可穿戴智能运动设备发展的局限性因素及对策研究

孙爱华，孙咏晖，齐 芳

(1.天津体育学院，天津 300381；2.中国民航大学，天津 300300)

可穿戴智能运动设备发展的局限性因素及对策研究

孙爱华1，孙咏晖2，齐 芳1

(1.天津体育学院，天津 300381；2.中国民航大学，天津 300300)

对目前可穿戴智能运动设备的发展优势及局限性进行了深入的分析，认为政策导向、健身时尚化、从硬件到数据挖掘的科技进步促进了可穿戴智能运动设备的快速发展，而数据采集的低精确度和低丰富度、数据传输过程的安全风险、海量数据分析处理的认知挑战是阻碍可穿戴智能运动设备发展的限制性因素；并提出应把提高可穿戴智能运动设备输出数据的精确度和丰度、数据传输的授权控制和完善海量数据的认知方法作为未来可穿戴智能运动设备的发展方向。

可穿戴智能运动设备；数据传输；海量数据；认知评估

可穿戴智能设备是一种可以穿在身上或佩戴于、贴近身体并能发送和传递信息的计算机设备，能够通过传感器、射频识别、全球定位系统等信息传感设备，接入移动互联网，实现人与物随时随地的视频、音频或文本交流。自 2013年开始，随着互联网技术和智能硬件技术的逐步成熟，可穿戴设备市场在全球迅速升温，而且50%可穿戴设备是为满足运动和健身需求而存在的，这也预示未来体育产业是基于海量数据而创新产业价值。因此，建立在移动互联、大数据和云计算等基础上的可穿戴智能运动设备也成为国内外IT界和高端制造业巨头们拓展新业务的主战场。

1 可穿戴体育运动产品迅猛发展的积极因素

1.1 全民健身运动和科技创新政策的多领域支持

2015年，国务院印发《关于加快发展体育产业促进体育消费的若干意见》，使将全民健身事业纳入各级国民经济和社会发展规划，全民健身事业经费纳入各级财政预算，为可穿戴运动设备市场带来了更多的拓展，同时政策红利也会刺激更大的资金投入力度。2016年9月19日，工信部、国家发改委共同印发了《智能硬件产业创新发展专项行动》(2016-2018年)(以下简称《行动》)，明确了对智能硬件的政策资金支持，提升了我国智能硬件共性技术和高端产品的供给能力，夯实人工智能规模化应用和产业化发展基础，促进技术创新和模式创新。《行动》特别强调了与国民生活息息相关的健康养老、教育、医疗等几个重点领域。这些规划行动方案的推出，不仅带动智能硬件产业的蓬勃发展，还将使更多的智能硬件融入运动健身内容，进一步促进了可穿戴设备与体育健康产业的协同创新和融合发展，产业生态的环境得到进一步改善。因此，无论从宏观政策到微观推进，各领域的共同参与已初见端倪，全民智能硬件环境下的全民健身时代已经到来。

1.2 社交化的运动与健身成为时尚

随着科技发展的日新月异，可穿戴智能运动设备将科学健身和个性时尚巧妙结合，基于智能传感技术、数据处理技术和智能交互技术获取人体健康数据，以身体运动为特征，物联网属性培养用户数据交互的运动方式和生活习惯。人们不仅实时了解个人身体健康状况，还可以通过社交软件的导入与他人分享，从而影响人们的情感认知和行为决策。

全民健身热潮下，层出不穷的计步软件如小米运动、约运动、乐动力等APP软件让健身从个人体育运动变成广为传播的社交话题，多场景多互动的运动社交大大提升了健身用户的参与度和积极性，全民健身活动开启了“运动社交”模式。通过在社交网络和朋友圈播撒“持续健身”的种子，从而形成自身强烈、明确且极端的态度。再进一步通过“晾晒”“点赞”“评论”和“约跑”分享健身成果，结交志同道合的朋友，组建运动社区，形成了一个健康运动的智能生态系统。

1.3 从硬件创新走向数据挖掘，从通用设备走向专业领域应用的拓展，给予可穿戴运动设备更多的发展空间

随着群众体育健身意识的提高和可穿戴运动设备的廉价和快捷易得，以及对体育运动智能可穿戴设备的好奇心，购买和使用智能可穿戴设备人群也会越来越庞大。据统计，2010年可穿戴设备进入中国人的视野以来，Nike的跑步装备在国内取得了不错的销售业绩，2013年一年Nike+注册用户增长了130%,2014年Nike+APP的下载量从57万增长到258万，增长350%。市场研究企业IDTechEx预测，智能可穿戴设备市场的收入到2018年将上升到400亿美元，2023年会达到1 000亿美元。除了硬件盈利空间和软件盈利空间外，未来由硬件和软件产生的数据处理服务也将是一块利润大蛋糕。通过软件和数据将用户信息变现，为用户提供更有用的健康信息和建议方案是一个能产生利润价值的增长区域。

在全民健身领域，健步、骑行、游泳、登山、球类等是健身爱好者参与最普遍的运动项目。运动距离、卡路里消耗、运动时的心率以及睡眠时间和质量等已经成为智能手环、智能手表等可穿戴运动设备的基本功能。可穿戴运动设备没有止步于此，正在快速地从生活方式跟踪设备进化为更加先进的技术体现，给用户带来实时的活动信息反馈。它们不仅搜集数据，生成活动计划，还展示着科技进步的每一个成果。天津飞鸽超级自行车除了可以记录骑行过程中骑行者的身体状况和骑行情况，包括心率、踏频、血压、距离和坡度等数据外，还能根据数据给出最佳变档组合、适合当前踏频的音乐以及相应的运动建议等，并引入了汽车中央通道概念，使自行车具备了物联社交、骑行数据、智能控制、智能防盗等四大功能。增强现实技术的发展，使得可穿戴运动设备与真人教练、其他辅助设备一起，给职业体育训练带来一场革命:他们形成了记录运动员行为的一幅幅数据地图，监测运动员的运动表现，帮助运动员提高运动成绩，尤其是体育运动专家大量使用来自可穿戴运动设备采集的、可以显示运动员位置的轨迹数据，通过距离与数据分析来监测和评估运动员的体能表现；足球和橄榄球教练也可以借助智能可穿戴设备，看清楚球员失去球权后，形成最佳防御攻势所需要的速度；篮球教练也可以借助此类设备评估球员如何躲开对方防守，创造更多的投篮机会。

2 可穿戴运动设备发展的局限性因素

2.1 数据采集模糊且不完整，反馈机制缺失，导致用户体验不佳

数据不够精准。目前，大多数可穿戴智能运动设备自动采集数据，易受外界因素干扰。基于专业运动训练的可穿戴设备虽然数据采集稳定性远高于通用可穿戴设备，但也仅限于运动轨迹、呼吸频率和血压、心率等物理指标，尚未触及人体生化指标。处理数据的软件缺陷，用户信息被设备采集后无法与云端实现专业的数据匹配和分析，用户和设备之间的交流反馈机制也不完善。“使用可穿戴智能运动设备是否改变了你的生活？”调查中超半数(51.1%)的使用者认为没有改变只是多了些数据，年龄为70后、80后、90后的使用者中途放弃使用可穿戴设备的比例都超过20%，累计超过七成，这样高的弃用率背后说明产品本身的用户体验并不理想。调查显示“用处不大”成为主要原因，使用不方便和体验不好成为用户粘性低的主要因素。产品的高弃用率和用户粘性低已经成为可穿戴智能运动设备发展的痛点。

2.2 设备与数据安全性尚未予以足够重视

可穿戴智能运动设备电磁辐射影响、化学安全缺乏行业的标准规范、检验检测和行业数据支持。这类设备并未从根本上改变数据信息收集、传送以及使用的方式，而是强化了对网络的依赖性，因为无线连接技术是实现可穿戴设备应用潜力的关键所在。虽然用户的个人健康状况、生活方式和行动踪迹等信息目前还无法直接实现经济变现，但无人监管、无法保密地在网络空间中公开，是极易产生个人身份盗用、数据窃取、拒绝服务、否认服务、非授权访问、跟踪、欺诈和其他犯罪行为等安全隐患的，目前这一问题尚未引起使用者和相关领域部门的重视。

2.3 可穿戴智能运动设备形成的海量数据对传统认识论的挑战阻碍其进一步发展

传统认识论的核心在于求真。可穿戴智能运动设备的出现，给传统认识论带来了困扰，尤其是基于云端的输出数据的传输和社交化分享，形成了数据社会与真实社会的融合、互动与协同，人体通过与他人分享健身与运动数据，会改变或强化自身对运动的主观认知，从而影响其运动理念和运动行为，并创造了新的体育价值。可穿戴智能运动设备是全新的智能化体育器材，还是传统医疗器械的智能化和运动化改造？以往认为不可计算的运动健身行为，是否会逐渐被数据化？推而广之，未来人类的所有行为是否都可以数据化？如何建立以数据为导向的综合一体化研究方法？所有这些，都对传统认识论带来了挑战，如果不能很好且及时地解决，将会制约可穿戴运动设备与体育产业的融合发展。

3 可穿戴运动设备的发展对策

3.1 把实现可穿戴运动设备输出数据的精确化智能化和物理、生化、运动数据的全覆盖作为未来的发展目标

在体育界，尤其是竞技体育更需要运用可穿戴技术来搜集信息，具有高科技元素的可穿戴运动设备所产生出的数据给竞技体育带来的价值将是巨大的。不远的将来，数据将会代替经验，成为专业教练的认知来源。他们将通过与运动员健康和运动轨迹密切相关的各项全面的、精准的数据来优化训练体系，减少运动员伤病。对于普通健身者，可穿戴设备输出的精确化数据，一方面应当成为健身者的运动管理工具，能够给出其健康状态，另一方面应当包括健身者周边环境、所处位置、健身行为模式等数据，并据此智能推荐给用户合理的运动训练方案、健康指导、饮食方案或健康医疗等各种增值服务，来实现健身的多维度价值。所以，在未来的可穿戴设备与体育产业的融合中，数据才是产生价值的真正核心。而数据产生价值的前提就是数据的精确性与全面性，研发基于感知人体各类指标和运动行为的高精度自适应传感器、改进基于神经网络的可穿戴运动设备算法、在输出文本数据的同时输出音频和视频数据，使可穿戴运动设备能够实现感知周边环境、无延迟地进行人机交互、对健身者的健身行为进行辅助决策与判断的功能，应成为今后可穿戴运动设备发展的主要目标。

3.2 提高可穿戴智能运动设备捕捉数据和云端存储数据的安全水平

作为捕捉和记录存储健身者个人的行为、生化、物理和位置数据，可穿戴智能运动设备的对数据隐私的保护是安全问题的核心，企业需要对拟研发和拟投放市场的可穿戴智能运动设备进行全方面的认证评估，以求最大化减少可能给用户造成的危害。除了智能硬件以外，由嵌入其中的软件可能存在的缺陷带来的信息安全问题也需高度重视。在研发过程中须持续进行迭代试错，以求得最小的安全风险，同时也要设计完善数据信息在可穿戴运动设备和云端的上传下载的授权功能，保证健身者的信息数据未得到授权时禁止迁移。

3.3 应加紧评估对可穿戴运动设备输出的健身数据价值分析的认知方法

随着移动互联技术和云端计算能力的迅速拓展，可穿戴智能运动设备使用者群体产生的数据足够庞大、完整，数据价值足够有想象空间，会产生出在传统的产业边界内无法创造的价值。对于这些价值的分析，不仅涉及到管理、物理、电信、统计和体育学科，还涉及到诸多社会科学领域，因此传统的体育认知方法已经不再适用。从社会学角度看，所有数据都是有关“人”的符号，数据来源于社会又作用于社会。无论是结构化数据、半结构化数据还是非结构化数据，其比较、分析和归纳其实反映的都是人在符号层面上的一种互动，通过健身行为由可穿戴智能运动设备输出的海量数据也不例外。与此同时，健身者的运动和健身行为是动态和充满活力的，可穿戴设备输出的只是冷冰冰的符号，即使是通过社交分享，我们也很难从数据中解读出数据背后健身者的朝气和运动激情，更无法从这些海量的健身数据去推导健身群体的样态和社会构成。因此对这些数据，不能采取传统的体育调查方式方法进行价值分析和研究，必须参考哲学、法律、社会学、人类学和其他学科，并考虑其对传统认识论、传统社会学和传统体育价值的影响，提出新的价值分析方法，来实现对健身群体的总体分析，否则就会导致认知的误判。

4 展望

智能硬件、移动互联技术和健身的联动带来了体育产业的颠覆和创新，可穿戴智能运动设备的普及将赋予健身和运动以新的定义：健身和运动的价值将发生迁移和增殖，健身和运动将由纯粹的肢体运动，发展成为由可穿戴智能运动设备、设备输出的用户数据、云端、无线网络和用户本身五大要素构成的健身生态系统。这五大要素彼此破界互反、不断创造新元素和新价值，最终形成体育产业与智能装备产业融合发展的产业生态圈。

[1]谢俊祥，张琳.智能可穿戴设备及其应用[J].中国医疗器械信息,2015(3)：18-23.

[2]王鑫.50%可穿戴设备为满足运动需求存在[DB/OL]. 2014-10-21.http://wearable.ofweek.com/2014-10/ART-8440-5006-28892698.html.

[3]可穿戴智能运动产业大数据报告[DB/OL]. 2016-08-18.http://wearable.ofweek.com/2016-08/ART-8420-5006-30026620.html.

[4]王卓铭.可穿戴设备：巨头们的战争已打响[DB/OL]. 2014-03-29.http://finance.sina.com.cn/roll/20140329/050118652591.shtml .

[5] 体育可穿戴设备：百亿美元级的科技之战[DB/OL]. http://www.eepw.com.cn/article/201609/310632.htm.2016-09-29.

[6] Amft O,Tröster G.On-body sensing solutions for automatic dietary monitoring[J]. IEEE pervasive computing, 2009,8(2):62-70.

Limitations of wearable device development and countermeasures

SUN Ai-hua, SUN Yong-hui, QI Fang

(1.TianjinUniversityofSport,Tianjin300381,China; 2.CivilAviationUniversityofChina,Tianjin300300,China)

In the paper, the advantages and limits to the development in wearable devices are analyzed. It is found that the policy orientation, fashion of fitness, and the developments ranging from hardware to data exploration do facilitate the spurt of wearable devices. Meanwhile, the low precision and abundance in data collection, security risks in data transmission, and cognitive challenges in processing massive data turn out to be the limits to the development in wearable devices. In view of those above, it is proposed that improvements in precision and abundance of the data from wearable devices, authorization control of data transmission and upgrading in cognitive approaches to massive data be taken as the development direction for wearable devices in the future.

wearable devices, data transmission, massive data, cognitive assessment

2016-12-16

天津市科技发展战略研究项目(项目编号：15ZLZLZF00500)；天津市教育科学"十三五"规划项目(项目编号：CE3301)。

孙爱华(1974- )，女，天津市人，硕士，副教授，研究方向体育教育训练学。

G818

A

1009-9840(2017)03-0027-04