引 言
可穿戴核算机（Wearable Computer，缩写为WearComp）是一类新概念、超微型、可穿戴的个人移动核算体系，因为能够被“穿戴”在身上，所以可完成人机之间天然、便利和直接的交互，使咱们能以更天然的办法带着核算体系和取得核算功用，终究要完成人机之间的“最佳结合与协同”。
可穿戴核算机是跟着电子器材的不断微型化、功用的增强、无线移动网络技能日益老练和广泛运用而呈现的，也是人们对“核算”深化研讨和知道，寻求“核算以人为本，人机合一”这一理念的产品。
可穿戴核算机在体系结构、功用、形状、用处、操作方法，以及规划和开发办法上都将与现在盛行的移动核算设备（如笔记本电脑、掌上电脑等）不同，具有许多不行代替的功用，它将引发新的需求，拓荒新的运用范畴，用处十分广泛。
可穿戴核算机的呈现促进了一种簇新和一起的核算方法，即可穿戴核算（Wearable Computing，相同缩写为WearComp），它从核算概念、人机联系、交互办法、功用和用处等许多方面都不同于传统的固定和移动核算方法，这种核算方法着重以天然的穿戴方法供给的核算功用，弱化机器的概念，核算体系不是以机器方法呈现，机器将终究从咱们的视野中将消失，核算体系是嵌入在衣物、挎包、腰包、腰带、手表、首饰或其他装饰物等物品中的，咱们体验到的仅仅“服务”。在这种新的核算方法下，弱化以“传统核算”为首要任务，而是杰出以增强者的才能和辅佐人为意图，将使咱们发生“核算依靠”，使咱们需求核算就像需求衣物相同。
可穿戴核算的思维和雏形早在20 世纪60 时代就呈现了。现在形状可穿戴核算机（挎包和背心式等）的创造人应该是现在在加拿大多伦多大学的Steve Mann 博士，他早在80 年头代就开端进行可穿戴核算机的研讨，他在MIT 攻读博士的时分继续了他的创造，并和其他研讨人员一道构成了可穿戴核算研讨方向，成为可穿戴核算研讨范畴的干流之一。另一股可穿戴核算的推进力气来自美国军方，首要有两个相关方案，一是90 时代中期美国陆军的陆地勇士（Land Warrior）方案，其意图是研发一种以可穿戴核算机为中心数字化作战单兵体系；二是90 时代中期美国DARPA 的聪明模块方案（Smart Modular）。
1996 年在美国举办的两次会议引起了学术界和工业界对可穿戴核算的广泛注重。一次会议是1996 年7 月，美国国防部的DARPA 资助举办了第一次WearComp 专题研讨会，题为“ 2005 可穿戴核算”，其时召集工业界、大学及军方的专家讨论未来可穿戴式核算机的潜力。另一次会议是1996年8 月，Boeing 公司在Seattle 主办的第2次WearComp的专题研讨会，工业界、学术界和独立实验室的研讨人员与管理人员到会，会议构成了硬件、软件、网络、人的要素及运用等五个专题陈述。这两次会议掀起了可穿戴核算研讨的第一波热潮，为即将来临的可穿戴核算时代点着了火种。值得注意的是，这首两届会议分别是军方和工业界主张的，而不是学术届，这从一个视点阐明，运用范畴对可穿戴核算机的需求是直接和火急的。
自此，国际上可穿戴核算已逐渐成为核算技能前沿和热门研讨范畴，许多发达国家的闻名大学和研讨机构都成立了专门的研讨中心和实验室，竞相展开了相关研讨，如美国、加拿大、澳大利亚、日本、英国、德国、瑞士等等，竞赛态势现已构成。我国也在20 世纪中后期介入了这个研讨范畴。
1997 年由IEEE 主办了第一届ISWC （InternationalSymposium on Wearable Computers ）可穿戴核算的国际会议，今后每年举办一次会议，规划和水平不断提高。IEEE专门建立可穿戴信息体系技能委员会TCWIS （TechnicalCommittee on Wearable Information Systems）。2000 年IEEE Pervasive Computing 期刊出书了可穿戴核算的专刊。多伦多大学的Steve Mann 博士已有两部关于可穿戴核算的作品出书， 一本是“ Cyborg： Digital Destiny and Human Possibility in the Age of the Wearable Computer ”，另一本是“Intelligent Image Processing”。.Virginia Tech 的Woodrow Bar -field 和University of New Mexico 的Thomas Caudell 一起汇编了“ Fundamentals of Wearable Computer and Augmented Reality”一书。现在有关可穿戴核算的论文已有上百篇之多，不少大学都推出了各种不同用处的可穿戴核算机样机和体系，至少已有几十项相关创造专利。
核算机工业界几乎是在 90 时代中后期同步跟入可穿戴核算这个新式范畴。可穿戴核算整机和配件产品已投入市场，现在美国和日本都推出了具有有用价值的可穿戴核算机和专用器材（如中心模块，单手键盘，头戴显示器等。作为新一代的核算机，可穿戴核算机将构成一个新的工业，市场潜力巨大，其社会和经济效益不行估量。
在运用方面，美国已选用可穿戴核算机作为数字化单兵体系的中心。可穿戴核算机在电信、仓储、快递业等范畴也已投入了实践运用，在许多其他运用范畴，可穿戴核算机已进入试用阶段，如航空航天、旅行、食物加工、医疗、消防、机器保护与设备，以及户外勘探等等。
可穿戴核算是很有开展前景的下一代的核算方法，为核算机科学与技能提出了新的课题与应战，将构成新的核算概念、理论和技能。可穿戴核算机的呈现促进咱们以全新的视点去审视核算机，如人与核算机究竟是什么联系、究竟该怎样运用和运用核算机、未来核算机的作用和方位是什么等。这将使人们对核算机的知道在观念上发生了改变。
可穿戴核算作为一种新的核算方法，可穿戴核算体系作为一种新的核算渠道，也将会给体系仿真注入新的生机，将或许构成新的仿真概念、方法、原理、技能和仿真体系，并促进新的运用。咱们将这种根据可穿戴核算的仿真简称为“可穿戴仿真（Wearable Simulation）”，缩写为WS。可穿
戴带仿真将DIS（散布式交互仿真）扩展到移动状况，并散布到个人，是一种可随个人移动的散布式仿真，是一种新的仿真结构，具有新的仿真功用和运用方法，将或许成为的仿真范畴新开展方向之一。
1 可穿戴核算
1.1 根本界说
关于什么是可穿戴核算和可穿戴核算机，有不少描绘和界说，其间加拿大多伦多大学的Mann 博士的观念较具有代表性，，他对可穿戴核算的知道和论述比较深化和全面，虽然还有一些不完善的当地需求进一步弥补和改善。Mann 以三个操作方法和六个特色给出了可穿戴核算的界说。
1.1.1 可穿戴核算的操作方法
可穿戴核算的新式人机交互具有以下三种操作方法。
1） 继续（Constancy） 可穿戴核算机总是处在作业、待用和可存取状况（always on ，always ready and always accessible），然后供给了人机之间的“继续”界面（ constantuser — interface）。就此而言，这个新的核算结构不同于手持设备、便携式电脑和PDA （Per -sonal Digital Assistant）。
“always ready to interact with user”这一才能导致了一种新式的人-机协同（synergy），它经过运用者持久的习惯而表现出来，这就好像初戴眼镜者要有一个习惯进程才能与眼镜“协同”相同。
2） 增强（Augmentation） 传统核算方法根据这样一个概念，“核算”是首要任务，可是可穿戴核算的根本概念不是以“核算”为首要任务，可穿戴核算假定，在“核算”的一起，用户正在做其他的作业。因此，可穿戴核算应该主动供给服务，应该用于增强者的智能或增强者的感知才能。
3） 介入（Mediation） 可穿戴核算机将把人“包裹”住（这不是指衣物的包裹，而是一种信息空间的“包裹”），这种“包裹”不必是彻底包裹，但这种“包裹”在概念上比传统核算的“包裹”程度要强的多。这种包裹包含两个方面：
独处（Solitude） 介入（Mediation）能起到信息滤波器的功用，滤掉不需求的信息，或许答应以适度的办法调整咱们对实践国际的感触（perception）。
隐私（Privacy） 它答应咱们遮住和润饰脱离咱们的被“包裹”空间的信息（就像衣物可防止他人看到咱们的身体相同）。
可穿戴核算是一个在不同程度上完成这三种根本操作方法的结构。
1.1.2 可穿戴核算的特色
1） 非约束性（Unrestrictive to the user）可穿戴核算可在走动、移动和周游中运用，在运用的一起，还能够做其他作业，用户不受约束。
2） 非独占性（Unmonopolizing of the user‘s attention）不像虚拟实践技能相同，可穿戴核算不会阻断外部国际，当你运用可穿戴核算的时分，也可注重其他作业。可穿戴核算根据这样一个想象，“核算”是第二位的行为，不是所要注重的首要任务。事实上，理想地，可穿戴核算供给增强的感知（sensory）才能。可是，它也能够介入（增强，调整，或成心削弱）感知（sensory）才能。
3） 可观性（Observable by user）假如用户乐意，它能够接连的受你注重。（Almost –always —observable）。在合理的约束下，输出媒体可继续的被穿戴者感触。
4） 可控性（Controllable by user）你能够在任何时刻操控可穿戴核算，乃至在主动操作的进程中，你可人为的断开操控回路，并介入到回路中。
5） 感知性（Attentive to the environment）可穿戴核算具有环境感知才能，多模态和多感知。
6） 沟通性（Communicative to others）可穿戴核算能够作为穿戴者之间的沟通媒体。
Bass，L. 在CHI ’97 可穿戴式核算机专题讨论会的会议召集人陈述中主张可穿戴式核算机应具有以下五个特征：
1） 可在运动状况下运用。
2） 运用WearComp 的一起可腾出双手或用手做其它的事。
3） WearComp 不该仅仅穿在身上，而应该成为衣物的一部分。
4） 穿戴者可进行操控。
5） 具有可继续性 constancy。
这五个主张的特征比较简略了解。
1.2 可穿戴核算机的初级结构和形状
现在，虽然可穿戴核算机产品已投入市场并有实践运用，但尚属处在初级阶段。现在的可穿戴核算机虽已开始具有以上的一些特色和功用，并能满意现在特别运用范畴的一些需求，但离前面提出的想象还相差甚远。
现阶段的可穿戴核算结构的最大特色是将微型化的电子器材（核算机、通讯和传感等微型器材）散布在身体的不同部位或嵌入（或织造）在衣物上，经过散布在人体和衣物上的网络衔接起来。这仅仅可穿戴核算机的上层结构和形状，现在可穿戴核算机的底层体系结构首要仍是嵌入式体系的，虽然可穿戴核算机的特有体系结构是该范畴的要点课题，但现在还没有突破性的作用。
现在可穿戴核算机从构成办法或形状上可开始分为会集主机会集式和散布式两种。
1） 主机会集式体系将处理器、硬盘、通讯和电源等首要模块都以某种方法会集封装的一个微型机壳内，可放在腰包、挎包或背心中，一般都选用单目或See Through 的双目头戴显示器，配有单手操作键盘（带鼠标）或手臂键盘、鼠标，语音设备，视频捕捉设备，方位和方位传感设备（如GPS， Gyro）等。这类体系首要选用现在已有的电子器材和核算机技能，规划出合适可穿戴核算的体系。这类体系是开放式的，可选用通用的桌面操作体系 window 98，2000， Xp和Linux 等。
现在这类可穿戴核算机已有不少研讨性样机和商品化产品，也已在军事、航空、通讯仓储和物流等范畴投入实践运用。图1 为重庆大学规划和开发的第一代挎包式可穿戴核算机体系。
2） 散布式可穿戴核算机体系结构，将整个体系的核算、通讯和传感等首要模块散布在衣物上或夹层之内，用所谓的身体网络和总线互联， 乃至选用“织造”电路的技能。MIT 的MIThril 是这类典型体系。这类体系仅仅处在研讨阶段，还只能是在较简略的体系层次上完成，更没有商品化和实践运用。
2 可穿戴核算与体系仿真
可穿戴核算机作为一种簇新的核算方法必定也会给体系仿真带来新的概念，促进构成新的体系仿真方法和技能。这应该引起咱们的注重，活跃研讨根据可穿戴核算的体系仿真概念、特色、体系、技能和运用。
图 1 重庆大学研发的可穿戴核算机 Netdaily-I 的组成及穿戴示意图
2.1 研讨布景
在 20 世纪90 时代中期，在国际上可穿戴核算机研讨刚鼓起时，就有人测验在仿真运用中选用可穿戴核算机。例如，美国陆军仿真及练习指挥部（STR%&&&&&%OM）在那时开发了一套军事演练体系（AUGSIM），该体系在单兵级选用了“穿戴”在步卒身上的演练仿真器。和传统的根据虚拟实践（VR）技能的步卒演练仿真器不同，这种穿戴式步卒演练仿真器能够使得演练者能够在自在跑动中或匍匐前进中与仿真的战场实体（如战士、坦克、地雷等）进行交互，大大提高了演练作用，降低了演练本钱。
现在国际上对可穿戴仿真研讨仍会集在单个运用研讨上，首要结合增强实践技能运用于练习仿真，缺少对可穿戴仿真的全面和体系的研讨，还没有清晰提出根据可穿戴核算仿真（或可穿戴仿真）的概念，没有一个清晰、标准的界说，更没有给出可穿戴仿真本质特征、体系构架以及运用方法等。可穿戴核算在仿真范畴的运用已引起国际学术界的注重，CNDS 2002 已将可穿戴核算机体系列为主题之一。
现有的核算机仿真渠道大多是局限于某个物理方位（如单机仿真）或涣散到多个不同的物理方位（如散布仿真），不具有移动性，虽然也有车载或机载的移动散布仿真，但这种移动性不是以人为中心移动的，和人是别离的，即不能很好地做到人到哪儿，仿真就跟到哪儿，因此难以运用于某些特别的仿真场合，如人在特别状况下（运动、作业、躺卧等）或在特别环境下（狭隘空间、户外、高空、水劣等）进行的仿真。跟着可穿戴核算机的开展，根据可穿戴核算的仿真逐渐成为处理上述问题的有效途径。
2.2 可穿戴仿真的概念及特色
清晰可穿戴仿真的根本概念和特征是很必要的。本文将根据可穿戴核算的仿真简称为“可穿戴仿真”（Wearable Simulation），缩写为WS。可穿戴仿真要充分体现可穿戴核算的特征，运用其一起和优势功用。
可穿戴仿真是以可穿戴核算为根底，以移动网络为支撑，以可穿戴核算机体系为渠道，以人为中心，移动的、增强实践的新式仿真技能，本文测验给出可穿戴仿真应具有的若干特征：
可穿戴 仿真渠道微型化、轻盈化、便携化，可“穿戴”在身上，人机之间物理和逻辑联系更严密，即使的在狭隘空间、高空乃至水劣等特别环境也能进行仿真活动。从DIS的观念，可穿戴带仿真体系散布到了个人一级。
移动性 可使穿戴者在移动中进行仿真，特别合适于在走动、跑动、乃至匍匐的场合的仿真，这是一种随人移动的仿真，人到哪里，仿真渠道跟到哪里（这不同于飞机，战车的移动性）。
增强性 运用可穿戴的增强实践技能，将仿实在体与实在环境融为一体（Seamless），仿真者与仿实在体交互的一起可与实在环境交互。所以这是一种“增强”仿真或混合仿真，是实在和虚拟、数字空间和物理空间的混合。这种混合现在仅仅将虚拟图形、文本和声响等与实在场景的混合，是一种场景的混合。但引起咱们联想和值得深化考虑的问题是，这种增强和混合与咱们传统体系仿真中混合仿真概念的联系，是否可将他们在更高的笼统层次（和概念上）一致起来。传统混合仿真体系概念是数字仿真体系和物理体系的混合体系，从物理概念上看，这是一种经过接口完成的数字体系和物理设备体系的混合。关于怎么将可穿戴核算的智能和感知增强引进仿真值得深化考虑。
人在回路中可穿戴仿真经过可穿戴核算体系把人衔接在整个仿真体系的回路中。以人为中心 物理空间上的以人为中心，表现为仿真渠道被穿戴在身上；功用和逻辑上的以人为中心，表现为可穿戴仿真更智能化地、一致地（consistently）和接连地辅佐和辅导穿戴者。
解放双手 选用多通道交互技能，使得在进行仿真的一起能够用手进行其他操作，现在有用的办法是单手键盘，较好的解放了一只手。
2.3 增强实践
现在可穿戴核算在仿真中的运用，首要选用了根据可穿戴核算的增强实践（AR）技能。AR 是指在实在环境上供给信息性掩盖，如将图形、文字、声响及超文本等叠加于实在环境之上，供给附加信息，是虚拟环境与实在环境的结合（如图2）。运用增强实践，用户可在注重实在国际时，根据需求当即拜访虚拟国际，或注视着虚拟国际的一起也可知晓实在环境。可穿戴增强实践技能可使仿真的虚拟环境和实在环境之间构成无缝交互（seamless interaction）。这些功用在练习仿真中是十分有用的，如在单兵级仿真演练中，虚拟实体的叠加在实在战场的场景中，和实在国际融合为一体，每个带着可穿戴核算仿真体系的单兵要与这些虚拟的战场实体（如虚拟碉堡、战车和敌人）进行交互，虚拟的实体也要与实在的实体交互。
图 2 VR 运用户只能感触到由核算机发生的三维仿真图形的光线（虚线），屏蔽了什物的光线（实线）。AR 运用户即能感触到的什物的光线（实线），一起也可看到由核算机发生的“叠加”光线（虚线）。
2.4 可穿戴仿真的运用
可穿戴仿真在军事上的典型运用便是的单兵级的仿真演练，图3 是一个开始构的思参阅结构。将可穿戴仿真体系装备到每个战士，使之成为一个个移动的仿真节点，每个战士与车载仿真操控中心无线联网，车载中心衔接散布交互式仿真（DIS）网络，然后构成一个深化到单兵一级的散布式仿真体系结构。在这个结构的支撑下，可生成真假结合的“战场”，经过头戴显示器，战士们能够一起看见实在战地环境和核算机仿真生成的虚拟战场实体（如敌方战士、坦克、炮火，工事，据点等），实在与虚拟可交互，并能像实在演练相同冲击、蹲伏、卧倒、瞄准射击等，大幅提高了演练的实在作用。
图3 可穿戴仿真运用于单兵级练习的参阅模型
以上结构仅仅一个开始的想象，还很不老练，有待深化研讨。除了军事运用，有人研讨将可穿戴仿真试用于设备设备或修理仿真练习和辅导，和生产线的操作仿真。可穿戴仿真还可广泛运用于教育、医疗、文娱等范畴。跟着对可穿戴仿真研讨的深化，其运用范畴必将不断扩大。
3 定论
可穿戴核算作为一种簇新的核算方法正在迅速开展，正如前面所指出，这是一个应战性的范畴，面对许多问题需求研讨和处理。可穿戴核算不止是微型化的问题，而是核算方法和人机联系的革新，关于可穿戴核算的深层含义和巨大潜力，现在还不简略为人所知道。
可穿戴核算运用于体系仿真，具有诱人的开展前景，值得深化探究和研讨，本文仅仅对可穿戴仿真开始讨论，许多提法是模糊的和不完善的，乃至不正确，有许多详细的、深化的技能问题未能触及。但咱们期望可穿戴核算能引起仿真学术界的注重，一起推进可穿戴仿真的研讨和运用。
