文|陳述根本 陳根

當前，可穿戴設備日漸成熟，從智能手表/手環(huán)到智能戒指、智能眼鏡等，可穿戴設備逐漸進入人們的生活。在這樣的背景下，隨著人們對高科技產品興趣和體驗感的提高，智能衣物在健康、體育與時尚領域也日漸引起人們的注意。

2014年，IEEE可穿戴計算大會首次舉辦了智能衣物專題研討會。智能衣物專題研討會中，國際智能穿戴組織認為，近年新的智能服裝將逐漸進入市場，這些產品大多數(shù)會與健康、健身有關。有數(shù)據(jù)顯示，2017年，全球智能織物市場的價值為17.2億美元，預計到2023年將達到40.8億美元。這意味著，在這五年期間復合年增長率（CAGR）將超過19%。

如今，智能織物的浪潮已經從學術界蔓延至商業(yè)市場，并且沖擊著現(xiàn)下的移動終端的產業(yè)和市場格局，致使科技巨頭們也加碼布局智能織物。在智能織物研發(fā)不斷突破，新專利頻現(xiàn)的情況下，智能織物離我們的生活還有多遠？

連接人與智能設備真正的鑰匙

智能織物，本質上是一種可穿戴設備。因此，要了解智能織物，還要先對可穿戴設備有一定的了解。

不同于人工智能的概念，人工智能側重于對人類智能的模仿或仿真。而可穿戴設備追求“以人為中心”，以及人機的緊密結合，強調對人類智能的增強，進而衍生出一種新的智能方式，即人類智能與機器智能結合的智能形態(tài)，強調機器智能對人類智能的增強。

或者簡單的來說，可穿戴設備，或者說智能穿戴設備，就是將人以及人的生命體態(tài)特征數(shù)據(jù)化。是鏈接人與智能設備的鑰匙，是鏈接人與元宇宙之間的唯一鑰匙。

可以說，可穿戴追求的就是對人的數(shù)據(jù)化，是對人的長期、動態(tài)、隨行、生體態(tài)特征的觀測、呈現(xiàn)或介入，并由此引發(fā)生人的生理信息、心理、運動信息等行為的數(shù)據(jù)化。同時，可穿戴系統(tǒng)是一種承載著元宇宙世界里，人與萬物互聯(lián)、互通、互動的關鍵載體，支持隱形和自然的交互。

從商業(yè)角度來看，可穿戴設備一個最大的價值，也是區(qū)別于當前智能家居、智慧城市、或是物聯(lián)網(wǎng)等產業(yè)的最核心的一項價值，就在于它是移動互聯(lián)網(wǎng)時代唯一能承載，并實現(xiàn)人與智能硬件連接的設備。也是元宇宙的唯一鑰匙。

而當前的智能手機也與智能家居等智能硬件設備，在本質上并沒有太大區(qū)別，只是手機作為一種通訊工作，我們賦予了它更多的功能。但可穿戴設備與手機之間最核心的區(qū)別就在于人與物之間的數(shù)據(jù)化連接?？纱┐髟O備可以在真正意義上植入人體，綁定人體，識別人體的生命體態(tài)特征，將人體的這一切都數(shù)據(jù)化。

可穿戴設備的價值，不僅僅在于它是移動互聯(lián)網(wǎng)新的價值入口，而是在于，在下一輪的商業(yè)浪潮中，智能、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等行業(yè)，尤其是未來將要來到的元宇宙時代，若要想與人進行連接，與人進行互動，并通過為人解決問題獲得商業(yè)價值，就必須借助于智能穿戴這把人體鑰匙才能有效開啟，這樣一種不可替代的作用。

基于此，智能衣物或電子織物通過追求與普通衣物的形態(tài)一致，以及穿戴舒適性，來為這個目標提供支撐。其中，人們理想的智能織物就是將元器件和相關的連接無感化的編織進布料中，呈現(xiàn)出“二維”或“平面”電路形態(tài)，實現(xiàn)“普通衣物”的形態(tài)和特質，因而不易被察覺，從而增強了可穿戴性，而且不會因為突出的模塊或線纜而與環(huán)境中物體纏掛。

或者因為植入了智能傳感器以及相關的電子器件，而使智能織物看起來很不自然。這意味著，電子系統(tǒng)將從剛性、封裝中解脫出來，可與我們日常生活中的纖維、織物密切結合，分布在衣物中。

由于智能衣物適合應用于對人的生命體態(tài)特征，以及行為數(shù)據(jù)的實時檢測與數(shù)據(jù)化，以及可以基于智能織物實現(xiàn)體感交互。因此，當前，智能織物已經成為新興的身體傳感網(wǎng)絡的關鍵部分，可使傳感和驅動設備安置于身體的各個部位，形成身體傳感網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)分布式、多通道、多模態(tài)的測量結構。

正如微軟公司在《人類的本質：2020年的人機交互》報告中所指出的：“計算機和人類之間的生理界限將變得模糊，目前存在于人機界面之間牢固的界限正在消失，這種界面會離我們越來越近，電子裝置將融入我們的衣服甚至身體”。

智能織物大有可為

雖然智能織物如今才越來越頻繁地出現(xiàn)在不同的新聞報道中，但智能織物的發(fā)展已經有了很長一段時間。

最初，智能織物主要應用于航空和軍事等尖端領域。1989年，日本的高木俊宜教授將信息科學融于材料物性和功能，首先提出智能材料的概念。現(xiàn)在，科技的發(fā)展使具有高附加值的高科技智能服裝逐漸商業(yè)化并越來越成為服裝工業(yè)的未來。智能紡織品和服裝正在對從體育到國防等多個行業(yè)產生巨大影響。

在體育與健身方面，智能織物正被休閑和專業(yè)運動員用來監(jiān)測鍛煉期間的生命體征并提高成績。運動員可以跟蹤進展，并衡量他們是否有所收獲。最新的技術進步正在指導個人進行鍛煉。

比如，Nadi X智能瑜伽褲就是一款高科技瑜伽褲，其內置有感應和觸感（振動）裝置，可識別各種瑜伽姿勢并指導您完成瑜伽練習。具備藍牙功能的褲子可以連接到應用程序，從而允許用戶從各種姿勢中進行選擇。

2017年年底，Twinery MAS將時尚和安全性與其新款夾克Nova完美結合起來。這款柔軟輕便的夾克采用嵌入式照明技術，可在450英尺遠的距離保持穿著者的可見性。這些燈充電后可以持續(xù)八個小時。

在醫(yī)療行業(yè)，預計到2027年，醫(yī)用智能織物市場的復合年增長率將達到9.5%。這種增長得益于通過智能紡織品監(jiān)測甚至治療患者的能力的增強，而醫(yī)務人員所需的互動將減少。醫(yī)用智能織物最典型的應用就是在衣服中嵌入傳感器和數(shù)字技術，以監(jiān)測患者的心率、血壓、呼吸和其他生命體征。

智能織物公司Xenoma就表示其正在開發(fā)可用于醫(yī)療患者的智能病號服。嵌入式傳感器可檢測活動，并在患者活動時提醒工作人員。這些傳感器能夠監(jiān)測患者，并在不使用凝膠或液體的情況下保持皮膚的導電性，并且可以承受100次以上的清洗。

在通信方面，電子紡織品為社交媒體打開了新的大門，為人們相互交流和共享信息創(chuàng)造了新的方式。Google與Levi Strauss合作生產了一款采用Google Project Jacquard智能技術的智能夾克。夾克使用藍牙和導電線與關聯(lián)的智能手機應用程序通信。用戶可以通過夾克左袖上的一塊 touch-sensitive fabric 區(qū)域播放或暫停音樂、進行導航、接聽電話等。

Jansport開發(fā)了一款由可編程智能織物制成的背包，將其變成社交媒體的工具。用戶可以與附近的人共享歌曲、視頻、Facebook頁面和網(wǎng)站鏈接。這種交換是通過一個應用程序進行的，人們只需把智能手機放在背包附近就可以了。其背后的技術類似于QR碼，但已融入背包設計中。每個背包都有獨特的設計，這使得它可以被應用程序識別。

可以說，智能織物將是紡織領域的一次重大革新，帶動了整個領域的智能化理念的深入。在紡織與其他學科，特別是計算機信息技術和通訊技術的結合中，產生了很多以前都無法想象的數(shù)碼服裝、紡織物，為服裝的定義添加了新的內容，優(yōu)化了人的“第二皮膚”。

智能織物還差一個“現(xiàn)象級”應用

歸根到底，可穿戴設備才是連接人與智能設備真正的鑰匙，是鏈接人與元宇宙的關鍵鑰匙，也是唯一鑰匙。也正是基于此，作為可穿戴設備領域中的一項重要技術，也就是智能織物，它的潛力正隨著技術的不斷成熟而不斷擴大。從目前全球的發(fā)展趨勢來看，不論是學術團體，抑或是商業(yè)巨頭，都在布局智能紡織領域。

比如，近日，蘋果的一項新專利表明，蘋果正在研究如何將傳感器和開關編織到織物中，并可用于智能包、家具、服裝等。這項名為“織物控制設備”的蘋果專利，主要涉及將任何東西嵌入織物的細節(jié)。而蘋果為什么要花大力氣布局智能織物這一領域呢？核心原因就是在未來的元宇宙時代，真正能夠將人與元宇宙實現(xiàn)互聯(lián)、互通、互動的唯一載體，就是可穿戴設備，智能服飾就是其中的關鍵載體之一。

蘋果在這項專利描述中，集中討論了如何讓織物物品成為控制裝置的問題。在列舉了每一種可以想象的電子設備類型后，該專利接著給出了更具體的、可立即識別的織物項目。此前，蘋果還獲得了一項專利，即通過智能手套控制Mac。新的專利將其擴大到幾乎所有可以用織物包裹的東西。

然而，雖然關于智能織物的相關技術和專利不斷突破，但一個客觀的事實是，時至今日，進入市場的商品依然并不多見。而這背后最重要的原因是，到目前為止，在智能織物領域還缺少那種帶動智能衣物新興產業(yè)的“現(xiàn)象級”應用。產業(yè)鏈的技術都還處于不斷的完善、優(yōu)化與發(fā)展中。

目前，智能織物面臨許多關鍵問題與挑戰(zhàn)。比如，為了保證穿戴的舒適性和良好的用戶體驗，智能織物在實現(xiàn)電氣方面要求的同時，還要滿足特殊的機械性能。然而，就目前的技術水平而言，若電氣性能好，則在柔性和彈性、舒適度方面就相對差些，也更缺乏可洗性，反之亦然。

事實上，當前，相對于電子行業(yè)，智能紡織發(fā)展還處在初始階段。蘇黎世聯(lián)邦理工學院的庫尼貢德認為，目前電子領域產品開發(fā)依然占據(jù)主導地位，因此，大多數(shù)研究專注于如何將芯片和計算系統(tǒng)集成到衣服或如何克服耐洗性等技術問題，而忽視了智能織物開發(fā)和加工技術問題。

正是這種不平衡，使得電子產品與時尚服飾很難充分融合，智能服裝也難以從傳統(tǒng)服裝和現(xiàn)有電子設備中脫穎而出。與傳統(tǒng)電子相比，智能織物使用的環(huán)境惡劣。衣物可能要被彎曲、扭褶、重壓、磨損等，而且會遭受日曬雨淋，這就需要其電路具有極高的抗惡劣環(huán)境性能，以保證其穩(wěn)定性。

并且，目前，對于編織電路而言，還缺少像印制電路板那樣的電路設計、分析方法和工具以及自動化設計與分析的支撐。另外，還缺少標準織物器件、連接件和封裝技術。電子織物的機械制造環(huán)境也很苛刻。柔性顯示器件的最小許可彎曲直徑一般為幾厘米，而織物纖維在編織過程中的彎曲直徑會小于1毫米。沒有高強度拉伸壓力的電子織物往往會在機械制造過程中受到磨損、發(fā)生斷裂，甚至損壞機器。此外，在智能織物領域還缺乏技術標準與適合的測試方法，還沒有形成完整的產業(yè)鏈。

可以說，智能織物的發(fā)展上，技術和制造水平目前還無法滿足相應的需求，并且需要多學科緊密交叉與成果的共享才有可能為其發(fā)展提供足夠的推動力。當然，不論現(xiàn)實發(fā)展還面臨多少困境，如今在研究領域，智能織物都已經成為熱點，也取得了諸多具有潛力的成果。在可穿戴熱潮的推動下，智能織物的明天或許很快也回到來。

而這也正是我所談論的，在智能可穿戴設備還沒有成熟之前，談論元宇宙都是不切實際的空談。而做為承載著鏈接人與元宇宙鑰匙這一使命的，可穿戴設備產業(yè)中的一項關鍵成員，也就是智能服飾，目前在產業(yè)發(fā)展層面都還困難重重。整個產業(yè)連都還一直處于突破、優(yōu)化的階段，那么此時談論元宇宙，此時描繪元宇宙就顯的非常不切實際。

但可以肯定的是，在元宇宙實現(xiàn)之前，在元宇宙到來的那一天之前，智能服飾一點會成為每一個人生活穿戴的必需品，一把鏈接人與現(xiàn)實與虛擬世界的鑰匙。