继智能手机后,近年来可穿戴设备正“包揽”全身,逐步成为消费者新时尚。多种多样的智能穿戴设备正成为继手机后撬动着消费电子市场增长的新亮点。但看似百花齐放的繁荣表象背后,可穿戴设备发展却暗藏隐忧——应用场景单一、功能更新缓慢、同质化严重、入局者众多……

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。

ADI中国产品事业部高级市场应用经理何源

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。

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。

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。

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。

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。

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。”

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。

“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。

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。

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。

“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。

“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。

“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。

“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。”

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。

“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。”

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。

“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。

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。

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。

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。

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。

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’。”

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

系统级评估板及手表方案

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。

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。

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