Wearable Computing Application

An Event-Driven Wearable System for Supporting Motorbike Racing Teams

International Symposium on Wearable Computers (ISWC’04)

陳旻槿網路虛擬環境實驗室

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Outline

1. Introduction of Wearable Computing

2. A-WEAR System Design

3. Service Examples-Motorbike Races

4. Summary

5. Reference

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穿戴式電腦 ?

隨著半導體與積体電路的進步，以往體積龐大的電腦已慢慢消失。

英特爾總裁克雷格‧貝瑞特就提到：「未來的PC 不會是方方正正的，為了凸顯人性化的特質， PC 會以各種形狀大小融入日常生活中，像『變色龍』一般成為周遭環境的一部分。」

破除以電腦為中心的思維。以我們為中心，電腦隨時隨地服務我們。

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穿戴式電腦通常具備以下的特徵 : 1) Portable while operational

2) Hands-free use

3) Always on / always running

4) Sensors

5) "Proactive"

穿戴式系統必須滿足不同的功能需求，因此

在不同環境中需要不同的功能模組

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1). Portable while operational

相對於桌上型電腦與筆記型電腦，穿戴式電腦最大的區別就是體積輕巧可以邊走邊用。

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2). Hands-free use

Hand-free by HMD 在軍事與工業的穿戴式應用上，特別強調免持操作，並集中注意力於語音輸入 / 輸出和頭戴顯示器，其他穿戴式電腦也使用一些裝置綁在手上進行操作，如 chording-keyboards 、 dials and joysticks 。

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3). Always on, always running

Since the wearable computer is always powered while it is worn, users can use the computer whenever they want

此一特點就是穿戴式電腦對抗觸控式 PDA 最大的競爭優勢，不像 PDA 只在使用者需要操作時才被喚醒進行操作。

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4). Sensors

除了使用者輸入之外，穿戴式電腦還需要透過感測器得到週遭環境的資訊，這些感測器可能包含無線通訊， GPS 接收器，數位相機模組，或是麥克風。

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5). "Proactive"

就算使用者沒有操作，穿戴式電腦也必須主動的提供資訊給使用者。

舉例來說 , 如果你有一封新的 email ，穿戴式電腦該做的，就是將 email與該封 email的寄件者等相關資訊，儘可能地將這些訊息傳遞給使用者。

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穿戴式電腦發展重點： 根據不同場所提供不同功能 使用者不需要留心 service 的運作 使用者可以自行客製化特定的服務 使用者可依需求裝上所需的裝備

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Wearable Computing 上的服務要求：

Autonomy : service 會根據狀況自行反應 Simplicity : 容易建立 service 與設定 Flexibility : 能夠有彈性地增加或刪減 service Power saving : 系統的續航力十分重要，需要能自動地對每個裝置進行 power on/off management

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穿戴式電腦的應用

穿戴電腦在許多領域具有特殊用途，可廣泛應用於工業、軍事、醫療、商業、金融與救災乃至日常生活等領域。

它與 Ubiquitous Computing、智慧型住宅、電子商務、智慧型交通系統等的結合，將使未來人類的生活方式發生巨大的變革，進入一個高度數位化與自動化的時代。

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穿戴式電腦的應用 ( 續 )

穿戴式電腦的應用必須具備下列特點，否則終究只是特殊裝備或昂貴的玩具–具備強大的實用性–切入特定地需求，以區隔出與其他運算裝置的差異性

穿戴式系統扮演輔助的角色–協助使用者處理與環境狀態有關的資訊 –減低使用者因操作造成注意力分散的比例

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目前穿戴式電腦的發展

穿戴式電腦的龍頭– MIT Media Lab

各大廠紛紛投入研究– IBM– HP– Sony

國際學術會議– 穿戴式計算學術會議 ISWC 1997~Now

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1. Introduction of Wearable Computing

2. A-WEAR System Design

3. Service Examples-Motorbike Races

4. Summary

5. Reference

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A-WEAR的切入點 目前大部分的 Wearable Computing System ( 穿戴

式電腦系統 )而言，並不具備在執行期間動態載入與動態設定的能力，這樣一來便不符合 Flexibility的要求，然而 A-WEARE System 的設計可克服上述缺失，此即 A-WEARE 的切入點。

鑑於如此， A-WEAR採取以下的設計策略：– rule-based– event-driven rule– plug-in mechanism– behavior description language

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A-WEAR System系統架構Active Wearable Engine Applying Rule-based

architecture

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A-WEAR System設計策略

透過具彈性的裝置設定檔來管理裝置 (ECA) 透過一組 event-driven 來對 service 進行敘述

– 可動態對 service設定 adding/deleting/modify 的規則

透過不同的 Plug-in 可以提供不同的服務 透過一組規則監控系統來進行 power saving

– 比方說在室內的環境下，自動關閉 GPS 相關軟硬體

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Service Description Language 所有 service 的屬性與行為都透過此來進行設定 遵守 ECA(Event Condition Action) rule ，即

behavior description language in an active database system

ECA rule 包含三個部份：– Event ：系統會發生的事件– Condition ：敘述事件發生後執行某些動作的條件– Action ：所要執行的動作

對 ECA 來說為 active database 形式，可進行以下的動怍– SELECT / INSERT / DELETE / UPDATE

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A-WEAR的系統設計 A-WEAR 為一 rule-based system 其 rule engine 組成為： Rule manager

將所有 rules轉成 ECA rule based

Plug-in manager 接收所有 plug-in 的請求 在適當時機結束 plug-in

Rule processor 接收 plug-in 發送的 event 通知，

並比對 rule 與對應的 condition 如符合，再透過 Plug-in Manger 通知 plug-in 進行動作

Rule Processor

Plug-in Manager

Event GeneratorCurrent-data

ManagerAction Processor

Rule Manager

Event NotificationData

ProvisionData

request

NotificationFunction Call

Reference

Insert rule

Function Call

Rule Engine

Plug-ins

ECA rule base

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1. Introduction of Wearable Computing

2. A-WEAR System Design

3. Service Examples-Motorbike Races

4. Summary

5. Reference

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Service Examples-Motorbike Races

Scenario Information 傳遞方式 系統實作

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Scenario 在激烈的賽事中，想獲得冠軍任何細節都非常重要，其中賽場的即時資訊十分重要，如何有效的收集資訊與呈現是相當重要的課題。

車手身上不能攜帶任何設備，所以資訊皆需進站維修時由工作人員告知，因此需要在短時間被立刻收集最新相關訊息。

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Scenario (續 ) 賽場上主要是塔台以廣播方式與大營幕呈現相關訊息，但這種資訊來源較為被動

實際用於 Suzuka 8 Hours World Endurance Championship Race 2003

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Information 傳遞方式 系統的 server 會自動接收廣播訊息並藉由

Wireless LAN 傳送到 wearable PC端 領隊與工作人員可藉由 HMD簡便的接收資訊

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Information 傳遞方式 ( 續 )

大會塔台

賽場上的感應線圈

Radio Wave

維修區資訊站

群眾

賽情觀測人員領隊與維修人員

傳統方式

系統server

Wireless LAN

大會塔台

賽場上的感應線圈

賽情觀測人員穿戴式電腦

穿戴式電腦領隊

維修人員Radio Wave

群眾穿戴式電腦輔助

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系統所能提供的資訊–選手位置 / 對手位置–目前排名 / 所耗時間–剩餘燃料– 透過燃料消耗預測進 維修站的時機

缺失討論– Wearable PC 過於笨重– Wearable PC續航力不足，每四小時需要充電

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系統實作 系統實作平台：軟體：

Microsoft Visual C++ .NET Macromedia Flash MX Macromedia Flash Communication Server MX

硬體：SONY PCG-U3sSONY PCG-U1 SONY PCG-C1XFSONY PCG-C1VJ SHIMADZU HMD

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2. A-WEAR System Design

3. Service Examples-Motorbike Races

4. Summary

5. Reference

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目前研發 ?

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Summary 拜科技所賜以往的科幻電影中的情結目前在現實社會

中已慢慢實現，科技未來將更融入我們的生活，每個人身上或許都會攜帶若干的科技產品提供不同的服務。

可以看出無線技術在穿戴式電腦中佔很重要的一環。

我們可以洞察出未來人與電腦的關係，使用者才是頭家，不是要使用者要去遷就電腦的操作模式而是電腦如何來服務使用者。

終極目標 -讓人幾乎沒有意識到電腦存在。

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1. Introduction of Wearable Computing

2. A-WEAR System Design

3. Service Examples-Motorbike Races

4. Summary

5. Reference

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Reference

MIT Media Lab Human design “MIThril” http://www.media.mit.edu/wearables/mithril/index.html

Rhodes. B.J , “The wearable remembrance agent: a system for augmented memory” , First International Symposium on Wearable Computers , 1997 P123 – 128

Masakazu MIYAMAE, Tsutomu TERADA, Masahiko TSUKAMOTO, and Shojiro NISHIO, ``A Rule-based Wearable System for Supporting Motorbike Races,'' 4th International Workshop on Smart Appliances and Wearable Computing (IWSAWC 2004), Poster Abstracts, p. 4 (Mar. 2004).