剛剛結束的卡塔爾世界杯上,一種最前沿的智能硬件獲得關注。
智能指環,被應用于監測和改善巴西隊國腳們的睡眠質量。
定睛看來,智能指環江湖裡,早就有一衆明星公司踏上争奪 " 指環王 " 的道路。
蘋果、三星相繼公布相關專利,業内頭号玩家芬蘭 Oura Ring 市場估值已有 25.5 億美元。
在國内,智能指環這條線上,玩家不少:
華為、騰訊、VIVO、OPPO 等,還也有一位學院派科學家殺出重圍,以智能指環為旗艦産品進行創業。
他就是上海交通大學特聘教授、長江學者王國興及身後的玖智科技。
團隊研制的 Ring Conn 小小指環,依托低功耗生物信号采集芯片設計、生物信息處理算法等自主核心技術,能夠測量血壓、血氧等系列生命體征。
帶着好奇心和探索欲,量子位找到王國興教授,就智能指環的技術與市場聊開去。
" 工業界經驗不可或缺 "
" 現在的投融資,主要都是沖着我本人來的。"
王國興其人,有着響當當的名頭。
他是上海交通大學國家示範性微電子學院特聘教授,長江學者;曾擔任 IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems 主編(Editor-in-Chief),現為 IEEE 電路與系統分會的副主席(Vice President)。
2009 年年底,王國興入職上海交大,用他自己的話說,是 " 從零到一 ",創建了生物電路與系統實驗室。
實驗室的創立隻是開始。十年積累,截至目前,實驗室 7 名教師、近 100 位學生,共在 ISSCC 頂會及期刊上發表 200 餘篇學術論文。
這次創業做 RingConn,并不是王國興第一次踏入工業界的河流。
在入職上海交通大學之前,王國興清華研究生畢業時,先在深圳華為工作兩年之久。于 UC 聖克魯茲拿到博士學位後,又在矽谷輾轉,任職 Agere Systems、Second Sight 等公司。
Second Sight 就職的 3 年時間内,他成為了世界首個商用人工視網膜假體芯片設計者。
具體而言,就是将外界的視覺信息傳遞到大腦,以此恢複盲人的視覺。
" 這是我蠻引以為豪的一個項目,後來恢複了 300 多位盲人的視覺。" 王國興介紹,人工視網膜假體芯片,就是在人眼内植入一款芯片,對視網膜上剩餘的神經元進行刺激,使其繼續工作。
前作帶來的社會意義和價值令王國興頗為自得,但絲毫沒有阻礙他更換職業規劃的腳步。
王國興笑稱自己一路漂泊,在每個地方呆的時間都不超過三年,直到 2009 年入職上海交大之後,他才開始體悟十年磨一劍的從教生涯,直到今天。
在一個崗位上連續工作 "1 萬小時 ",能把工業工作經驗、人脈等積累,形成助力後續選擇的合力,我覺得這樣的人生是很幸運的。
他坦言,玖智科技離不開這十年裡的積累,也離不開此前在業界工作的經驗。
" 在集成電路領域,工業界經驗非常重要,是不可或缺的一環。" 王國興看來,局囿在學術界,欠缺性會很大。
目前看來,再次踏足工業界的确給王國興提供了更大的發揮空間。
至少在他自己看來,在産學研轉化方面的确如此。他介紹道,學校裡有的教授自己提出問題、自己找解決方案,以此為基礎發表論文," 但問題其實在實際過程中是不存在的 ",意義和價值并不豐富。
這就不得不提到王國興此番創業的底氣,即技術本身。
一個是低功耗的電路設計,另一個是處理生命體征信号的算法,并且都集中在生物醫療領域的應用。
據他所說,他創業,是想讓更多人用上這些技術。
關于 RingConn
談到最引人關注的部分,也就是技術如何落地。
玖智科技的答案是智能指環。充足的 " 技術底氣 " 讓玖智科技在一年半時間内推出 RingConn,并且已在海外衆籌平台 Indiegogo 面世。
再詳細一步追問,為什麼選擇做智能指環這個穿戴設備?
從外部環境來講,繼智能手表 / 手環、主動降噪耳機後,智能穿戴設備已經卷向指間。
從内部條件來看,一部分是上海交大鼓勵教師将技術向産業轉化,提供了完善的創業機制。RingConn 是王國興入職交大後,第一個完全負責的創業項目。王國興和團隊也很樂意看到技術逐漸演變成産品,這個過程 " 很有成就感 "。
另一部分重中之重,則是前文提過的技術積累。
人體的幾大主要生命特征,包括體溫、呼吸、心率、血氧和血壓等。其中前 4 個都有可穿戴的解決方案,但在 2015 年王國興有想法要做血壓測量的可穿戴解決方案時,還沒有設備能夠做到。
後來者如華為智能手表 HUAWEI WATCH D,倒是能夠支持血壓測量,但依托的是手表腕帶的微型氣泵、氣囊等結構,而非 AI 算法。
△HUAWEI WATCH D
玖智科技選擇了怎樣的技術實現途徑?
通過血液容積波信号PPG,可以檢測到血液流經組織的情況,做血壓監測,意味着要将原始的 PPG 信号和血壓數值對應,繼而通過間接方法計算出血壓。
實現此計算的算法模型不是一件簡單的事,但從理論上來說,這個方法可行。
2015 年起,王國興和團隊進行探索,每年将新的成果發布在國際頂會上。
2020 年,團隊基本上做出了一個原型電路闆,加上自研芯片後,可以在手指上測量信号,再将測量信号傳到平闆上,最終在平闆上計算出血壓等各種生命體征。
" 這幾乎就是在學校環境裡能做到的最大成果了。" 王國興解釋了為何成立玖智科技,重新招兵買馬的原因之一。
身體任何一個有血液流經的部位都能測到 PPG 信号,最終選擇測量指間信号,是因為從額頭、耳垂,到胸部、手腕,再到腳踝、足部,團隊發現信号質量最好的前三位分别是耳垂、指尖、指腹,這三個部位能捕捉到細微的信号特征。
根據人們對可穿戴設備的接受度和期望值,王國興和團隊将設備目标鎖定為戒指形态。
戒指小小一枚,除了要在這個體積很小的硬件内内植血壓測量算法外,要檢測各種生命體征,低功耗也必不可少。
故而玖智科技自研了超低功耗高動态範圍血液動力學光電采集芯片,采用事件驅動自适應架構結合 CMOS 亞阈值設計,能夠實現微安級光電容積脈搏波信号采集。
相比市場上現有的同類商業芯片,該芯片功耗降低了 90%。
而且 RingConn 能模拟反饋直流消除結合電流閉環控制片上算法,有效避免信号鍊路飽和問題,提升了信号動态範圍,能夠檢測到更微弱的信号。
雖然在校外成立公司,但這幾年該趟的坑不用再重蹈一次,王國興帶領玖智科技把技術路線進行了工程化優化,并提升可靠性,同時以打造商品的角度為目标,打磨軟件和硬件。
指環是否是智能穿戴設備下個藍海
上個月底,上線海外衆籌平台 Indiegogo 的 RingConn,試水衆籌。截至目前,已有 100 萬美元銷售額,并拿到 Top Ten Finds 的第二位。
這枚初代産品,已經能實現 24 小時 *7 天的多模态、多指标、可持續的采集與監測。
強調的可持續正是 RingConn 的與衆不同之處。
以血氧監測為例,每 5 分鐘,RingConn 都會自主檢測一次用戶的血氧水平,而不是僅僅展示某一個時間段的平均血氧值。
連續、準确的血氧監測對許多疾病有預警作用,如阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(OSAHS)。
部分鼾症人群患有OSAHS,不僅會影響睡眠質量,長期以往,會因反複缺氧引發難治性高血壓、腦卒中、冠心病等,甚至有猝死可能。
對 OSAHS 的診斷與分級,需要借用專業多導睡眠監測儀(PSG),目前隻有大、中城市三級醫院或部分二級醫院有這個儀器并進行規範診斷和治療。
然而值得注意的是,如果把 RingConn 看成一個健康監護設備,無疑需要用戶願意持續佩戴。
在客觀上,王國興和團隊讓指環本身盡可能重量更輕、厚度更薄,增加佩戴舒适感。
24 小時 *7 天的續航時間,用戶不必取取戴戴,讓夜間測量更為精準。
沒有顯示屏,僅能在智能手機上讀取監測數據,這樣的數據查看方式與當下智能穿戴設備的現實方式相左,或許會導緻智能指環的現行接受度低于手環、手表等。
但相比手環和手表,智能指環能夠更好地采集血液容積波(PPG)等原始數據。
總體來說,舒适感(當然了,這個感受很主觀)、高續航和持續監測,或許能夠在其他方面彌補一二。
這側面反映了 RingConn 及其餘智能指環的目标群體,是高收入健康監測需要者,而非一般的數碼愛好者。
也凸顯了 RingConn 初代産品初登場選擇在海外平台的原因:海外的智能指環市場已經被打開,環境相對成熟,用戶接受度高,成長空間大。
也可以看到,作為智能穿戴設備的下個風口候選,智能指環市場面臨的競争是激烈、殘酷的。
細分市場頭部玩家Oura Ring,預計今年銷售量為 100 萬枚。
△Oura Ring 基礎款
穿戴設備行業龍頭 Fitbit 等積極布局,已有用戒指監測佩戴者血氧飽和度、脈搏、血壓、血糖等指标的專利曝光。
就連蘋果、三星這樣的巨頭也來摻和一腳。蘋果被曝光的專利顯示,其智能戒指帶有觸摸屏,可與周邊 MR、XR 設備聯動。
群雄逐鹿,要在這樣的市場環境中立足,令人頭疼的程度大概不比開發一個全新的算法容易。
于是,投融資的進度在加速,NFC 等更貼近生活的實用性功能也在 RingConn 排隊等上線。
" 我們之前還讨論過根據藍牙信号強弱定位指環距離的功能,不過目前還沒有實現的打算。"
王國興側頭想了想,發出爽朗的笑聲:" 未來倒是有做的可能,因為我自己經常掉耳機,哈哈!"