芯耀
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人工智能（AI）驅動的可穿戴設備是使用生物識別傳感器和其他可穿戴技術（包括麥克風和各種其他傳感器）監(jiān)測身體指標的一種智能產品。
它們從周圍環(huán)境中收集數(shù)據(jù)，并通過嵌入式深度學習算法向用戶提供有價值的建議和準確的生理信息。常見的應用包括健康監(jiān)測、健身跟蹤以及通過使用睡眠追蹤器實現(xiàn)更好的睡眠。
例如，健身愛好者和運動員可以利用人工智能可穿戴設備來監(jiān)測運動后的生理數(shù)據(jù)，更快地達到健身目標，還可以與人工智能健身應用程序結合使用；有健康問題或慢性病的人通過使用可穿戴設備可進行持續(xù)的健康監(jiān)測，并收到包括心率和血壓波動在內的異常警報。在日常生活中，人們同樣不斷挖掘出人工智能可穿戴設備的價值，如通知、導航和與智能家居系統(tǒng)的集成。
隨著對利用人工智能和機器學習的可穿戴設備的需求不斷增長，市場也迎來了發(fā)展的良機。最近的市場分析數(shù)據(jù)顯示，在2023年僅智能手表就將售出1.84億塊。
AI可穿戴設備帶來的改變
人工智能可穿戴設備涵蓋多種多樣，包括智能手表、健身追蹤器、健康監(jiān)測儀、智能眼鏡和可穿戴相機。目前市場上表現(xiàn)優(yōu)秀的人工智能可穿戴設備，它們可以跟蹤從睡眠模式、心率到疲勞的所有信息。也許你會說，普通的可穿戴設備也可以做到這些。那么，融合了人工智能技術的可穿戴設備究竟到來哪些改變呢？
人工智能在可穿戴技術中有無數(shù)好處，它使我們能夠更好地了解身體的功能和狀態(tài)，包括身體內部的問題，以便更早地采取預防措施?，F(xiàn)在，市場上大多數(shù)智能手表都采用了人工智能技術。通常，它們會利用人工智能算法分析來自心率監(jiān)測和加速度計等傳感器的數(shù)據(jù)。
這些算法可以深入了解我們的健康水平、睡眠質量，甚至能檢測出健康異常。智能手表還可以配備由人工智能驅動的虛擬助理，并提供語音命令和查詢功能。此外，人工智能可穿戴設備可以通過藍牙和Wi-Fi與智能手機、智能家居設備和云服務連接并同步，從而在多個平臺上實現(xiàn)連貫的用戶體驗。
事實證明，人工智能和可穿戴技術是一對完美的搭檔。在可穿戴設備收集醫(yī)療數(shù)據(jù)的同時，人工智能解決方案實時分析和解釋數(shù)據(jù)，使醫(yī)療專業(yè)人員和患者能夠采用積極主動的醫(yī)療保健方法。隨著可穿戴技術的發(fā)展和多樣化，以及深度學習技術、神經網絡和強化學習的使用，人工智能解決方案會變得更智能，技術的影響力也將日益顯著。目前，人工智能應用已經具有視覺感知、語音識別和決策等功能，未來，人工智能可穿戴設備和物聯(lián)網的能力可能會擴展到人類層面的任務推理。
AI可穿戴設備市場展望
從Grand View Research的市場分析數(shù)據(jù)來看，2022年，全球可穿戴人工智能市場規(guī)模約為212億美元，預計2023年至2030年將以29.8%的復合年增長率（CAGR）增長。這種迅速增長的驅動因素包括物聯(lián)網、無線技術的進步以及人工智能驅動的智能手表的日益普及。
圖1：全球人工智能可穿戴設備市場應用分析（圖源: Grand View Research）
按應用類型劃分，人工智能可穿戴技術應用領域包括消費電子、醫(yī)療保健、汽車、軍事和國防以及媒體和娛樂。醫(yī)療可穿戴人工智能設備領域預計將在2023年至2030年出現(xiàn)高速增長，其中的主要原因是人們越來越關注自身的健康狀況以及不斷高漲的健身需求。對患者、醫(yī)生和其他醫(yī)療保健專業(yè)人員來說，人工智能可穿戴技術帶來的好處更是改變了現(xiàn)有的一系列游戲規(guī)則。具體來看：
Part1
在主動預防性醫(yī)療保健方面，包括人工智能可穿戴設備在內的現(xiàn)代技術一直在推動醫(yī)學從被動治療轉向主動預防。更具體地說，可穿戴技術有助于持續(xù)監(jiān)測用戶的健康狀況，在早期發(fā)現(xiàn)任何異常和潛在危害并進行早期干預。這其中，人工智能算法的使用發(fā)揮了關鍵作用。
Part2
在高級監(jiān)控和遠程護理流程方面，人工智能可穿戴設備可以持續(xù)地監(jiān)測和分析廣泛的生命體征和健康參數(shù)，包括心率、血壓、心電圖/心電圖信號、血氧飽和度、血糖、睡眠模式以及活動和運動模式，使患者能夠獲得更高效的遠程護理服務。
Part3
對于患者和醫(yī)療機構而言，在過去的十年里，患者的醫(yī)療保健方法已經轉向積極的健康自我管理，他們可以更多地控制自己的健康狀況，減少了個人就診和住院的需求，有效緩解了醫(yī)療機構資源緊張的局面。人工智能和可穿戴設備交織在一起，使我們離真正以患者為中心、積極主動、無障礙的醫(yī)療保健系統(tǒng)又近了一步。
AI賦予可穿戴設備更多可能性
有了人工智能，可穿戴設備就變成了一個智能平臺，并由機器學習（ML）和數(shù)據(jù)集提供支持。ML的核心是使用算法和統(tǒng)計模型來分析數(shù)據(jù)、識別模式，并在沒有特別編程的情況下做出預測或決策。
這些算法和數(shù)據(jù)可以擴展到了解你是如何走路、坐著、移動或與他人互動的，從而為你的情緒、身體反應、能量水平甚至環(huán)境提供有價值的信息。智能手表是人工智能技術與可穿戴結合的典型例子，它利用脈搏波和深度神經網絡（DNN）實時記錄和分析心率。
隨著醫(yī)療可穿戴設備越來越廣泛地用于早期診斷以及健康監(jiān)測，這些設備產生的數(shù)據(jù)量也是驚人的，預計將達到數(shù)千PB/月。通過云傳輸如此大量的數(shù)據(jù)可能會成為可穿戴設備的通信瓶頸。此外，傳輸可穿戴醫(yī)療設備生成的所有數(shù)據(jù)的功率開銷也會大到難以接受。
目前來看，有效提高可穿戴設備本地處理信息和推理的能力不失為一種有效的手段，因此，就有了我們前面一直強調的人工智能可穿戴設備。不過，這種方法的短板在于人工智能算法的計算復雜性，這使得在資源有限的可穿戴設備上部署人工智能模型具有挑戰(zhàn)性。
TinyML的出現(xiàn)使得在MCU上運行機器學習模型成為可能。并且這些MCU普遍價格較低，外形小巧，內置幾百KB的低功耗內存（SRAM）和幾兆字節(jié)的存儲空間，功耗也很低?？梢哉f，TinyML芯片組解決了小型設備的成本和能效問題，通過為小型推理工作負載設計的軟件，在低功耗、低處理能力和小內存的硬件上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析性能。
解決方案
?圖2：可用于智能手表解決方案的i.MX 7ULP系列處理器（圖源：NXP）
在NXP智能手表解決方案中，i.MX 7ULP系列處理器是公司在超低功耗處理領域的一款產品，尤其適用于要求超長電池壽命的便攜式設備應用。
i.MX 7ULP產品系列采用了NXP異構多核處理（HMP）架構，是一款非對稱處理器，由兩個獨立的處理域組成，即應用域和實時域，實現(xiàn)了處理能力和確定性處理需求之間的有效平衡。
應用域是圍繞帶有ARM NEON SIMD引擎和浮點單元（FPU）的ARM Cortex-A7處理器構建的，并針對基于豐富操作系統(tǒng)的應用程序進行了優(yōu)化。實時域則是建立在ARM Cortex-M4處理器（帶FPU）之上，具有極低的功耗。這兩個域是完全獨立的，具有獨立的電源、時鐘和外圍域，但每個域的總線結構緊密集成，以實現(xiàn)高效通信。
i.MX 7ULP系列處理器同時提供32位LPDDR2/LPDDR3存儲器接口和一些其它接口，用于連接外圍設備，諸如WLAN、藍牙、GPS、顯示器和攝像頭傳感器等。
本文小結
人工智能應用已經具備了視覺感知、語音識別和決策等能力，接下來，結合人工智能的可穿戴設備有望擁有人類層面的推理和解決問題的能力。目前，可穿戴設備更多的是被用于監(jiān)測心率、體溫、血壓等各種人體參數(shù)，而與人工智能相結合的可穿戴設備將釋放更大的潛力，為我們帶來更多意想不到的使用體驗。例如，在不久的將來，人工智能可穿戴設備將能夠讀取用戶的動作并理解他們的命令，以優(yōu)化健身和工作指標。
人工智能和機器學習技術正積極應用于許多領域，如腦機接口、腦神經元連接和機器感知（計算機視覺、機器聽覺和機器觸摸）。據(jù)預測，未來流行的通信方式將是人工智能可穿戴技術，包括增強現(xiàn)實眼鏡和智能手表等，我們的智能手機也有可能被輕型可穿戴眼鏡取代。
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