穿戴式计算机：未来士兵的“电子心脏”:穿戴式计算机

　　 　　 穿戴式计算机并没有引起美国军方足够的重视。虽然几家主要的穿戴式计算机厂商都时常从国防部获得一些订单，但与传统武器动辄上千万，甚至上亿的合同额相比，价值数百万的订单实在不值一提。更让人沮丧的是，即使是国防部采购，这些穿戴式设备仍主要应用于设备故障检测与维修领域。
　　穿戴式计算机在军事领域的应用真的就此作罢？陆军的两个在研项目――“陆地勇士”和“理想部队勇士”给出了截然相反的答案，他们甚至把它称之为士兵的“电子心脏”，这对于厂商来说，不啻于一剂强心剂。
　　
　　穿戴式计算机概述
　　
　　根据字面理解，穿戴式计算机的功能应该与个人电脑相仿。是的，在功能上，穿戴式计算机并没有独特的创新。正如我们所知道的，它的创新与挑战主要集中于“穿戴”上。
　　目前，穿戴式计算机最大的市场仍是民用市场。它的用户包括公共设施线务员、电信技术员、飞机机械员和医疗人员。设备的故障诊断与维修是其主要应用领域。
　　当穿戴式计算机应用于战场时，军方对其提出了更高的要求。
　　
　　 首先是可靠性
　　
　　 作为未来士兵的“电子心脏”，它为所有的作战系统，如未来作战系统理想部队勇士，提供功能强大但性能稳定的计算平台。如果平台出现故障，带给士兵的将是致命的后果。
　　
　　 其次是便携性
　　
　　 便携性表现在两个方面：重量轻、支持无线联网。对于像ＯＦＷ这样的项目来说，不可能接受笨重的计算设备，即使是不足１公斤的轻薄笔记本电脑，仍不能令人满意。所以，如何控制计算机部件的重量对厂商来说是必须面对的挑战。
　　无线联网技术对未来士兵同样重要。商用领域成熟的无线联网技术，能提供高带宽的、稳定的连结能力，这使得士兵能方便地与总部或队友通信，甚至可以与海陆空三军的各类网络相连，使士兵能更大限度地发挥未来“网络中心战”的效力。
　　
　　 然后是应用系统
　　
　　 没有了应用系统，称计算机为一堆“烂铁”也不为过。如何将现有的基于桌面电脑的战术应用系统移植到穿戴式计算机，对软件厂商来说，也许是尚待开发的重要市场。
　　
　　 最后是易操作性
　　
　　 穿戴式计算机的操作比个人电脑还容易。它可以通过腕式键盘，也可以通过背带上的可编程按键来操作，它甚至可以在武器上安装操作键，以便士兵保持必要的开火姿势。
　　
　　穿戴式计算机与士兵系统
　　
　　 无论是在研的士兵系统，还是设想中的士兵系统，数字化都将是永恒的主题。穿戴式计算机正是为这些系统中的数字化部件提供一个集成平台，其重要性可想而知。下文以美国陆军的“陆地勇士”和“理想部队勇士”为例，介绍穿戴式计算机在战场上的应用。
　　
　　 １、陆地勇士
　　 陆地勇士项目的穿戴式计算机，其操作系统与ＰＣ无异，基本上都是Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００，最新的则有Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ，甚至可以是Ｌｉｎｕｘ。
　　计算机的主机绑在士兵的背部低腰处。如果计算机因故丢失，士兵仍可以通过一个独立的通信导航（ＣｏｍｍＮａｖ）仪继续使用系统的视频和热成像武器瞄准器（ＴＷＳ）。该导航仪（其实是一个ＰＤＡ）使用英特尔 ＳｔｒｏｎｇＡｒｍ处理器（该处理器专用于掌上电脑），并运行Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ（专用于掌上电脑的Ｗｉｎｄｏｗｓ版本）。
　　定期更新的地图和指令、视距范围内的视频影像，都通过单目头盔显示器（ＨＭＤ）来查看。通过头盔显示器，士兵还可以查看计算机生成的图像数据、数字地图、情报信息、部队位置或其它有用的影像。在必要情况下，他们还可以混合使用ＨＭＤ和ＧＰＳ，这将给予士兵空前的态势意识。
　　头盔显示器的“触摸控制”部件位于士兵的胸口皮带上，因而可以很方便地操控显示器。为了减少电脑操作对士兵作战的影响，士兵还可以用两个靠近扳机的按钮来操控显示器。
　　
　　计算机还安装了病毒防杀软件，用以阻止恶意代码、蠕虫病毒等。电源管理软件则为计算机提供有效的电源管理，对所有便携设备来说，电源的持续供应始终是难题。
　　其它的软件系统提供地图和战场布局、导航信息、火力和障碍的规划辅助与报告、后勤规划辅助与跟踪、人员清单与时间安排以及在线计算机参考材料等。
　　为了方便系统升级与应用软件开发，陆地勇士的穿戴式计算机采用开放式架构。项目组将尽可能利用商用成品（ＣＯＴＳ）部件来构建该架构，否则，它又会成为一个“烟囱式系统”。
　　不过，并非所有的陆地勇士都拥有相同的装备。
　　除了标准化装备外，班长将配戴手持显示器，该显示器的键盘可以戴在手腕上。这些设备能让他们编辑文本消息，然后通过与ＳＩＮＣＧＡＲＳ兼容的无线电装置，以脉冲方式发送到上级。
　　
　　 ２、理想部队勇士
　　 ＯＦＷ项目是在陆地勇士项目基础之上加以改进，它也在开发穿戴式计算机。在该项目中，计算机几乎是士兵皮肤的一部分。它的目标是让士兵感觉不到它的存在。
　　对工程师来说，ＯＦＷ面临最大的挑战之一是让计算机拥有足够的电力，但不产生额外的热量。产生的热量越多，士兵就越容易被敌方的传感器侦测到。专家们正在研究利用战服来散发热量，并设计形态不规则的电力设备，使士兵不会引起敌方传感器的注意。
　　作为便携式计算机的一种，穿戴式计算机同样无法回避电池寿命太短这个普遍存在的问题。士兵系统的工程师正在寻找一些新的技术，如空气电池（只需要空气和水，但目前还不太稳定）和燃料电池（前景不错，但燃料的稳定性还不保证）等等。ＯＦＷ的牵头系统工程师Ａｎｄｙ Ｔａｙｌｏｒ认为，全美达（Ｔｒａｎｓｍｅｔａ）公司生产的Ｃｒｕｓｏｅ处理器很适合穿戴式计算机。这种处理器很小（最新的ＴＭ５９００，大小与２５美分的硬币相信），很轻，而且性能消耗很少。因为它不需要像其它处理器那样，对一些无谓的应用提供支持。最新的Ｃｒｕｓｏｅ处理器ＴＭ５９００的工作频率为８００～１ＧＭＨｚ．
　　未来的穿戴式计算机将还拥有面部识别和语言翻译能力。Ｔａｙｌｏｒ希望，穿戴式计算机最终能解释某人所说的话（如印度语或波斯语），然后将它用文本格式或计算机语音，以英语的方式输入到系统中去。
　　包括陆军通信和电子指挥中心在内的几乎所有的陆军研究机构，以及ＤＡＲＰＡ，都参与了这个项目。
　　
　　穿戴式计算机的关键技术
　　
　　 １、将线缆织入衣服
　　士兵系统的专家正在利用一些特殊的方式，将电缆和光纤织入纺织品中，使穿戴式计算机无须因电缆、光纤而增加额外的重量，并占用额外的空间。这种特殊的织物使战士在特定的情境下，只需极少的步骤，就可以执行一些必要的操作。
　　内蒂克士兵系统中心的单兵防护组、ＯＦＷ技术项目办公室和位于Ｆｏｒｔ Ｍｏｎｍｏｕｔｈ的通信和电子指挥中心，以及其他几个军方的、大学的和产业界的组织正在合作进行多项基于纺织物的项目，以便达到上述目的。
　　潜在的解决方案包括海军研究生院研制的多频天线背心，它使传统的无线天线可以绑定在士兵的背上。这种天线的频率范围为３０～５００ＭＨｚ。当使用无可视特征的超宽带天线时，其工作频率为３００～２０００ ＭＨｚ。
　　
　　 ２、平面连接器
　　陆地勇士计算机目前配备的圆形连接器体积大、成本高，又因为使用针式插头，所以特别容易损坏。Ｅｘｐｏｎｅｎｔ公司（ＯＦＷ项目第一阶段的两个牵头技术集成商之一）和Ｔｈｏｒ电子公司正在研制平板的无针连接器，用以替代老式插头，它能显著减少陆地勇士项目中的连接器成本。
　　这种方形连接器的原型几乎是平面的（便携设备的轻巧性要求电子部件均具有低截面特性，也即部件平面化），它的插头和插座可以方便地闭合，也可以快速断开。它既可以使用基于织物的总线，也可以使用传统的线缆。
　　 此外，位于费城的美国竞争力协会（由产业界与学术界共同组成）也将研究平面的连接器和线缆。可以预见，商用成品（ＣＯＴＳ）将成为降低生产成本的利器。
　　
　　 ３、混和光纤
　　士兵系统的官员声称，消除外部繁杂的线缆，并使传感器和电子部件更加分散的关键是将线缆直接织入纺织品中。Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ实验公司和费城纺织学院正在为将光纤和铜缆紧密地织入纺织品而努力。利用这些技术，在大规模生产阶段，导线和光纤／电子系统将直接编入士兵的战服。
　　不过，将普通线缆和光纤织入纺织品中，还存在一些问题，因为纺织品的构造是物理而机械的，与光纤或线缆不同。此外，光纤过弯则易断，金属线缆过弯则易疲。
　　 在费城纺织学院，研究人员正在研究光纤的机械性能，根据这些性能，改进纺织品，但其能与光纤和传导线编织在一起。纺织专家相信，经过改良，相当多的光纤可以恣意弯曲。
　　将电子部件集成到战服中还有一个难题是“无针缝合”技术。
　　
　　 ４、光纤键盘
　　 为了使士兵无需忍受沉重而庞大的装备，如陆地勇士的士兵控制单元，英国的ＷＲＯＮＺ开发了一种“软开关”织品键盘。这种键盘灵敏度高，可以在战服（ＢＤＵ）的袖子上操作，还可以无缝地集成到外衣中。这种键盘与传统的个人电脑键盘一样，靠感知键上的压力来工作，它可以运用到战场中。陆地勇士项目所用的士兵控制单元是一个位于胸口的盒子。如果将它的功能分解，然后集成到服装中去能明显减轻重量。
　　为了简化操作，战服袖子上的键盘区域将针对特定军用功能而设计一些接口。同时，还将设计基于纺织品的数据总线，以及在键盘和控制部件之间传送信号所需的连接。
　　
　　后记
　　
　　 未来的士兵对计算机的依赖程度会越来越高，穿戴式计算机无疑是最符合轻便要求的。虽然目前的穿戴设备不论是在性能上，还是在功能配件上仍大有改进之处，但这并不妨碍它们在战场上的大规模应用。
　　以目前的工艺水平，制造迷你型的计算机并不是件难事。难的是如何将计算机与整个单兵装备系统集成，让士兵感觉不到它的存在，但却可以随时利用它来增强态势意识、作战能力和生存能力。