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混合式运算时代来临
迎接新架构与新环境软体

【作者: 江之川】2013年06月28日 星期五

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随着科技的进步与行动装置的普及,部分人体生理资讯收集的技术开始走入行动装置中,并发展出各种应用方式。


例如,近年十分火红的眼控技术,不仅Samsung的S4支援以眼球控制画面滚动、缩放等功能,Google亦争取到以眼球追踪解除行动装置萤幕锁的技术专利,未来有机会将此应用于其相关产品中。而指纹辨识与人脸辨识技术虽然尚未能完全取代密码输入,但也开始有行动装置厂商将其纳为除了滑动触控解锁外,解除行动装置萤幕锁的其他选择。



图一 : 「混合式运算」(Hybrid Computing),只靠CPU是不够的。
图一 : 「混合式运算」(Hybrid Computing),只靠CPU是不够的。

指纹辨识应用

虽然生理资讯感测器目前仍无法整合于行动装置中,但却有另一项同样与人体相关的感测技术已走入行动装置中,即为生物辨识。生物辨识最大的优点及在于每个人的生理特征都不相同,因此使用者本身就是一组密码,透过辨识技术辨识使用者的指纹/掌纹、瞳孔等特征,若符合即可进入。


2012年7月,Apple以3.56亿美元收购了专门替行动电话与平板电脑制造指纹辨识感应器的厂商AuthenTec,并有权支付更多金额取得该公司的软硬体技术与专利,未来Apple可能将AuthenTec所提供的指纹感应技术应用于其各种行动装置产品中,以提升行动装置的安全。


除了并购AuthenTec,2012年10月Apple又与来自澳洲、握有符合银行安全标准的指纹辨识技术的MicroLatch签约,计画将共同开发可用于NFC与行动支付整合应用的指纹辨识功能,提升NFC电子钱包功能之安全性,而预期将在2013年下半年推出的iPhone 5S可望成为第一款应用产品


脸部辨识应用

2012年Google推出的Andr​​oid 4.0系统首度支援脸部辨识功能,使用者可利用行动装置的摄影镜头将自己的脸部影像拍下并储存,此后欲揭开萤幕锁时,便可选择将镜头对准脸部,利用脸部辨识功能取代过去的滑动触控解锁。


Apple亦于2012年9月通过一项名为「Locking and unlocking a mobile device using facial recognition」的脸部辨识与解锁专利。此专利技术会自动辨识使用者的脸部是否在行动装置萤幕前,若有则比对符合后维持解锁状态,若无则自动进入萤幕锁定状态,当使用者脸部再次出现在萤幕前时,则再进行比对解锁。


除了脸部辨识技术,Apple更替未来将生物辨识技术班上其行动装置产品做了其他准备。 2012年10月,Apple公开其名为「Devices and method for providing access to internal component」的专利,在此专利中Apple采用高分子分散液晶薄膜(polymer dispersed liquid crystal,PDLC)技术,将用以进行生物辨识的视窗隐藏起来,仅有在有使用需求时才会浮现,如此便可将生物辨识技术放入其行动装置产品中,又不会影响Apple对于美感追求。



图二 : 进入混合式运算时代,混合使用各种微处理器的异质性架构已是大势所趋,这也是Qualcomm取得领先地位的主因之一(图为Qualcomm CEO Paul Jacobs;图片:cnn)
图二 : 进入混合式运算时代,混合使用各种微处理器的异质性架构已是大势所趋,这也是Qualcomm取得领先地位的主因之一(图为Qualcomm CEO Paul Jacobs;图片:cnn)

眼球追踪应用

眼球追踪过去较为人知的应用为在医疗中协助身障病患透过双眼眼球转动与眨眼来表达其需求,但随着眼球追踪技术的进步,眼球追踪的应用也更加广泛​​。例如,美国军方就曾将眼球追踪应用于直升机的攻击功能中,驾驶员眼睛看到哪直升机的机关枪就朝哪个方向射击。


过去眼球追踪的应用多需搭配笨重的机密仪器来达成,因此除了在医疗军事上的应用外,较难以普及。不过近年来眼球追踪技术已进展到可透过简单的设备来达成。


例如伦敦帝国理工学院就曾利用市面上即可购得的摄影机与眼镜,组装出一组可追踪配戴者瞳孔移动状态的追踪器。透过此追踪器,配戴者可利用眼球转动来控制游标,并眨眼确定选项,借此完成输入文字、控制游​​戏角色等动作。未来,在经过更精密的调整之后,此追踪器甚至将能感测出配戴者注视的物体的深度与远近距离,相信将能使应用范围更加扩大。


除了过去的医疗与军事应用外,近年眼球追踪技术逐渐走向日常生活中的各项电子产品,包括了电视机、电脑、行动装置,甚至汽车,都开始有厂商将眼球追踪技术与其结合,兹分述如下。


生理资讯感测应用

在医疗领域中,可用以协助感测患者生理资讯的设备存在已久,但起初这些设备不仅体积庞​​大、价格昂贵,其复杂的操作与解读更远超过一般人所能理解,因此往往只能放置在医院中,当使用者的生理状况有长期监测需求时便得到医院报到。


目前已有厂商将此些监测人体生理资讯的设备简化成一般人也能操控,体积也缩小许多,同时借助网际网路的发达,病患不再需要为了监控病情而长时间住院,而是利用放置于家中的监测仪器定时测量,再将量测结果传送回医院由医师监控诊断及可,实现了远距医疗的构想。


现今行动装置在生理资讯感测的应用中,一方面扮演了将从生理资讯感测器接收到的生理资讯传送到医院的角色,另一方面,亦有软体厂商投入研发行动装置上的应用程式,将这些来自各种量测目的感测器的生理资讯整合,以使用者容易操作与理解的介面呈现于行动装置上,让病患及家属能随时掌控病患的生理状况。


脑波侦测应用

脑机介面(Brain-Computer Interface,BCI;或称Brain-Machine Interface,BMI)与生理资讯感测相同,于医疗领域早已运用许多年,可应用于睡眠深浅度、精神与心理状态及临床疾病诊断中。早期主要是用以协助因神经受损而有行动障碍者,可透过感测器读取脑波讯号,而能自行操作某些设备或与外人沟通,亦可协助装有义肢的伤者,透过脑波来操控义肢活动。


然而欲精准地感测脑波的讯号并经其转换为实际的操控,必须将许多的感测器黏于受测者的头部,先不论这些感测设备往往既昂贵又麻烦,一般使用者应该也不会愿意头顶着一大堆感测器四处移动。


另外,脑波感测也可以扮演监控与警告的角色,目前已有研究单位研发出可感测人前额脑波的感测器,透过这些黏于使用者头部的感测器,可用以监控使用者的脑波状态,当驾驶人精神状况不佳时,感测器感测到驾驶人脑波讯号的改变,便会启动行动电话中的瞌睡侦测系统,让行动电话发出声响,以提醒驾驶人。


这套脑波监测系统同时也被医师用以治疗忧郁症患者,亦可用于训练如运动选手、飞机驾驶等从事需要高度专注力行业的人。


尽管脑波近年来也受到各种装置厂商的注意,然广泛地应用在技术上仍有部分难题必须克服,其中又以杂讯消除最为急迫。由于脑波讯号较微弱,当外界有较大的声音时将使讯号搜集受到干扰,然大部分的电器设备均会产生不同程度的噪音,因此造成收集到的脑波讯号品质不稳。


过去脑波感测器于医疗应用中,均须搭配医疗凝胶使用,借此提高感测器的导电性,但日常生活中多数人不会愿意随时使用医疗凝胶,因此消除电器设备产生的噪音成为脑波于行动装置应用发展上必须解决的问题。


除了噪音干扰外,由于脑波会随着受测者内心任何的想法或情绪影响,周遭环境任何的改变都可能造成受测者脑波讯号的变动,使收集到的讯号资料中可能参杂许多由其他事物所引起的脑波波动,进而影响分析的准确度。


结论

过去受限于所须使用的仪器过于精密、庞大且昂贵,与人体生物资讯相关的资料撷取往往受限于医疗环境中,然而随着技术的进步,不论是生理资讯的感测、指纹与脸部的辨识,亦或是脑波的侦测与眼球追踪,都开始慢慢地走向使用者日常生活中,有些甚至与生活中的某些设备相结合。


以生理资讯感测为例,过去病患为了监控其生理状况往往必须住进医院,现在不仅有居家使用的生理资讯监测设备,连衣服与单车都可以与生理资讯感测器结合,提供生理资讯的撷取与储存,更能在资讯出现异常时紧急通知病患及家人。


(本文作者为资策会MIC产业分析师)


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