苹果三星看好的智能指环如何布局？长江学者王国兴：技术具备，用先发优势打开国内高端局...

Posted 2023-01-28 QbitAl

衡宇 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

刚刚结束的卡塔尔世界杯上，一种最前沿的智能硬件获得关注。

智能指环，被应用于监测和改善巴西队国脚们的睡眠质量。

定睛看来，智能指环江湖里，早就有一众明星公司踏上争夺“指环王”的道路。

苹果、三星相继公布相关专利，业内头号玩家芬兰Oura Ring市场估值已有25.5亿美元。

在国内，智能指环这条线上，玩家不少：

华为、腾讯、VIVO、OPPO等，还也有一位学院派科学家杀出重围，以智能指环为旗舰产品进行创业。

他就是上海交通大学特聘教授、长江学者王国兴及身后的玖智科技。

团队研制的Ring Conn小小指环，依托低功耗生物信号采集芯片设计、生物信息处理算法等自主核心技术，能够测量血压、血氧等系列生命体征。

带着好奇心和探索欲，量子位找到王国兴教授，就智能指环的技术与市场聊开去。

“工业界经验不可或缺”

“现在的投融资，主要都是冲着我本人来的。”

王国兴其人，有着响当当的名头。

他是上海交通大学国家示范性微电子学院特聘教授，长江学者；曾担任IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems主编（Editor-in-Chief），现为IEEE电路与系统分会的副主席（Vice President）。

2009年年底，王国兴入职上海交大，用他自己的话说，是“从零到一”，创建了生物电路与系统实验室。

实验室的创立只是开始。十年积累，截至目前，实验室7名教师、近100位学生，共在ISSCC顶会及期刊上发表200余篇学术论文。

这次创业做RingConn，并不是王国兴第一次踏入工业界的河流。

在入职上海交通大学之前，王国兴清华研究生毕业时，先在深圳华为工作两年之久。于UC圣克鲁兹拿到博士学位后，又在硅谷辗转，任职Agere Systems、Second Sight等公司。

Second Sight就职的3年时间内，他成为了世界首个商用人工视网膜假体芯片设计者。

具体而言，就是将外界的视觉信息传递到大脑，以此恢复盲人的视觉。

“这是我蛮引以为豪的一个项目，后来恢复了300多位盲人的视觉。”王国兴介绍，人工视网膜假体芯片，就是在人眼内植入一款芯片，对视网膜上剩余的神经元进行刺激，使其继续工作。

前作带来的社会意义和价值令王国兴颇为自得，但丝毫没有阻碍他更换职业规划的脚步。

王国兴笑称自己一路漂泊，在每个地方呆的时间都不超过三年，直到2009年入职上海交大之后，他才开始体悟十年磨一剑的从教生涯，直到今天。

在一个岗位上连续工作“1万小时”，能把工业工作经验、人脉等积累，形成助力后续选择的合力，我觉得这样的人生是很幸运的。

他坦言，玖智科技离不开这十年里的积累，也离不开此前在业界工作的经验。

“在集成电路领域，工业界经验非常重要，是不可或缺的一环。”王国兴看来，局囿在学术界，欠缺性会很大。

目前看来，再次踏足工业界的确给王国兴提供了更大的发挥空间。

至少在他自己看来，在产学研转化方面的确如此。他介绍道，学校里有的教授自己提出问题、自己找解决方案，以此为基础发表论文，“但问题其实在实际过程中是不存在的”，意义和价值并不丰富。

这就不得不提到王国兴此番创业的底气，即技术本身。

一个是低功耗的电路设计，另一个是处理生命体征信号的算法，并且都集中在生物医疗领域的应用。

据他所说，他创业，是想让更多人用上这些技术。

关于RingConn

谈到最引人关注的部分，也就是技术如何落地。

玖智科技的答案是智能指环。充足的“技术底气”让玖智科技在一年半时间内推出RingConn，并且已在海外众筹平台Indiegogo面世。

再详细一步追问，为什么选择做智能指环这个穿戴设备？

从外部环境来讲，继智能手表/手环、主动降噪耳机后，智能穿戴设备已经卷向指间。

从内部条件来看，一部分是上海交大鼓励教师将技术向产业转化，提供了完善的创业机制。RingConn是王国兴入职交大后，第一个完全负责的创业项目。王国兴和团队也很乐意看到技术逐渐演变成产品，这个过程“很有成就感”。

另一部分重中之重，则是前文提过的技术积累。

人体的几大主要生命特征，包括体温、呼吸、心率、血氧和血压等。其中前4个都有可穿戴的解决方案，但在2015年王国兴有想法要做血压测量的可穿戴解决方案时，还没有设备能够做到。

后来者如华为智能手表HUAWEI WATCH D，倒是能够支持血压测量，但依托的是手表腕带的微型气泵、气囊等结构，而非AI算法。

△HUAWEI WATCH D

玖智科技选择了怎样的技术实现途径？

通过血液容积波信号PPG，可以检测到血液流经组织的情况，做血压监测，意味着要将原始的PPG信号和血压数值对应，继而通过间接方法计算出血压。

实现此计算的算法模型不是一件简单的事，但从理论上来说，这个方法可行。

2015年起，王国兴和团队进行探索，每年将新的成果发布在国际顶会上。

2020年，团队基本上做出了一个原型电路板，加上自研芯片后，可以在手指上测量信号，再将测量信号传到平板上，最终在平板上计算出血压等各种生命体征。

“这几乎就是在学校环境里能做到的最大成果了。”王国兴解释了为何成立玖智科技，重新招兵买马的原因之一。

身体任何一个有血液流经的部位都能测到PPG信号，最终选择测量指间信号，是因为从额头、耳垂，到胸部、手腕，再到脚踝、足部，团队发现信号质量最好的前三位分别是耳垂、指尖、指腹，这三个部位能捕捉到细微的信号特征。

根据人们对可穿戴设备的接受度和期望值，王国兴和团队将设备目标锁定为戒指形态。

戒指小小一枚，除了要在这个体积很小的硬件内内植血压测量算法外，要检测各种生命体征，低功耗也必不可少。

故而玖智科技自研了超低功耗高动态范围血液动力学光电采集芯片，采用事件驱动自适应架构结合CMOS亚阈值设计，能够实现微安级光电容积脉搏波信号采集。

相比市场上现有的同类商业芯片，该芯片功耗降低了90%。

而且RingConn能模拟反馈直流消除结合电流闭环控制片上算法，有效避免信号链路饱和问题，提升了信号动态范围，能够检测到更微弱的信号。

虽然在校外成立公司，但这几年该趟的坑不用再重蹈一次，王国兴带领玖智科技把技术路线进行了工程化优化，并提升可靠性，同时以打造商品的角度为目标，打磨软件和硬件。

指环是否是智能穿戴设备下个蓝海

上个月底，上线海外众筹平台Indiegogo的RingConn，试水众筹。截至目前，已有100万美元销售额，并拿到Top Ten Finds的第二位。

这枚初代产品，已经能实现24小时*7天的多模态、多指标、可持续的采集与监测。

强调的可持续正是RingConn的与众不同之处。

以血氧监测为例，每5分钟，RingConn都会自主检测一次用户的血氧水平，而不是仅仅展示某一个时间段的平均血氧值。

连续、准确的血氧监测对许多疾病有预警作用，如阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSAHS）。

部分鼾症人群患有OSAHS，不仅会影响睡眠质量，长期以往，会因反复缺氧引发难治性高血压、脑卒中、冠心病等，甚至有猝死可能。

对OSAHS的诊断与分级，需要借用专业多导睡眠监测仪（PSG），目前只有大、中城市三级医院或部分二级医院有这个仪器并进行规范诊断和治疗。

然而值得注意的是，如果把RingConn看成一个健康监护设备，无疑需要用户愿意持续佩戴。

在客观上，王国兴和团队让指环本身尽可能重量更轻、厚度更薄，增加佩戴舒适感。

24小时*7天的续航时间，用户不必取取戴戴，让夜间测量更为精准。

没有显示屏，仅能在智能手机上读取监测数据，这样的数据查看方式与当下智能穿戴设备的现实方式相左，或许会导致智能指环的现行接受度低于手环、手表等。

但相比手环和手表，智能指环能够更好地采集血液容积波（PPG）等原始数据。

总体来说，舒适感（当然了，这个感受很主观）、高续航和持续监测，或许能够在其他方面弥补一二。

这侧面反映了RingConn及其余智能指环的目标群体，是高收入健康监测需要者，而非一般的数码爱好者。

也凸显了RingConn初代产品初登场选择在海外平台的原因：海外的智能指环市场已经被打开，环境相对成熟，用户接受度高，成长空间大。

也可以看到，作为智能穿戴设备的下个风口候选，智能指环市场面临的竞争是激烈、残酷的。

细分市场头部玩家Oura Ring，预计今年销售量为100万枚。

△Oura Ring基础款

穿戴设备行业龙头Fitbit等积极布局，已有用戒指监测佩戴者血氧饱和度、脉搏、血压、血糖等指标的专利曝光。

就连苹果、三星这样的巨头也来掺和一脚。苹果被曝光的专利显示，其智能戒指带有触摸屏，可与周边MR、XR设备联动。

群雄逐鹿，要在这样的市场环境中立足，令人头疼的程度大概不比开发一个全新的算法容易。

于是，投融资的进度在加速，NFC等更贴近生活的实用性功能也在RingConn排队等上线。

“我们之前还讨论过根据蓝牙信号强弱定位指环距离的功能，不过目前还没有实现的打算。”

王国兴侧头想了想，发出爽朗的笑声：“未来倒是有做的可能，因为我自己经常掉耳机，哈哈！”