击中书籍：明天的可穿戴设备可能会是什么样子

Apple 的 Watch Ultra 具有 2000 尼特数字显示屏和 GPS 功能，与其革命战争时代的自动上链前辈相去甚远。 再过一百年，我们会看到什么样的奇妙的身体安装技术？ 在他的新书中， 怀疑论者的未来指南, Steven Novella 博士（在他的兄弟 Bob 和 Jay Novella 的协助下）研究了可穿戴设备的历史以及使他们能够推断出柔性电路、无线连接和热电发电的进一步发展可能引领的技术。

摘自书中 怀疑论者的未来指南：昨天的科学和科幻小说告诉我们明天的世界 作者：Steven Novella 博士，与 Bob Novella 和 Jay Novella。 版权所有 © 2022 SGU Productions, Inc. 经 Grand Central Publishing 许可转载。 版权所有。

支持可穿戴设备的技术

顾名思义，可穿戴技术就是为穿戴而设计的技术，因此它会随着技术的普遍进步而进步。 例如，随着计时技术的进步，手表也取得了进步，导致了今天的智能手表。 某些进步尤其适用于可穿戴技术。 一种这样的发展是小型化。

使技术变得更小的能力是一种普遍趋势，通过扩展足够小以方便和舒适地佩戴的技术的数量，这对可穿戴设备有利。 我们现在都熟悉电子行业令人难以置信的小型化，尤其是在计算机芯片技术方面。 邮票大小的芯片现在比过去几十年装满整个房间的计算机更强大。

正如典型智能手机上的高质量摄像头所证明的那样，光学技术已经显着小型化。 目前仍在研究更小的光学器件，使用超材料生产长焦和变焦镜头，而不需要笨重的玻璃。

“纳米技术”现在是微型机器的集体流行语（尽管从技术上讲它仍然小得多），当然，纳米技术将对可穿戴设备产生不可思议的影响。

我们也处于柔性电子产品的曙光，也被称为“柔性电路”，更统称为“柔性技术”。 这涉及将电路印刷到柔性塑料基板上，从而允许更柔软的技术随着我们的移动而移动。 灵活的技术可以更容易地融入服装，甚至可以编织到面料中。 二维材料的出现，如可以构成电子和电路基础的碳纳米管，也具有高度的灵活性。 有机电路是另一种允许电路由柔性材料制成的技术，而不仅仅是印刷在柔性材料上。

电路也可以直接打印到皮肤上，作为纹身，使用可以充当传感器的导电墨水。 一家名为 Tech Tats 的公司已经为医疗监测目的提供了一种这样的纹身。 墨水印在皮肤的上层，因此它们不是永久性的。 他们可以监控心率等信息，并将这些信息无线传输到智能手机。

必须为可穿戴电子设备供电。 小型手表电池已经存在，但它们的能量有限。 幸运的是，有许多技术正在开发中，可以从环境中收集少量能量，为可穿戴设备供电（除了可植入设备和其他小型电子设备）。 最早的例子可能是自动上链手表，其第一个证据来自 1776 年。瑞士制表师亚伯拉罕-路易斯·佩雷莱 (Abraham-Louis Perrelet) 开发了一种带有钟摆的怀表，可以通过正常行走的运动为手表上弦。 据报道，完全缠绕大约需要十五分钟的步行时间。

还有一些方法可以产生电能，而不仅仅是机械能。 环境中存在四种类型的环境能量——机械的、热的、辐射的（例如，阳光）和化学的。 例如，压电技术将施加的机械应变转换为电流。 机械力可能来自你的脚撞击地面，或者只是来自移动你的四肢甚至呼吸。 石英和骨头是压电材料，但也可以制成钛酸钡和锆钛酸铅。 静电和电磁设备以振动的形式收集机械能。

有热电发电机可以利用温差发电。 由于人类是温血哺乳动物，我们不断散发的废热可以产生大量电力。 还有由柔性材料制成的热电发电机，将柔性技术与能量收集相结合。 这项技术目前主要处于原型阶段。 例如，在 2021 年，工程师发布了一种柔性热电发电机的开发成果，该发电机由气凝胶-硅酮复合材料制成，并嵌入了液态金属导体，从而产生了一种可以戴在手腕上的柔性热电发电机，并且可以产生足够的电力来为小型设备供电。

太阳光形式的环境辐射能可以通过光电效应转化为电能。 这是太阳能电池板的基础，但小型灵活的太阳能电池板也可以集成到可穿戴设备中。

所有这些能量收集技术也可以兼作传感技术——它们可以感知热、光、振动或机械应变，并产生响应信号。 因此，微型自供电传感器在我们的技术中无处不在。

可穿戴技术的未来

该技术已经存在或即将推出，以拥有小型、灵活、自供电和耐用的电子设备和传感器，并结合无线技术和先进的小型化数字技术。 因此，我们可以将现有工具和设备转换为可穿戴版本，或使用它们来探索可穿戴技术的新选择。 我们还可以越来越多地将数字技术融入我们的服装、珠宝和可穿戴设备中。 这意味着可穿戴技术可能会越来越多地从被动对象转变为融入我们其他数字生活的主动技术。

这里有一些明显的应用程序，尽管很难预测人们会发现什么是有用的、什么是烦人的或根本无用的。 智能手机已经成为智能手表，或者它们可以配对以扩展功能。 谷歌眼镜是将计算机技术融入可穿戴眼镜的早期尝试，我们知道它是如何被接受的。

如果我们推断这项技术，一个表现是我们已经穿的衣服和装备可以转换成我们已经使用的电子设备，或者可以通过替换或支持现有设备的新功能来增强它们。

例如，我们可能会继续使用智能手机作为我们便携式电子产品的中心。 也许这款智能手机不仅会像现在这样连接到无线耳塞，还会连接到眼镜内置的无线监视器，或者监测健康生命体征或日常活动的传感器。 潜在地，手机可以与地球上的任何设备进行通信，因此它可以自动联系您的医生办公室以了解任何相关的变化，或者在适当的情况下联系紧急服务。

便携式摄像机还可以监控和记录环境，不仅用于记录目的，还可以将人们引导到所需的位置或服务，或者在犯罪或灾难正在进行时联系警方。

随着我们的电器越来越多地成为“物联网”的一部分，我们也将通过我们的穿着、印在或植入皮肤下的东西成为互联网的一部分。 在非常真实的意义上，我们可能成为我们家、办公室、工作场所或汽车的一部分，作为一个集成的技术整体。

我们主要考虑的是日常生活，但也会有针对特殊职业和情况的可穿戴技术。 一个极端的版本是用于工业或军事应用的外装。 想想钢铁侠，尽管这种技术水平目前是幻想。 没有任何便携式电源可以与钢铁侠的电弧反应堆相匹敌，而且似乎也没有任何地方可以储存像他那样飞行所需的大量推进剂。

更现实的工业外衣已经成为现实，而且只会变得更好。 一个更好的科幻类比可能是里普利在 外星人. 用于建筑工人的动力金属外衣已经开发了几十年。 最早的例子是通用电气公司在 1965 年至 1971 年间开发的 Hardiman。该项​​目基本上失败了，Hardiman 从未使用过，但从那时起开发仍在继续。 应用主要是医疗方面的，例如帮助瘫痪的人走路。 工业用途仍然很少，还不包括全身套装。 不过，这样的套装理论上可以大大增强工人的体力，让他们能够承载重物。 他们还可以结合通常使用的工具，例如铆枪和焊机。

动力外装装甲的军事应用可能包括装甲、红外或夜视镜等视觉辅助设备、武器和目标系统以及通信。 这种外衣不仅可以将一名士兵变成增强型步兵，还可以将其变成坦克、大炮、通信、医务人员和供应物资的骡子。

军事发展也可能推动内置紧急医疗协议的技术。 一套西装可以自动对伤口施加压力以减少出血。 已经有压力裤通过帮助维持血压来防止休克。 更雄心勃勃的技术可以自动注射药物来对抗化学战、增加血压、减轻疼痛或预防感染。 这些可以由机载人工智能控制，也可以由战场医务人员远程控制，后者正在监视他们监视下的士兵并通过他们的防护服远程采取行动。

一旦这种技术成熟，它就可以渗透到民用应用中。 患有危及生命的过敏症的人可以携带肾上腺素进行注射，或者他们可以佩戴自动注射器，在必要时对其进行给药，或者由紧急医疗响应者远程触发。

到目前为止所讨论的一切都是对现有技术的推断，而这些更成熟的应用在五十年左右是可行的。 遥远的未来呢？ 这很可能是纳米技术的用武之地。想象一下穿着一件像第二层皮肤一样合身但由可编程和可重构材料制成的纳米服。 它可以根据命令形成您可能需要的任何平凡的物理对象。 从本质上讲，这套西装将是有史以来制造的所有工具。

你也可以根据需要改变你的时尚。 从早上的休闲装到会议的商务休闲装，再到正式的晚宴，无需换衣服。 除了时尚之外，这还可以是可编程角色扮演——你想成为海盗还是狼人？ 更实际的是，这样的纳米皮肤在温暖时可以很好地通风，然后在寒冷时膨胀以提供良好的绝缘性。 事实上，它可以自动调节您的皮肤温度以获得最大的舒适度。

这种材料可以柔软舒适，但在遇到力时会聚在一起变硬，基本上起到高效盔甲的作用。 如果您受伤了，它可以止血、保持压力，甚至在必要时进行胸部按压。 事实上，一旦这样的第二层皮肤被广泛采用，没有它的生活可能很快就会变得难以想象和可怕。

可穿戴技术可能会成为小型或便携式技术的终极技术，因为它能够随身携带，既方便又有效。 如图所示，我们正在讨论的许多技术可能会集中在可穿戴技术上，这很好地提醒我们，当我们试图想象未来时，我们不能简单地推断一种技术，而必须考虑所有技术将如何相互作用。 我们可能会用 2D 材料制作可穿戴设备，这些材料由人工智能和机器人技术提供支持，并带有我们用于虚拟现实的脑机接口。 我们还可以使用我们的家用 3D 打印机，通过增材制造创建定制的可穿戴设备。