工一天的代价可能远超于这些系统，所以许多企业尤其工厂他们希望能够了解所有的状态。我认为智能系统已经不再是个人和手机的互动，而是全面性的掌握大面积的讯息，我想这是这次疫情过后，特别感受到的地方。
Q
智能可穿戴设备产业，对新材料是否会有拉动力，推动新材料的产业化？
A
陶教授：在智能可穿戴配件中，硬件的部分所占比例比柔性大，但是两者增长的加速度都很快。之前提到的三年预期目前也会受疫情的影响有所延迟。所以整体来看很难评估有多大拉动力，但是远景好。新材料中像纳米管的刚度较大，已经有显示的证据对人体有害，但是不包括其他的材料，如石墨烯。如果要做研究，第一步需要先了解他的毒性和安全性。
Steve：我个人感觉对于新材料的拉动力会有，不见得是石墨烯，不见得是纤维、纳米这类的，可能是会有其他的，综合性能和成本都比较合适的材料。
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