封面新聞記者 邊雪

　　為了打破每年必長胖的春節魔咒，林梓妍（化名）提前半個月，就給自己安排上了每天做一小時的“劉耕宏女孩”。但陽康沒多久的林梓妍在堅持了3天高強度的健身後，就意外扭到了小腿。

　　“如果運動者穿上智能服裝，就相當于将傳感器安裝在了衣服上，如果再進行打籃球、打網球或者做瑜伽等運動時，每一個動作的幅度都通過傳感器被記錄。”廈門大學副教授（雙聘）、中國計算機學會、IEEE高級會員郭詩輝在接受采訪時表示，通過智能服裝，将會實時根據運動标準來提醒運動者規範每一個動作，同時也能避免運動者受傷。

　　在進入萬物互聯的時代下，可穿戴設備成為一個無時限、無界限概念的新數據流量入口，基于大數據、物聯網、技術創新等層面應運而生的智能服裝，會迎來發展的藍海嗎？正在以“圍繞虛拟現實中的體感交互，特别是基于柔性傳感器的智能服裝”為研究領域的郭詩輝團隊認為，未來，智能服裝将具備智能感知和交互的功能。

　　帶有傳感器的智能健身服裝示意圖。（圖片來源：網絡）

　　問世十多年的智能服裝 要火起來了？

　　十多年來，帶有傳感器的智能服裝和下一代紡織品可以将人們的衣櫃轉變為健康追蹤服裝，智能服裝産業的光明前景似乎就在眼前。

　　新加坡國立大學（NUS）的一個研究小組就開發了一種智能手機驅動的運動服，這種智能服裝能夠在運動員外出比賽時為運動員提供姿勢、跑步步态和體溫等生理數據。而其研究結果2022年已發表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

　　這些想法不僅僅來自高校或創業公司，李維斯（Levi's）和Under Armour都曾提出“運動夾克”的想法——作為一種提供觸摸控制快捷方式和訓練裝備，可以追蹤穿衣者的運動情況和生命體征。

　　但實際上，這些美好的設想并沒有取得成功。盡管研究人員已經在将傳感器和電路編織到衣服中這個方面做得更好，但智能紡織品并不像普通衣服那樣耐用或防水，它們需要不斷接觸皮膚才能工作，還有可能會出現各種各樣的問題。

　　“織物作為與人接觸時間最長的物品，實現織物的智能化是獲取人體狀态信息的重要方式之一。智能服裝的特色之處在于利用織物傳感器監測人體運動信号，從而實現運動跟蹤的目的。”郭詩輝解釋，織物傳感器作為人體運動狀态的監測手段，是傳感器、計算機圖形學、計算智能等跨領域交叉的問題，是新興、重要且有探索的方向。

　　智能服裝始終沒能特别流行，到底是什麼原因？“智能服裝雖然是一種大衆消費品，但是還沒有一個場景提供大衆化的智能服裝功能需求。”郭詩輝告訴封面新聞記者：“舉個例子，用于動作捕捉的智能服裝在前幾年可以說是‘有勁兒沒處使’，但近些年的硬件算力增加、AI和圖形學算法不斷優化，讓虛拟現實（VR）和增強現實（AR）技術快速發展，随之而來的‘元宇宙’概念更是激發了大家對人體數字化重建的極大熱情。所以在某個能提供大衆化智能服裝需求的場景出現之前，智能服裝确實沒流行起來。”

　　當下，智能手表都可以實現追蹤睡眠、鍛煉數據，監測你的心率是否有潛在的心律失常，并觀察可能的呼吸暫停等功能，但無法更進一步感知人體的異常。“在未來，智能服裝将服務于人，同時成為人類的連接器，滿足人們在各種狀态下的功能。”郭詩輝認為，現在很多事要靠手機、手環等外部設備的功能，以後都能植入服裝，讓生活更加便利和智能化。

　　郭詩輝在科博會現場介紹路演項目。(圖片來源：封面新聞記者拍攝)

　　高科技智能服裝：私人健康護理師

　　郭詩輝告訴記者，目前市面上的智能服裝從應用領域大緻分為生活娛樂，體育鍛煉、醫療保健和軍事設備類别。“比較成熟的産品有Hexoskin Smart的健身T恤、Nadix瑜伽褲、Ambiotex智能貼身上衣（能夠進行跌倒檢測和警報功能）以及能夠給人按摩的AiraWear按摩服。”

　　對于普通人而言，智能服裝除了健身，可作用的場景還有很多。郭詩輝指出，“生活娛樂和醫療健康是我們重點關注的方向，特别是對患者制定個性化的康複方案，智能服裝也具有重要價值。”

　　值得注意的是，最初專為運動員設計的智能服裝，在發展之餘都兼具了醫療的功能，CircuiteX、SmartLife、Clothing 和Ohmatex等公司紛紛推出了自己的智能服裝，有的可以測量心率和呼吸頻率，有的可以幫助預測心髒病，甚至還有監測穿着者是否水腫的特殊襪子。

　　在探索智能服裝的潛力上，研究人員不遺餘力地設想智能服裝的更多可能。2022年，郭詩輝帶領的課題組在Hindawi旗下開源期刊Journal of Sensors發表了以“Intelligent Sensors and Internet of Medical Things for Smart Healthcare”為主題的研究論文，作為該研究論文的通訊作者，郭詩輝主要從事虛拟現實、人機交互、計算機圖形學的研究工作。這項研究提出了一種基于柔性傳感器的人體姿态跟蹤方法。通過分析計算捕捉到的姿态以獲得上肢的關節角度，并利用該角度連續評估上肢運動的EMG信号。

　　這項研究的實驗結果表明，長短時記憶網絡能夠有效解決柔性傳感器的非線性和遲滞問題，堆疊模型能夠很好地回歸出關節角度數據和EMG信号數據。該方法為未來家庭健康監測和運動指導提供了更多的可能性，例如，用戶可以基于該系統實現在線醫療和在線診斷。

　　《應用物理雜志》上也曾發表過一篇題為《智能紡織品：未來時尚工具箱》的文章，其中列出了智能服裝可能具有的潛在特征，其中包括自我修複小傷口、調節熱量和氣流、監測傷口并進行治療等特殊功能。

　　郭詩輝在科博會現場介紹路演項目。(圖片來源：封面新聞記者拍攝)

　　智能服裝想要拓寬市場 道阻且長

　　如今市場上的大多數智能服裝，是由傳統材料制成後，将電路縫合在衣服上，可實現信号從傳感器傳送到接收器。還有一小部分智能服裝是由特殊紡織品制成，它們通過傳導電或壓力、熱量的差異做出反應，并将這些信号發送給接收器，從而識别出人體的變化，以Nike的“AeroAdapt”技術為例，該技術通過将織物聚集在一起，以打開透氣間隙，從而對水分（例如汗液）做出反應。

　　“由于柔性傳感導線都集于一件衣服上，背後的算法也會産生很多噪聲。”郭詩輝向封面新聞記者表示，未來幾年，或許智能服裝面臨的最大困難仍是工程領域的制造問題——集成化柔性電路和柔性導線、新型柔性傳感器，以及上述柔性部件與紡織面料的複合等。

　　在材料科學進步的同時，人們對美的追求也在快速提升。在郭詩輝看來，智能服裝的科技和設計缺一不可。“智能服裝說到底還是服裝，是一種供人們日常穿戴的大衆消費品，所以我們團隊在研發産品之初就定下了科技與設計這兩方面的目标：前者的目标是研發使用新型傳感器，在創新算法的支持下實現智能服裝的‘智能性’提升；後者的目标是保證智能服裝的視覺效果美觀、穿着舒适，盡可能做到大家在日常生活中想穿就穿、在哪兒都能穿。在這樣‘兩把抓’的研發背景下，科技與設計就自然而然地在産品中平衡了。”

　　解決了穿得好看這件事，研發人員還在探索智能服裝能穿在哪和能穿多久的問題。2021年4月出版的《應用科學》雜志上曾公布的一項調查發現：受訪者之所以拒絕購買智能服裝，是因為他們擔心性能、耐用性和可用性。

　　不難發現，大部分市場上被稱之為“智能服裝”的商品，并不具備普通服裝的耐穿和可洗的性質。“如果真的能幫助我更好完成運動，我會很願意嘗試智能健身服裝。”林梓妍直言，但如果衣服不耐穿或者隻能在特定的場合穿，她也可能隻會圖新鮮不會重複購買。“運動是我的日常例行項目，如果過一段時間就要重新買智能運動衣，那我可能負擔不起。”

　　對此，郭詩輝帶領的團隊已經進行了多種模式的嘗試。“在設計并制作完成一款基于柔性拉伸傳感器的服裝後，我們考慮到，面向大衆的智能服裝應當有更強的穿戴舒适性和更加自然的外觀，畢竟大衆消費者的使用場景不能夠局限在家中或者專業場地中，一套緊身的連體服明顯不能滿足大家随時随地想穿就穿的願望。”

　　郭詩輝告訴封面新聞記者，他們正着手設計制作一套全新的寬松休閑智能服裝，其中傳感器部分也進行了升級，更換了運動追蹤更加精準的慣性傳感器和矽膠基角度傳感器。“智能服裝的發展普及任重而道遠，我們團隊也希望能盡自己的力量，在一次次的叠代中把更成熟智能服裝帶到大衆視野當中。”

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