新技术频现的智能织物，离我们生活还有多远？

文/陈根

当前，可穿戴设备日渐成熟，从智能手表/手环到智能戒指、智能眼镜等，可穿戴设备逐渐进入人们的生活。在这样的背景下，随着人们对高科技产品兴趣和体验感的提高，智能衣物在健康、体育与时尚领域也日渐引起人们的注意。

2014年，IEEE可穿戴计算大会首次举办了智能衣物专题研讨会。智能衣物专题研讨会中，国际智能穿戴组织认为，近年新的智能服装将逐渐进入市场，这些产品大多数会与健康、健身有关。有数据显示，2017年，全球智能织物市场的价值为17.2亿美元，预计到2023年将达到40.8亿美元。这意味着，在这五年期间复合年增长率（CAGR）将超过19%。

如今，智能织物的浪潮已经从学术界蔓延至商业市场，并且冲击着现下的移动终端的产业和市场格局，致使科技巨头们也加码布局智能织物。在智能织物研发不断突破，新专利频现的情况下，智能织物离我们的生活还有多远？

连接人与智能设备真正的钥匙

智能织物，本质上是一种可穿戴设备。因此，要了解智能织物，还要先对可穿戴设备有一定的了解。

不同于人工智能的概念，人工智能侧重于对人类智能的模仿或仿真。而可穿戴设备追求“以人为中心”，以及人机的紧密结合，强调对人类智能的增强，进而衍生出一种新的智能方式，即人类智能与机器智能结合的智能形态，强调机器智能对人类智能的增强。

或者简单的来说，可穿戴设备，或者说智能穿戴设备，就是将人以及人的生命体态特征数据化。是链接人与智能设备的钥匙，是链接人与元宇宙之间的唯一钥匙。

可以说，可穿戴追求的就是对人的数据化，是对人的长期、动态、随行、生体态特征的观测、呈现或介入，并由此引发生人的生理信息、心理、运动信息等行为的数据化。同时，可穿戴系统是一种承载着元宇宙世界里，人与万物互联、互通、互动的关键载体，支持隐形和自然的交互。

从商业角度来看，可穿戴设备一个最大的价值，也是区别于当前智能家居、智慧城市、或是物联网等产业的最核心的一项价值，就在于它是移动互联网时代唯一能承载，并实现人与智能硬件连接的设备。也是元宇宙的唯一钥匙。

而当前的智能手机也与智能家居等智能硬件设备，在本质上并没有太大区别，只是手机作为一种通讯工作，我们赋予了它更多的功能。但可穿戴设备与手机之间最核心的区别就在于人与物之间的数据化连接。可穿戴设备可以在真正意义上植入人体，绑定人体，识别人体的生命体态特征，将人体的这一切都数据化。

可穿戴设备的价值，不仅仅在于它是移动互联网新的价值入口，而是在于，在下一轮的商业浪潮中，智能、移动互联网、大数据等行业，尤其是未来将要来到的元宇宙时代，若要想与人进行连接，与人进行互动，并通过为人解决问题获得商业价值，就必须借助于智能穿戴这把人体钥匙才能有效开启，这样一种不可替代的作用。

基于此，智能衣物或电子织物通过追求与普通衣物的形态一致，以及穿戴舒适性，来为这个目标提供支撑。其中，人们理想的智能织物就是将元器件和相关的连接无感化的编织进布料中，呈现出“二维”或“平面”电路形态，实现“普通衣物”的形态和特质，因而不易被察觉，从而增强了可穿戴性，而且不会因为突出的模块或线缆而与环境中物体缠挂。

或者因为植入了智能传感器以及相关的电子器件，而使智能织物看起来很不自然。这意味着，电子系统将从刚性、封装中解脱出来，可与我们日常生活中的纤维、织物密切结合，分布在衣物中。

由于智能衣物适合应用于对人的生命体态特征，以及行为数据的实时检测与数据化，以及可以基于智能织物实现体感交互。因此，当前，智能织物已经成为新兴的身体传感网络的关键部分，可使传感和驱动设备安置于身体的各个部位，形成身体传感网络，从而实现分布式、多通道、多模态的测量结构。

正如微软公司在《人类的本质：2020年的人机交互》报告中所指出的：“计算机和人类之间的生理界限将变得模糊，目前存在于人机界面之间牢固的界限正在消失，这种界面会离我们越来越近，电子装置将融入我们的衣服甚至身体”。

智能织物大有可为

虽然智能织物如今才越来越频繁地出现在不同的新闻报道中，但智能织物的发展已经有了很长一段时间。

最初，智能织物主要应用于航空和军事等尖端领域。1989年，日本的高木俊宜教授将信息科学融于材料物性和功能，首先提出智能材料的概念。现在，科技的发展使具有高附加值的高科技智能服装逐渐商业化并越来越成为服装工业的未来。智能纺织品和服装正在对从体育到国防等多个行业产生巨大影响。

在体育与健身方面，智能织物正被休闲和专业运动员用来监测锻炼期间的生命体征并提高成绩。运动员可以跟踪进展，并衡量他们是否有所收获。最新的技术进步正在指导个人进行锻炼。

比如，Nadi X智能瑜伽裤就是一款高科技瑜伽裤，其内置有感应和触感（振动）装置，可识别各种瑜伽姿势并指导您完成瑜伽练习。具备蓝牙功能的裤子可以连接到应用程序，从而允许用户从各种姿势中进行选择。

2017年年底，Twinery MAS将时尚和安全性与其新款夹克Nova完美结合起来。这款柔软轻便的夹克采用嵌入式照明技术，可在450英尺远的距离保持穿着者的可见性。这些灯充电后可以持续八个小时。

在医疗行业，预计到2027年，医用智能织物市场的复合年增长率将达到9.5%。这种增长得益于通过智能纺织品监测甚至治疗患者的能力的增强，而医务人员所需的互动将减少。医用智能织物最典型的应用就是在衣服中嵌入传感器和数字技术，以监测患者的心率、血压、呼吸和其他生命体征。

智能织物公司Xenoma就表示其正在开发可用于医疗患者的智能病号服。嵌入式传感器可检测活动，并在患者活动时提醒工作人员。这些传感器能够监测患者，并在不使用凝胶或液体的情况下保持皮肤的导电性，并且可以承受100次以上的清洗。

在通信方面，电子纺织品为社交媒体打开了新的大门，为人们相互交流和共享信息创造了新的方式。Google与Levi Strauss合作生产了一款采用Google Project Jacquard智能技术的智能夹克。夹克使用蓝牙和导电线与关联的智能手机应用程序通信。用户可以通过夹克左袖上的一块 touch-sensitive fabric 区域播放或暂停音乐、进行导航、接听电话等。

Jansport开发了一款由可编程智能织物制成的背包，将其变成社交媒体的工具。用户可以与附近的人共享歌曲、视频、Facebook页面和网站链接。这种交换是通过一个应用程序进行的，人们只需把智能手机放在背包附近就可以了。其背后的技术类似于QR码，但已融入背包设计中。每个背包都有独特的设计，这使得它可以被应用程序识别。

可以说，智能织物将是纺织领域的一次重大革新，带动了整个领域的智能化理念的深入。在纺织与其他学科，特别是计算机信息技术和通讯技术的结合中，产生了很多以前都无法想象的数码服装、纺织物，为服装的定义添加了新的内容，优化了人的“第二皮肤”。

智能织物还差一个“现象级”应用

归根到底，可穿戴设备才是连接人与智能设备真正的钥匙，是链接人与元宇宙的关键钥匙，也是唯一钥匙。也正是基于此，作为可穿戴设备领域中的一项重要技术，也就是智能织物，它的潜力正随着技术的不断成熟而不断扩大。从目前全球的发展趋势来看，不论是学术团体，抑或是商业巨头，都在布局智能纺织领域。

比如，近日，苹果的一项新专利表明，苹果正在研究如何将传感器和开关编织到织物中，并可用于智能包、家具、服装等。这项名为“织物控制设备”的苹果专利，主要涉及将任何东西嵌入织物的细节。而苹果为什么要花大力气布局智能织物这一领域呢？核心原因就是在未来的元宇宙时代，真正能够将人与元宇宙实现互联、互通、互动的唯一载体，就是可穿戴设备，智能服饰就是其中的关键载体之一。

苹果在这项专利描述中，集中讨论了如何让织物物品成为控制装置的问题。在列举了每一种可以想象的电子设备类型后，该专利接着给出了更具体的、可立即识别的织物项目。此前，苹果还获得了一项专利，即通过智能手套控制Mac。新的专利将其扩大到几乎所有可以用织物包裹的东西。

然而，虽然关于智能织物的相关技术和专利不断突破，但一个客观的事实是，时至今日，进入市场的商品依然并不多见。而这背后最重要的原因是，到目前为止，在智能织物领域还缺少那种带动智能衣物新兴产业的“现象级”应用。产业链的技术都还处于不断的完善、优化与发展中。

目前，智能织物面临许多关键问题与挑战。比如，为了保证穿戴的舒适性和良好的用户体验，智能织物在实现电气方面要求的同时，还要满足特殊的机械性能。然而，就目前的技术水平而言，若电气性能好，则在柔性和弹性、舒适度方面就相对差些，也更缺乏可洗性，反之亦然。

事实上，当前，相对于电子行业，智能纺织发展还处在初始阶段。苏黎世联邦理工学院的库尼贡德认为，目前电子领域产品开发依然占据主导地位，因此，大多数研究专注于如何将芯片和计算系统集成到衣服或如何克服耐洗性等技术问题，而忽视了智能织物开发和加工技术问题。

正是这种不平衡，使得电子产品与时尚服饰很难充分融合，智能服装也难以从传统服装和现有电子设备中脱颖而出。与传统电子相比，智能织物使用的环境恶劣。衣物可能要被弯曲、扭褶、重压、磨损等，而且会遭受日晒雨淋，这就需要其电路具有极高的抗恶劣环境性能，以保证其稳定性。

并且，目前，对于编织电路而言，还缺少像印制电路板那样的电路设计、分析方法和工具以及自动化设计与分析的支撑。另外，还缺少标准织物器件、连接件和封装技术。电子织物的机械制造环境也很苛刻。柔性显示器件的最小许可弯曲直径一般为几厘米，而织物纤维在编织过程中的弯曲直径会小于1毫米。没有高强度拉伸压力的电子织物往往会在机械制造过程中受到磨损、发生断裂，甚至损坏机器。此外，在智能织物领域还缺乏技术标准与适合的测试方法，还没有形成完整的产业链。

可以说，智能织物的发展上，技术和制造水平目前还无法满足相应的需求，并且需要多学科紧密交叉与成果的共享才有可能为其发展提供足够的推动力。当然，不论现实发展还面临多少困境，如今在研究领域，智能织物都已经成为热点，也取得了诸多具有潜力的成果。在可穿戴热潮的推动下，智能织物的明天或许很快也回到来。

而这也正是我所谈论的，在智能可穿戴设备还没有成熟之前，谈论元宇宙都是不切实际的空谈。而做为承载着链接人与元宇宙钥匙这一使命的，可穿戴设备产业中的一项关键成员，也就是智能服饰，目前在产业发展层面都还困难重重。整个产业连都还一直处于突破、优化的阶段，那么此时谈论元宇宙，此时描绘元宇宙就显的非常不切实际。

但可以肯定的是，在元宇宙实现之前，在元宇宙到来的那一天之前，智能服饰一点会成为每一个人生活穿戴的必需品，一把链接人与现实与虚拟世界的钥匙。