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本文通过分析21世纪以来国内外关于智能化电子服装的最新研究成果,展现了当代智能化电子服装研发最具前沿价值的三次技术突破：分区设计、感应器的应用以及电子植入技术,并举例说明其可应用空间,预见到服装智能化发展的必然趋势.
Viewingfromtheupdatedresearchachievementsintheworldaboutintelligente-wearssincethe21thcentury,theessayexplainsthreekeytechnicalbreakthroughs,whicharedesigninlayers,applicationofsensorsandembeddingintofibers.Meanwhiletheessaypresentstheirapplicationareasandforeseesthatintellectualizationofwearswillbeofdefinitetrendsinthefuture.
电子及网络技术对人类生活的影响深远,无论出行、居家、办公、社交,乃至救援等紧急事务的处理,人类都已经无法摆脱对电子及网络技术的依赖.研究和开发具有智能化效用的服装合并技术,将各种功用的电子产品植入服装,使之“随身携带”,成为服装的发展趋势之一.
1智能化电子服装研发的基础
服装与电子技术的合并技术,早在21世纪初就被许多国际顶尖的电子技术实验室尝试开发过.2000年9月,美国MIT媒体技术实验室（以下简称MIT）,开发了一种可以接入互联网系统的服装.这标志着服装设计开始脱离长达几千年的纯纺织品时代,而进入一个全新的电子纺织时代.
MIT很快又开发出一种可以戴在手腕上的计算机系统,将显示器安装在腕上,腕下是键盘,袖片合缝处嵌条,内置连接线缆,与放置在肩头的处理器相连,虽然整个设计就像是一台微型计算机背在身上,无法摆脱笨重繁杂的设计局限,但毕竟实现了输入输出文本和处理日常事务的基本功能,使携带计算机系统成为可能.
要超越以往所有机器设备的定义与价值,把计算机看成不只是放置在桌子上供人使用的一般性机器,而是一种能够帮助人类在日常生活中随时随地进行交流的活动性系统,这是MIT对计算机技术的最新定义.在前期研究的基础上,MIT开始致力于线缆以及模块的微型化技术,并把模块分散放置,在一定程度上减少了沉重感,增加了服装本身的舒适性,然而,线缆的繁杂连接,以及部分大块量模块如电池、线路板无法最小化的技术局限,仍然严重影响着服装外形的流畅感,也在根本上没有解决洗涤、晾晒、折叠、保养的严重不便.电子服装还无法实现真正的生活化.
无线上网技术的实现,给近乎走进死胡同的智能化服装的研发带来了福音.发源于MIT的Charmed实验室,以研究成本低、体积小的无线网络技术著称,它以项链、耳环、头盔、腰带以及太阳镜等各种服装饰品为研究对象,利用微型模块技术和无线技术的双重优势,将智能化服装的研究推向了一个新领域.它将极度微型化的计算机模块放置在饰品中,使每一个饰品成为一个单独的计算机系统,并使网络接收与音视频系统相关联,也可以分别放置在2个或多个饰品中,使之共同协作,实现无线上网.
2智能化电子服装的技术性突破
2.1分区设计理念――智能化的成形
Charmed的成功没有超越硬质材料的局限,却在微型模块和无线技术上给了Starlab技术人员新的创造平台,他们结合比利时设计师VanBeirendonck在2004年秋冬时装展上以线为设计元素,按照人体结构将服装表面有机分区的设计理念,在解决安装计算机模块与保证服装的流畅外形、柔软性和舒适性的矛盾中找到了突破口,推出了世界上第一例成功的实验作品――智能化男衬衫.
Charmed的技术人员将衬衣的前后片巧妙地分割成几片和几层,将计算机系统分散其中,片与片、层与层之间根据设计外观的需要任意连接组合,或用嵌入式拉锁相连,或以一种嵌入了微型电子模块的滚条相连,滚条用一种防水、防皱、不易磨损、柔韧感极强的特殊材料制成,计算机微型模块嵌入其中既可以做到完全不可见、不可触摸,也可以避免水洗、翻折、晾晒等带来的磨损,在很大程度上即实现了智能化服装的轻便、耐磨与运动的舒适,又保证了服装外观的简洁、流畅甚至合体.
由Starlab实验室首创的这件实验作品,其裁剪方式、领、袖、前襟等局部设计与传统的男衬衣没有任何区别,外形经典且活动自如,标志着智能化服装研发的巨大成功,真正可以日常穿用的智能化服装问世.
2.2感应器的介入――智能化程度的提高
在分区设计的基础上,Starlab实验室进一步尝试将感应器应用到服装中,将带有位置感应器的计算机芯片安装在服装的领部,把麦克风安装在领角,使穿着者通过声音自如地控制所有的信息收发,成功实现了GPS定位与、上网等功能的自由切换.
接着,Starlab实验室又尝试将这样的计算机芯片安装在小孩、宠物或者车门钥匙等重要物品上,并将它与主人身上的感应器对接,成功实现了服装的实时追踪功能,服装智能化的应用空间从日常事务的信息化处理、娱乐休闲,一下子扩大到了特殊职业、人群在特殊场合的多种用途.
感应器技术的不断进步,大大提高了服装智能化的程度.Starlab实验室对感应器的开发不仅拓展到了对环境中空气污染、味道、光、噪音、温度等的探测,更拓展到了对人及动物生理条件的探测.Starlab实验室发明了一种可放入内衣中的微型“动态感应器”,当穿着者处于卧姿时,内衣就会自动将穿着者的手机来电铃声转化为留言；在穿着者坐起时自动播放；当穿着者斜倚微睡时,就自动播放轻音乐以舒缓心情；而当穿着者剧烈运动时,就播放节奏感较强的动感音乐以活跃神经.
Charmed实验室则发明了一种“味觉感应器”,可以随时检测到生活环境中的有害物质,然后触发面料组织自动吸收,减少挥发性有害物质对人的侵害.伦敦味觉设计实验室则利用电子鼻技术又发明了“心理味觉器”,里面含有可以影响人的大脑以控制心情的特殊的香味分子,当感知到人的体温、心率、兴奋度发生变化时,就会自动发出信号,释放出一种特殊的香味来调整,这在某种程度上可以预防和治疗轻度抑郁.Charmed实验室甚至还发明了一种叫做“激素伴侣”的东西,可以感知对方的外激素特征,帮助穿用者找到和自己最和谐的对象来交友或者择偶.
2.3电子植入技术――材料的突破
Starlab实验室在感应器试验成功的同时,一直在寻找一种能将计算机系统直接织入面料和纤维的技术,试图让计算机系统和服装真正融为一体.Starlab实验室技术人员发现了一种可传导信号的合成纤维――Kevlar®,,强度可与钢丝相比、柔软质轻又具有传导性,可以单独使用,也可以和织物纤维混合使用.将这种传导纤维纺成的线做绣线,通过一定的路线设计,使之连接服装分区中的感应器和必要的硬件设施,在服装表面进行刺绣,不同的刺绣路径,创造出不同的闭合电路,使电子刺绣成为整个无线网络系统的基础,这一技术的突破,既降低了成本,也大大减轻了服装的配置,是服装智能化的又一次飞跃.
与此同时,美国IFM服装公司发明了一种特殊的“墨水”,可以被各种纺织面料、皮革及珠宝材料吸收,吸收后的“墨水”很快胶化成一定的形状,附着在吸入它的材料中,形成一个特殊的区域,区域表面平整、透明,不但没有明显的鼓起,且没有线缝痕迹,可以作为显示器很好地显示图像及动画,实现了服装与电子技术真正的浑然一体.它解决了智能化服装中视频系统无法隐蔽设计的难题,显示器的位置、大小、形状可以自由安排、任意调整,成为纺织材料电子化的又一次飞跃性的突破.这种结合化学及材料科学进行电子植入的新技术,再次拓展了智能化服装的发展前景,并提供了更加广阔的研发空间.
3智能化电子服装的可应用空间
3.1日常生活的便利与情感满足
服装的智能化首先将给人类日常生活与工作带来极大的方便,它可以将各种电子产品集于一身,使人通过服装与周围环境最大限度地连接,人们几乎可以随时随地进行娱乐、聊天、购物、冲浪、商务处理、决策行动等.人类生活的形式将越来越简化,而享受的内容越来越丰富.
不仅如此,智能化服装还可以创造情感功能来抚慰人的心灵.当人忧伤、沮丧时,它可以通过生理感应器感知,或触发音乐系统来舒缓心情,或启动语言功能实施心理救助.
3.2健康维护及医疗救治
智能化服装在人类健康领域贡献巨大.智能化白大褂的应用,可以帮助医生随时观测到家中或医院病人的情况,搜寻到病人的病历和诊断报告,并与其他地方的医生进行会诊,尽早做出诊断方案并给予治疗.
对于普通患者或健康人群,智能化服装可以帮助他们随时检测自身的身体功能,并把数据传输给医生,与医生及时联络对话,得到有效的治疗方案；对于特殊病人,智能化服装的用途则更大.比如,偏瘫患者常因部分身体缺乏知觉而造成着装不当带来的血液不畅而加重病情,如在内衣、关节等压迫较强的部位放置血流感应器,可以尽早感知到血流的减弱,提醒患者及时调整着装.在血糖病人的衬衣中放置血糖水平感应器,可以随时感知病人血糖的高低,并触发衣服的面料组织通过电子脉冲释放药物,使皮肤很快吸收以调节血糖水平.
3.3军事领域
保护性和可交流性是野战士兵时刻都需要的2个重要功能,将士兵的军服设计成可根据环境色彩而变色的智能化服装,比现有的迷彩服设计更进一步,无论在什么环境中都能起到很好的隐蔽作用,适于现代战争环境作战使用.利用士兵着装中的味觉感应器探测一定距离内的毒气及有毒性化学物质,及时撤离和采取规避措施,或者触发织物内防毒设施的启动,可以有效减少伤亡.利用位置探测仪探测敌人的位置、军力以及装备情况,并把这些信息及时传播到指挥部,可以让指挥部及时作出战术分析和调整.
美国防御技术研究事务部DARPA已经研制出一种带有微型相机的头盔,在士兵的眼睛视野之内的景物可以被自动搜寻并传输信息给指挥部,指挥中心第一时间掌握战地情况,做出迅速反应及正确的决策.作为美国军队研究基地的乔治亚理工学院,则研制出了可以在战斗中随时探测到士兵身体及战地状况的衬衫.带有GPS系统的衬衫可以给士兵提供路径指南,并通过声音系统连接到作战伙伴,以实现远程协作作战.受伤的士兵还可以通过声音系统联系医生和后勤指挥部,请求救援,也可以由后勤医生通过士兵衣服上的生命信号探测仪接收到战地士兵的信息,并通过定位系统准确定位,给予及时救治.
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