穿戴嵌入式平台善用人機交互、語音辨識技術改善使用體驗

華為推出的智慧手錶產品，整合全圓形顯示錶盤設計與整合完整Google穿戴平台系統功能。HUAWEI

穿戴式應用持續發燒，自從Apple開始販售Apple WATCH後，已讓電子產品市場掀起一波穿戴產品熱潮，畢竟Apple WATCH為基於iOS的封閉系統有自己的應用生態系，一般廠商難以介入，反而是透過以Google Android嵌入式系統為基礎的Android Ware穿戴系統平台，投入開發穿戴應用的市場機會更高…

穿戴式應用在Apple WATCH推出後，再次以Apple創新概念產品撼動整個電子科技產業。以Apple規劃的WATCH產品來說，主要為針對用戶需求優化的智慧穿戴裝置，有別於傳統穿戴式手機、微型手機產品不同，Apple WATCH嘗試運用手錶的應用習慣重新建構一個基於智能錶數位載具的人機互動介面，而透過智能錶系統平台，也能輕易讓原有Apple的App應用生態系輕易將原有的App延伸擴展智慧錶使用體驗。

Apple WATCH應用生態系較封閉  僅能與iOS特定手機搭配使用

較可惜的是Apple的App應用生態系屬於較封閉的狀態，應用生態系僅能與同樣基於iOS的系統裝置互動整合，WATCH智慧錶的支援性為了維持較佳的使用體驗，僅能與裝載iOS 8.x以上的iPhone 5s/6/6 Plus連接使用，反而更加限制了WATCH在不同智能手機的串接市場機會，因若不與iPhone連接整合，Apple WATCH充其量就只能算是一組具全彩螢幕的電子錶，而無法發揮智慧錶標榜的資料查詢、即時訊息檢視等延伸應用功能。

而Android這邊的穿戴應用現況，與Apple WATCH不同的是，Google處理Android穿戴應用選擇以開放度相對較高的Android嵌入式系統平台為基礎，再搭配針對穿戴應用的使用情境優化，整合適合穿戴產品裝載使用的Android Ware穿戴式產品嵌入式系統平台，搭配基於ARM架構的MCU硬體平台，整合如穿戴用的智慧手錶、智慧手環等智慧穿戴應用產品。

Android Ware穿戴嵌入式應用平台相對開放  可與多數Android智能手機搭配使用

而Google發佈Android Ware穿戴式產品嵌入式系統平台，就如同發佈針對智慧手機開發的Android嵌入式系統平台一樣，原先Android為面向智慧手機應用系統設計，而Android Ware則是面向運算、儲存與電池電力等資源相對匱乏的智慧穿戴設備所設計，都是為智慧設備開發的嵌入式系統。

兩者較大的差異在於一個是以觸控屏幕人機互動操作為主的嵌入式系統平台，另一個則是針對穿戴設備應用為主的產品需求設計。穿戴裝置雖具備觸控人機介面設計，但實質設計礙於裝置相對小巧限制了屏幕尺寸，人機互動介面必須從另一個角度改善優化，例如在Android Ware與針對Apple WATCH優化的iOS系統，也各自運用其Google Now、Siri語音辨識技術強化其人機介面設計，讓體積相對更小的智能穿戴裝置不至於因為螢幕過小而影響了實機的操作體驗。

以下將先觀察智慧手錶的幾種對應核心功能與使用場景，再來檢視MCU設計與開發平台所能達到的預期設計效果。

首先，從智慧手機應用延伸而來的智能穿戴產品，兩種產品最大的差異在於嵌入式運算資源的差距相當大，前者在運算效能、儲存容量、電池等資源相對較豐沛，高效能運行可以讓觸控螢幕的人機互動反饋表現更加順暢；但相對的在穿戴應用產品設計，觸屏面積更小、需更精準的觸控設計，同時在人機介面的簡化與容錯設計也必須提升，以在維持與手機接近的人機互動反饋之餘，還需要考量整體在運算資源、電池電力資源相對較少的前提下，仍可維持智慧裝置至少一天的使用續航力，開發過程的難度並不亞於開發一隻新款的智慧手機。

Android Ware需考量MCU性能、功耗  在節能前提下實踐設計要求

以Android Ware為例，智慧手錶必須能做到追蹤用戶的健康、運動資料、語音指令辨識？控制等，智慧手錶同時需要能透過近距離通訊技術適時回傳智慧手機的即時訊息、系統通知等，而原有基於Android嵌入式系統平台的App產品，也能利用訊息推送的機制將App資訊推送到智慧手錶終端呈現，基於這些交互運作建構用戶手邊中？小屏設備投放資料到小型螢幕的隨身設備上，整合更貼近用戶需求的訊息或智慧健康雲應用系統。

而為了改善人機互動操作體驗的智能語音辨識技術，以Apple WATCH的整合方式觀察，由於Apple WATCH本身的硬體資源就不如同門iPhone、iPad產品，加上設備內置的MCU為了降低功耗、延長產品電池續航，MCU的性能集中處理小屏幕的顯示與記錄運算任務，語音指令辨識功能在WATCH版的功能架構是交予Siri進行處理。

Apple WATCH將Siri語音由智慧手機交互處理  降低手錶功耗

與iPhone、iPad的Siri設定相同，WATCH的語音辨識分析與語音指令提取等程序，也是透過低功耗藍牙先把WATCH擷取到的語音片段傳給智慧手機端，再由智慧手機透過行動數據網路向Apple Siri語音助理取得辨識結果、並同時傳回必要的語音指令與附帶資料，如此一來一往加上Apple WATCH本身沒有整合3G/4G Lte行動數據上網功能，自然會導致語音指令從提出到分析完成、回傳結果與附加資料整個過程，影響Apple WATCH使用Siri操作的使用體驗。整個過程雖能體認語音指令在小屏幕的智能手錶的便利性，但實際上卻因為資料層層轉送與處理，導致Siri操作過程過於冗長。

Apple WATCH整合的Siri語音助理功能，基本上延續原有使用多年的iPhone、iPad產品的實際驗證與優化，產品成熟度已相當高，在Siri辨識度、語音指令精準度等均有水準以上表現，導入WATCH應用即便智慧手錶受限體積、外型、有限的電池容量，加上MCU運算能力無法直接應付高運算密度的語音指令辨識分析處理，而採行網路雲服務的語音辨識平台整合型式，雖初步可解決WATCH銜接語音助理Siri的整合方向，但實際上後期的開發仍需要持續進行功能整合與效能優化。

Android Ware延續Google Now語音辨識功能  實踐智慧手錶語音指令操作設計目標

相同的問題也存在Android Ware的穿戴式裝置上，因為目前智慧手錶、智慧手環等穿戴裝置，採用的MCU運算能力有限，即便Android Ware也跟iOS搭配的Siri語音指定整合型式近似，為了避免耗用過多智慧穿戴裝置MCU的運算效能，分析指令與提取資料仍透過低功耗藍牙傳輸進行，再讓運算、聯網資源相對豐沛的智慧手機進行處理後，回傳資料到智慧手錶呈現，經過實際測試，Moto 360智慧手錶的Google Now語音指令辨識與資料提取，以「尋找餐廳」作為提交給Google Now處理的語音指令，從調用Google Now到給出指令、透過LBS技術調用身邊的餐廳資料呈現，Google Now透過手錶下達指令到獲取資訊的過程僅使用3~4秒鐘，大致的使用體驗表現還算不錯。

從Google Android Ware與iOS的穿戴應用平台觀察，智慧手錶這類穿戴裝置受限MCU運算效能、電池效能與觸控屏幕過小限制，要在手錶錶面進行複雜的觸控人機交互操作、或是進行大量文字輸入與資料提取，實際上是不可行的，唯有透過更簡化的選項式、罐頭指令式的觸控人機介面優化，或是改用更直覺便捷的語音指令辨識技術，才是新一代智慧穿戴裝置的重要設計方向，也是讓穿戴裝置更實用的關鍵設計。

但目前穿戴設備也受限於系統功耗要求，搭載的MCU效能無法整合過高的運算處理單元，講求的是整體平衡的設計方式，因此如何在更便捷的語音辨識技術整合下，又能兼具更快的語音辨識成果回傳，讓語音指令從分析、回傳結果、動作等可以更加流暢、即時，也是各大穿戴式嵌入式平台積極努力的目標。