机器学习在可穿戴智能传感系统中的应用与进展

近些年,随着传感器和集成电路制造工艺的高速发展,可穿戴设备的应用越来越多;同时,利用人工智能和机器学习方法来辅助和促进可穿戴系统的应用也得到了广泛的研究.机器学习辅助的可穿戴智能传感系统可以跟踪监测人体活动和生命体征信号,在人机交互、数字健康乃至临床诊断等领域具有重要的应用前景.本文详细介绍和讨论了近期可穿戴传感器件、机器学习算法及其辅助可穿戴传感应用等研究进展,并探讨了机器学习辅助的可穿戴传感系统面临的挑战,总结了有待改进之处.同时,本文也针对机器学习在可穿戴传感系统中的进一步应用提出了潜在的解决方案和可能的发展方向.     

可穿戴智能设备,你想来一个吗?

<正>用眼镜打电话,用手表看视频,用手环进行健康监测……这些曾经只出现在科幻电影里的道具如今已经走进了我们的生活。听上去如此高大上的"可穿智能设备"真的那么神奇与好用吗?它将给我们的生活带来哪些改变?可穿戴智能设备是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出来的可以穿戴的设备的总称,如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。市场研究机构ON World在最新的报告中预测,在今后的5年内,全球可穿戴设备行业的市场经济规模将达到500亿美元,出货量将达到7亿台。该分析机构还预测,到2018年,全球智能手表出货量将达到3.3亿台。     

微型胶囊问世

<正>当前不少智能穿戴设备已经具备了计步、监测心率等丰富功能,不过它们通常都依赖于锂电池提供电力,而且这种外部皮肤接触的检测方式必然无法达到很高的精准度。近日,科学家成功研发了可通过人体自身胃液驱动的胶囊,它能持续不断地监测使用者的健康和服药情况,并向手机发送健康报告。研发人员表示,这款自驱动的胶囊在服入后,能够     

古代的可穿戴设备

正健康手环、智能腕表、数字眼镜这些电子可穿戴设备也许会在今后几年里大批走进我们的生活,让我们的帅气程度马上升级。不过服饰和工具的混搭可不是现代人的发明,我们的祖先其实早就使用可穿戴设备了。     

趣闻 古代的可穿戴设备

健康手环、智能腕表、数字眼镜这些电子可穿戴设备也许会在今后几年里大批走进我们的生活，让我们的帅气程度马上升级。不过服饰和工具的混搭可不是现代人的发明，我们的祖先其实早就使用可穿戴设备了。     

植入设备:掀起你的皮肤来

<正>"植入设备",听上去似乎高大上,其实很常见,比如心脏起搏器、人工耳蜗等。现在,科学家们的目光已开始从这些专注实用性的设备身上向酷炫科技转移,如电子纹身、记忆芯片等。就像整容手术的流行是一个道理:手术出现最初是为了拯救生命,但是伴随文明的发展,已开始转向迎合审美与"面子"。而如今,当人们还在谈论可穿戴智能设备会是下一个消费热点的时候,城头已变幻大王旗,可植入设备已汹涌来袭。显然,植入大军已与可穿戴设备齐头并进,正成为科技弄潮儿的新宠。     

新型可穿戴式心脏成像仪有望开启心脏诊断新范式

<正>一种可监测心脏的可穿戴超声波成像器件只有一枚邮票那么大，能穿戴在身上，最长达到24小时，甚至在使用者锻炼时都能继续监测。这种装置有朝一日可以帮助医生发现一些当前的医学技术可能遗漏的心脏疾病，这是一项新研究的发现。心脏疾病是老年人的头号死因，由于不健康的饮食和其他因素，它在较为年轻的人群中也越来越变成一个问题。心脏疾病的征象常常转瞬即逝，不可预知，所以长期心脏成像也许有助于发现心脏异常情况，用其他技术的话，那些异常情况很可能逃过侦测。     

可穿戴式柔性电子应变传感器

传统的电子应变传感器大多基于金属和半导体材料,其便携性、柔韧性和可穿戴特性差.随着柔性电子材料和传感技术的快速发展,柔性应变传感器在电子皮肤和机器人等领域的应用引起人们越来越广泛的关注.由于生物相容性好,同时兼具可穿戴性、实时监测、非侵入式等一系列优点,高弹性和可拉伸性应变传感器的开发逐渐成为研究热点.本文综述了近年来可穿戴式柔性电子应变传感在材料发展、传感机理、集成输出及潜在应用等方面的研究进展,对可穿戴式柔性电子传感器所面临的挑战做了简单讨论,提出了一系列可能的优化及解决方案,并对其未来的发展方向进行了展望.     

基于褶皱结构的可拉伸有机电致发光器件研究进展

近年来,随着柔性和可穿戴电子设备的发展,人们对可拉伸设备的需求不断提升,促进了可拉伸电子器件的快速发展.可拉伸显示器在可拉伸电子设备中起到信息传递和人机交互的作用,是可拉伸电子设备的重要组成部分.可拉伸发光器件作为可拉伸显示器的核心组成部分之一,受到广泛关注.随着材料、工艺和器件结构设计的不断发展与进步,可拉伸发光器件的研究得到快速发展,多种策略被开发出来用于实现器件的拉伸性,且器件性能显著提高.其中,基于褶皱结构的可拉伸有机电致发光器件因其优异的光电性能和机械拉伸性而在可穿戴电子设备、电子皮肤、智能服装等领域展现出较大的应用潜力,成为制备可拉伸显示器的候选器件之一.本文对基于褶皱结构可拉伸有机电致发光器件的研究进展进行综述,首先介绍了褶皱结构的形成机制及相关的理论,然后对褶皱结构型可拉伸有机电致发光器件按照拉伸维度和褶皱有序性进行分类,总结了不同类型器件的设计思路、制造方案和器件性能特点.最后,简要讨论了褶皱结构可拉伸有机电致发光器件存在的一些挑战及对未来的展望.     

熔融共混结晶助力高效有机太阳能电池大面积制备

<正>有机太阳能电池因为其重量轻、可柔性加工、容易与可穿戴设备以及室内光伏设备相集成等优点,受到科学界和工业界的关注,近年来效率逐步突破,已经超过19%.除了设计具有高效率的有机分子,制备高质量的双连续体异质结结构、得到理想的有机共混形貌,也是提升有机太阳能电池效率的有效手段.在实验室制备中,科学家们通常通过添加剂、热退火、溶剂工程等方法改善有机共混层形貌.     

美国科学家发明柔性电极

<正>按照目前"万物智能"的发展方向来看,穿戴式设备将会越来越普及。虽然目前的穿戴式设备已经品类繁多,但始终有一个难点无法解决——电路的束缚。美国斯坦福大学华人教授鲍哲南领导的研究团队近期研发出了一种导电性和拉伸性极佳的高分子材料。这种材料运用了可将电子器件制作在可延性塑料或薄金属基板上的电子技术,能够应用于可拉伸塑料电极或     

智能皮肤——可穿戴设备新秀

<正>●总有一天,帕金森氏症患者能够摆脱口服药物,代之以仅仅是一片薄薄的智能皮肤贴片。通过特殊的传感器,智能皮肤贴片能检测到穿戴者的生命特征,并将这些信息自动传送给主治医生,如果需要的话,还能及时给药。虽然这种设施在广泛的实施应用之前仍需面对很大的挑战,但韩美两国研究人员认为,将标准电子和轻便材料结合在一起的创新能够将"未来概念"更好地引入到现实生活中。穿戴式设备     

健康建筑的主要水质保障技术

水是生命之源,能够向建筑使用者提供安全、健康的用水是健康建筑的基本功能之一.健康建筑的水质保障包括市政供水水质保障和建筑二次供水水质保障.本文主要针对健康建筑的二次供水水质保障技术进行分析介绍,将当前健康建筑在系统设置和运行维护过程中可采用的水质保障措施总结归纳为预防水质恶化、水质监测、水处理3个主要方面.涉及的主要技术及管理措施包括:二次供水系统的储水设施、供水管道、集中生活热水系统预防水质恶化措施;水质在线监测、定期检测及结果公示;消毒、过滤、软化等主要水处理技术及直饮水处理系统等.本文旨在为健康建筑二次供水水质保障工作的开展提供建议及拓宽思路,同时帮助健康建筑使用者了解健康建筑水质保障技术.     

织物电子器件及系统的发展现状、科学问题、核心技术和应用展望

织物电子学研究对象是具有产生、传输、调制或测量等电子功能的纤维或纤维集合体.织物电子系统通常由织物电子器件和微电子器件混合互补集成而成.它们作为可穿戴系统的一个重要分支,可为人类提供多种功能,如感知、驱动、自适应、交流、自我修复、记忆、学习等,而不影响系统本身的服用性.本文从织物电子器件和系统的定义出发,阐述了不同类别织物电子器件的发展现状,提出织物电子器件和系统的一些关键科学问题,如功能材料结构与性能的关系、织物电子器件和系统集成的多物理过程、评价系统及安全问题等.并结合在研发织物电子可穿戴系统及实施工程化产业化过程中的切身体会,介绍织物电子器件和系统方面的核心技术及其应用前景.重点对织物电子器件或系统在医疗健康、运动监测、智能防护及增强现实/虚拟现实4个方向的应用及其应用前景进行分析.     

柔性可穿戴传感器及大面积阵列制造新方法

柔性可穿戴传感器作为穿戴式电子系统的重要组成部分，在个人健康监护、人机交互体系以及人造电子皮肤等领域具有广阔的应用前景，是当下最前沿的研究领域之一。文章概要介绍了不同类型的柔性可穿戴传感器的研究现状，简略归纳了柔性传感器中的关键技术参数，同时对柔性传感器大面积阵列制造所面临的挑战及新方法进行了阐述和分析，最后展望了柔性传感器未来的发展趋势。     

柔性可穿戴传感器及大面积阵列制造新方法

柔性可穿戴传感器作为穿戴式电子系统的重要组成部分，在个人健康监护、人机交互体系以及人造电子皮肤等领域具有广阔的应用前景，是当下最前沿的研究领域之一。文章概要介绍了不同类型的柔性可穿戴传感器的研究现状，简略归纳了柔性传感器中的关键技术参数，同时对柔性传感器大面积阵列制造所面临的挑战及新方法进行了阐述和分析，最后展望了柔性传感器未来的发展趋势。     

前沿

<正>世界首款可穿戴无人机美国斯坦福大学研究员设计的一款可穿戴四旋翼无人机能够佩戴在手腕上。这款无人机名为"Nixie",折叠后变成一个腕带,它是世界上第一款可穿戴无人机。用户可以利用计时器或者手势召唤Nixie,只需要按一下按钮,便可展开Nixie,放飞后可利用机载运动传感器追踪操作者。     

光谱光电并行采集技术的两点新发展

目前,光谱测量技术主要向灵敏、精密、快速、快变化时间谱和空间谱分布测量等方向发展.基于串行检测的各类光电分光光度计,不同波长谱线的强度测量是不同时的;改变测量波段需要时间,从而不易解决快速问题;无法解决时间谱和空间谱测量问题;这些都是使单色仪型光谱设备无法继续发展的致命问题.解决上述问题的最好办法,是采用并行测量技术另外,并行采谱技术还具有能获得同时谱、谱空间分布等重要优点.但原有光谱并行采集设备——摄谱仪却存在灵敏度低、测量手续多、实际速度慢等缺点.因此发展了光电光谱并行采集技术,光学多道分析仪(简称OMA)是其典型代表.OMA利用了光电技术、计算机技术、光谱技术的精华,已是集光谱采集、处理、存储、显示于一身的,有快速、灵敏等许多优点的先进通用光谱测量设备,但在系统分辨率和同时谱宽方面却大不如上述的两类传统仪器.例如,现有OMA同时谱宽若为30～60nm者,分辨极限只有0.2nm左右.相比分辨极限可小于纳米,同时谱宽可为数百纳米的摄谱仪,或相比异时谱宽可很大、分辨极限也不小的单色仪型设备,这样的指标大大限制了其应用范围.     

基于暴露指纹谱构建行业污染识别和风险评估模型

<正>污染物暴露标志物是体内组织、液体或排泄物中可被测量的污染物、污染物的代谢转化产物以及污染物与内源性物质形成的加合物.污染物暴露标志物是连接环境污染暴露和人群健康风险的桥梁. 1991年,美国环境保护署通过《ORD健康生物标志物项目》率先制定了暴露标志物开发、验证和应用的框架,初步构建了可用于人体污染物暴露监测的生物标志物网络.标     

编者按

<正>金属配合物包含金属和无机或有机配体,它们通过配位键形成电子和结构协同作用,并产生比有机物和金属离子更加丰富的光电等物理性能.金属-配体配位、金属-金属作用及配位分子间作用都能够带来比组成元件更加优异的光电特性.进入21世纪以来,配位化学领域的总体趋势是针对能源、材料、环境和健康等方面的挑战性问题展开应用导向研究,极大地促进了光电功能配合物的发展,在解决威胁人类生存和繁荣的难题中发挥越来越重要的作用.