智能眼镜是指如同智能手机一样拥有独立的操作系统,可以通过软件安装来实现各种功能的可穿戴的眼镜设备统称。目前智能眼镜受硬件技术发函的制约,其应用场景很有限,为用户提供的功能也很单一,这种情况导致智能眼镜没有大规模被用户接受。
虽然智能眼镜还没有被大众所普遍使用,但由于人们对眼镜佩戴的习惯认知,导致人们已经开始担心未来当人们普遍佩戴智能眼镜时所引发的隐私问题。我认为,人们的主要担心集中在智能眼镜可以随时拍照和摄像。这会导致人们在未经许可的情况下,被别人拍照或摄像。虽然目前智能手机已经很普及,智能手机也提供了随时拍照和摄像的功能。但人们在使用智能手机拍照或摄像时,还需要手持手机摆出一定的姿势才能拍照或摄像。被拍照或摄像的人可以从别人姿势上很容易发现自己是否被拍照或摄像,从而做出反应。如果人们普遍佩戴了智能眼镜,由于利用智能眼镜进行拍摄或摄像的隐蔽性很强,从人的姿态上完全看不出,他人是否在进行拍照或摄像,所以导致了人们对使用智能眼镜在隐私方面的严重担忧。
在人们对隐私日益重视的今天,搭载摄像头的智能眼镜的设计方案有一定的风险。当然在智能眼镜上搭载摄像头有很多好处,为智能眼镜的应用提供了丰富的可能性。智能眼镜的应用定位十分重要,当智能眼镜硬件相关的技术获得突破后,智能眼镜的应用定位是决定智能眼镜这一穿戴设备是否能够普及的重要因素之一。
我个人的看法,智能眼镜能给人们提供的最重要的功能是,在人们眼前提供人类肉眼不能获得的信息。人类的眼睛本身是相当厉害的视觉系统,能够快速捕获和跟踪高速移动的物体,能够看见物体的颜色和明暗。人类眼睛的功能在很多指标上完胜人类开发的各种摄像系统。但人类的眼睛也有很多局限性,智能眼镜可以提供给人类更高的视觉能力,或者仅仅是提供更多的信息,智能眼镜的应用发展可以有不同的方向。
针对提高人类的视觉能力,智能眼镜可以扩展人类眼睛的识别的光谱范围。众所周知,可见光的光谱范围是很狭窄的,智能眼镜如果能够提供红外光谱、紫外光谱等额外的视觉感知,就可以扩展人类眼睛的识别的光谱范围。智能眼镜如果能在夜间增强人眼的视觉,提供类似夜视仪的效果,也不失为一个发展方向。其实仅仅是可见光范围,智能眼镜是否能够改善视觉功能,自动适应人眼的瞳距,同时提供近视镜、远视镜、墨镜和低光增强的功能,也不失为一种发展方向。智能眼镜如果提供这些增强人眼视觉的功能,则需要智能眼镜上搭载摄像头,用摄像头代替人眼去看世界。这种方案不可避免的会有隐私风险。也许未来人们会达成某种新的隐私协议规范人们的行为,从而来降低相关的隐私风险,为搭载摄像头的智能眼镜的发展铺平道路。
针对为人类提供更多信息,智能眼镜可以为人类提供目力所及之外的信息。我个人把这种信息分成两类:一类是与人体距离无关的信息,另一类是与人体距离有关的信息。与人体距离无关的信息包括:来电提示、短信提示、新闻提示、账户变动提醒、交易提醒等与佩戴智能眼镜的个人所处的空间距离无关的信息。这些信息也很重要,如果系统设计良好,则智能眼镜可以比智能手表更方便的给人们提供信息。如果智能眼镜只是提供这些信息给人们,则智能眼镜上可以不必搭载摄像头。通过蓝牙协议,智能眼镜与智能手机紧密配合,智能眼镜可以获得与佩戴智能眼镜的个人所处的空间距离无关的信息,剩下的就是如何更好的在智能眼镜上显示的问题。
还有一类信息是与佩戴智能眼镜的个人所处的空间距离有关的信息,比如:导航信息,周围商店的信息,眼前货架上商品的信息,博物馆里展品的信息,周围的人的信息,附近的办公室信息,附近的出租车信息等等。智能眼镜如果能够显示这些与人体所处空间相关的信息,对人们将提供很大的便利。人们直接用眼睛看到的信息有限,一些附属于某个物体的信息需要比较深入的查询才能知道。利用智能眼镜和后端计算机系统的配合,可以使得在不干扰人们正常看东西的情况,轻松获得物体隐含的信息。
举个例子,一个超市的顾客在推着购物车在超市巨大的食品货架前走过,顾客可以轻松看到商品的外包装和价格,但是如果想知道某个商品中包含多少千焦热量或者是否含有某种过敏原,顾客不得不停下来仔细查看商品的外包装,由于每个商品的外包装印刷没有什么固定的规范,顾客想搞明白商品中包含多少千焦热量或者是否含有某种过敏原,以我自己的经验需要不少时间。如果利用智能眼镜,但用户将头转向这种商品时,智能眼镜上就会自动提示出商品中包含多少千焦热量或者是否含有某种过敏原的信息,对顾客来说,是多么方便呀。(智能眼镜上到底提示哪种商品信息,用户可以事先在与智能眼镜配套使用的智能手机上设置自己关心的内容是热量还是过敏原)使用智能眼镜的目的,当然是使人们的生活更加便利。而在这个例子,智能眼镜来提示商品的相关信息,肯定比掏出智能手机然后扫描商品获得相关信息要便利,因为智能眼镜知道你目前头是转向哪个方向的,从而能够自然的推测到你关心的是哪个商品。智能眼镜给人们的价值就在于帮助人们看到不能直接用肉眼看到的相关信息。比如:这个商品的厂家是否被工商部门通报批评过产品质量。
再举一个例子。人们经常喜欢去逛博物馆,那里有很多展品。但一般人除非是专业对口,看展品时,也就是看了外观,所以很多博物馆有专职的讲解员。但即使专职的讲解员也记不住那么多展品内涵的信息。而且每个人对展品的了解需求可能还有偏好,专职的讲解员没空针对某个人的个人喜好来讲解博物馆里的每个展品。智能眼镜可以了解你的偏好(自己在智能手机上设置的),智能眼镜也知道你在看哪里,根据你看的方向,智能眼镜可以向你展示展品那些难以被肉眼发现的信息。每次我走在圆明园的废墟上,如果智能眼镜可以向我展示废墟以前的面貌该有多好呀。
在大城市里,我们经常会向陌生人购买服务,给你提供服务的人有快递员、餐馆的服务员、医院里的护士等。这些陌生人为你提供服务,但你并不认识他们。在这些陌生人提供服务时,被服务者与服务者之间也存在有与空间距离相关的信息。如果双方都佩戴智能眼镜,则双方都可以始终确认对方是参与服务交易过程的一份子,从而防止搞错人。
上面举的三个例子里,智能眼镜提供的信息都是与佩戴智能眼镜者所处的位置有关的信息。如果智能眼镜上搭载了摄像头,则可以利用摄像头来实现上述三个例子中的功能。比如:智能眼镜上的摄像头自动扫描超市货架上的商品,传给后端服务器,由服务器识别商品,返回商品的相关信息。在博物馆的应用场景里,智能眼镜上的摄像头扫描展品,传给后端服务器,由服务器识别展品后,返回展品的相关信息。如果是参与服务的陌生人,利用智能眼镜上的摄像头进行的人脸识别也可以确认哪个陌生人是参与服务交易过程中的人,防止搞错人。
从一般设计智能眼镜的思路来讨论,通过智能眼镜上的摄像头来完成一些应用场景中物体或人体的识别是很自然的设计。谷歌最近的设计更是通过摄像头拍摄的图片自动与谷歌街景的图片相匹配来确定导航开始的方向。但是前面讨论了,在智能眼镜上搭载摄像头存在隐私方面的问题,在上面举例的三个应用场景中,除了一般的隐私问题,利用智能眼镜上搭载摄像头来实现这三个应用场景,还由其他问题。首先是识别正确性的问题,无论是识别超市货架上的商品,还是博物馆里的展品,通过图片识别的方式来获得信息,是不可靠的,受到光线、物体位置等很多因素的干扰。利用人脸识别的方式来确认陌生人是参与服务交易过程中的人,会导致人脸的隐私因素会在互联网上大量服务器之间扩散,我认为这不是一个好主意,会受到人们的抵制。
智能眼镜上如果不搭载摄像头,我认为也是可以实现上述三个应用场景的。方法是通过位置感知。上述三个应用场景中,智能眼镜提供给人们的信息都是与佩戴智能眼镜的人所处位置相关的信息。超市货架上的商品,佩戴智能眼镜的人是不关心远处的商品的,只关注于离自己最近的商品。博物馆里的展品也一样,远处的展品目前不在佩戴智能眼镜的人的关注范围之内,最近的一个展品才是关注的重点。参与到服务交易过程中的人之间不会离得很远,否则外卖没法给你,护士没法观察你的状态,餐馆的服务员需要与你近距离的确认一些口味问题。考虑了类似的很多情况之后,我认为需要为智能眼镜提供一种不依赖于通信网络,也不依赖于数字地图的,能在智能硬件之间直接确定相对位置和相对标识的机制,这种直接感知到周围物体的能力,我把它成为位置感知。
位置感知包含两种能力:第一,智能硬件需要确定周围物体到智能硬件之间的相对位置。即以智能硬件为中心,周围物体在多大半径的圆上,还需要确定周围物体相对智能硬件的角度。第二,智能硬件要能获得周围物体的相对标志,智能硬件获得相对标志后,请求后端服务器以获得物体的更多信息。
位置感知不是一个智能硬件可以做到的,智能眼镜不行,智能手机也不行。位置感知依赖一个完整的系统,需要多方面的配合,才能实现位置感知的功能。具体分析位置感知系统需要三个方面的支持和配合。
第一个是周围物体,我把参与到服务交易过程中的人也算为一种特殊的物体了。周围物体需要持续发出广播信号,广播信号中包含标识物体的相对标识。比如在超市货架上的商品的应用场景中,商品本身不能发出广播信号,但可以给货架上商品配套一个电子标签,这个电子标签除了显示商品的名称和价格,还需要不断发出广播信号。这种广播信号不用传播很远,十米范围内有效即可。类似于蓝牙的BLE机制,电子标签相当于BLE机制中周边,智能眼镜可以通过扫描来发现电子标签,连接后获得电子标签上的核心数据:相对标志。在博物馆中展品的应用场景中,展品自身不能发出广播信号,也是通过电子标签来实现发出广播信号的功能。
我赋予相对标志这个概念包含两个部分:第一个部分是数字ID,具有相对唯一性。其唯一性之所以是相对的,主要是由于其唯一性是由能够解释数字ID的服务器来认定的。第二个部分是能够解析数字ID的服务器的URI。获得相对标志的智能硬件,可以通过向能够解析数字ID的服务器发送数字ID来获得更多的信息。智能眼镜获得电子标签广播的相对标志后,按照标准来拆分相对标志的内容获得数字ID和服务器的URI。服务器的URI应该遵守RESTful风格的约定。智能眼镜按照标准来情况,或者借助于智能手机发出请求,就可以获得电子标签代表商品或展品的详细信息。
陌生人识别的应用场景中,参与到服务交易过程中的人一般都会由智能手机或智能硬件,负责管理服务交易过程的服务器会为参与到服务交易过程中的人临时分配随机字符串,然后字符串会做为相对标志下发给每个参与到服务交易过程中的人所拥有的智能设备上,智能设备再把字符串广播出来。当服务交易过程结束时,服务器分配的字符串也就失效了,从而保护双方的隐私。
比如:当你购买了一份快餐,负责快餐交易的服务器会给你和快递人员分配临时的字符串,下发到你和快递人员各自的智能设备中。当快递人员到了你的附近时,他的智能手机会广播自己的字符串,你的智能眼镜收到广播后,会匹配字符串从而确定哪个快递人员是为你送快递的。快递人员识别你的过程,也是类似的。当你拿走外卖后,订单变成完成状态,快递人员和你都不会继续广播那个字符串。快递人员不会继续认识你,就像你也不再认识快递人员一样。通过这种临时性的机制,保护了交易双方的隐私。
当你去医院预约挂号后,负责管理挂号的服务器会给你和科室的护士分配临时的字符串,下发到你和科室的护士各自的智能设备中。当你到护士站确认自己身份时,科室的护士通过智能眼镜捕捉到你的智能手机上广播的字符串,进行匹配后,护士会确认你是挂号者,并安排你等待或者进入诊室。从这个时刻以后,直到你完成了整个医疗过程离开医院,护士都可以通过智能眼镜准确的知道你是第几号病人,不会把你认错,因为智能眼镜会正确的提示护士你的信息。当医疗过程完毕时,你挂的号失效了,被关闭,负责管理挂号的服务器会通知你的智能手机不再广播已经失效的字符串。
当你去预约好的餐馆就餐时,负责预约的服务器会给你和餐馆的侍者分配临时的字符串,下发到你和餐馆的侍者各自的智能设备中。当你到餐馆门口确认自己身份时,餐馆的侍者通过智能眼镜捕捉到你的智能手机上广播的字符串,进行匹配后,餐馆的侍者会确认你是预约者,并引导你入位就餐。在整个就餐过程中,餐馆的侍者会始终认识你是第几号预约者,因为智能眼镜会及时给餐馆的侍者正确的提示。如果你在智能手机上设置了你在就餐过程中可以公开你在餐饮方面的特殊癖好,餐馆的侍者也会正确及时的帮你做到,比如任何食物里不能加入香菜。当你结账离开时,负责预约的服务器会将字符串失效处理,并会通知你的智能手机不再广播已经失效的字符串。
第二个是智能硬件。智能硬件本身需要有一种特殊的能力,能够测量出持续发出广播信号的周围物体距离自己的距离,和以自己为圆心的同心圆上,周围物体与智能硬件自身的角度。
雷达,是英文RADAR的音译,源于Radio Detection and Ranging的缩写,意思为“无线电探测和测距”,即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置,这也揭示了雷达最重要任务就是检测与目标物体的距离、速度和方向。毫米波雷达测距原理很简单,就是把无线电波(毫米波)发出去,然后接收回波,根据收发的时间差测得目标的位置数据和相对距离。
目前汽车工业领域正在导入77Ghz的毫米波雷达系统,成为高级驾驶辅助系统中重要的一部分。
如果将来在智能硬件上,比如:智能手机上,导入雷达系统,则可以实现对周围事物的扫描,获得周围物体距离自己的距离和方向。智能眼镜上直接导入毫米波雷达传感器,可能由于体积和重量的问题比较困难。智能眼镜可以通过蓝牙通信技术从智能手机上获得毫米波雷达传感器的数据。
智能眼镜获得了周围物体的距离和方向,则可以利用LBS based AR技术,为周围物体增加标志或者显示与周围物体相关的信息。
智能眼镜戴在人的头上,随着人头部的转动,智能眼镜的使用者看到的不同位置和方向的周围物体的信息。
第三个是后端服务器系统。周围物体需要持续发出广播信号,广播信号中包含标识物体的相对标识。而周围物体发出的相对标识是由相应的后端服务器系统来解释的。相应的后端服务器系统根据相对标识中的数字ID映射到事先存储的信息上,将这些信息返回给请求相对标识的智能硬件。
不同应用场景下,后端服务器系统是不同的软件来实现的。超市中使用电子标签来标记商品的应用场景下,后端服务器系统与超市的电子商务系统紧密的组合在一起。在快递服务的应用场景里,后端服务器系统与快递公司的系统结合起来。如果滴滴公司能为专车司机使用的智能眼镜的后端服务器系统提供支持,则专车司机可以通过智能眼镜快速获得乘客的位置。提供给护士使用的智能眼镜,其后端服务器系统与医院的挂号管理系统整合在一起。在博物馆的应用场景下,由博物馆的电子管理系统为智能眼镜提供支持。
为了使得不同厂商开发的智能眼镜都能与后端服务器系统进行通信,后端服务器系统对外提供的接口应该是标准化的,使用RESTful风格的接口,方便查询不同类型电子标签的内容。
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