赵泓维作者

华米科技的AI“芯”与医疗可穿戴设备的未来

2020年6月16日,华米科技(NYSE:HMI)首届AI创新大会在中国科学技术大学所处的安徽合肥成功召开,科大系的科技企业再一次试图引领潮流。

以AI之名,华米正不断攀上新的高度。短短一小时的发布会,五款AI引擎、一款光学传感器相继发布。当然,最引入瞩目的,还是“黄山2号”新一代可穿戴领域AI芯片。 

如今的华米,已经在算法、传感器、芯片三大核心均实现了跨越式的升级。这一次,它再度用科技,将自己与生活、健康联系在了一起。 

逆市而上

尽管这次筹备已久的发布会不得已由线下改到了线上,但集创始人、董事长、CEO为一身的黄汪依然显得底气十足。这不仅仅是因为发布会多达22万的在线参会人数,更是因为过去一年丰收的业绩。 

2020年3月,华米发布了2019第四季度及全年财报。数据显示,公司全年的总营收达58.123亿元(合8.349亿美元),较2018年全年增长59.4%;全年调整后的净利润为6.303亿元人民币(合9050万美元) ,较2018年全年增长32.8%。营收和利润均双双保持高速增长。

在出货量方面,华米继续保持着在全球智能可穿戴设备方面的领先地位。第四季度和2019全年,同比增长均超过五成。其中,第四季度总出货量为1470万部,相比2018年第四季度920万部的出货量,同比增长达59.8%,刷新了单季度出货纪录。同时,2019年全年总出货量则达4230万部,相较2018年全年的2750万部,增幅为53.8%。

疫情几乎没有影响到华米的攻势,即便在可穿戴全行业总体出货量下降7.1%的情况之下,华米第一季度的财报仍逆市增长。 

“2020年第一个季度,华米旗下的智能手表全球出货量达到了98万台,同比增长了80.2%,单一季度营收达到了创纪录的10.8亿元,同比增长了36.1%。其中,华米智能手表自主品牌AMAZFIT首次入围美国的市场份额前5。将眼光放观全球,华米已经在印尼、意大利、西班牙和印度4个国家的市场份额中,取得到TOP1的位置。”在发布会上,黄汪用一组数据概括了华米第一季度喜人的战绩。 

2018年,华米已在深圳建立了自己全球供应链的管理总部,利用统一的平台去调度全球供应商的生产和相关原料的供给,并收购了一系列海外企业,重点发力海外市场,这些动作成就了华米今日持续增长的成功。 

回头来看,从小米生态圈的代工厂走到今天独当一面的全球智能可穿戴设备巨头,华米花了不到六年时间。AI赋能之下,可穿戴设备已经不再是“鸡肋”,它正成为一个真正意义上的健康管理产品。 

“AI to Decode Future”

那么,什么是真正可用于健康管理的可穿戴产品?在大会之上,黄汪用三个短句描述了他理想中,可穿戴下的健康管理。 

“运动应该是随时随地的。”

“记录应该是随时随地的。”

“累加应该是随时随地的。” 

这一理想背后,华米对于可穿戴设备数据记录提出了新的要求。黄汪表示:“智能手表的制造商总是在不断向用户重复一件事,即告诉用户自己的设备能够支持几十种,甚至上百种运动模式,好像支持运动模式越多,就代表自己的产品越智能。但若仔细思考用户的体验,这样的说辞似乎不那么走心,准确来说,厂商关注的方向出现的问题。” 

“真正的智能应该是让用户忘记‘设置’这一回事,让设备能够真正智能的获取用户的运动模式与信息,并给出直观的数据反馈——用户不需要复杂难懂的,不具参考价值的运动信息。” 

显然,口号与蓝图难以将可穿戴设备与上述的健康管理理念真正联系在一起,在首届AI创新大会之上,华米一口气发布了五款基于AI的健康引擎,用以将其产品设计理念贯彻到底。

RealBeats™ 生物数据引擎:通过分析PPG光学心率数据和ECG心电图数据,实现对心律不齐的自动甄别。 

华米科技已同北京大学第一医院共同完成了智能手环监测房颤的临床医学研究,搭载RealBeats™ 的智能手环PPG和ECG功能判断房颤的准确度分别达到了93.27%和94.76%,这一结果与专业医师的人工判读结果基本一致。得益于这套引擎,到目前为止华米科技共监测到了 91100 次疑似房颤病例。 

此次新推出的第二代心脏数据AI生物引擎RealBeats™ 2,可能是全球最先进的心率AI引擎。它能有效地消除运动时对心率信号的噪声干扰,夜晚和白天有效房颤监测时间分别达到了上一代的1.87倍和6.64倍。此外,通过建立心脏健康大数据模型,也成功实现了折返性心动过速和室上性频发早搏的AI自动甄别。 

OxygenBeats™血氧数据AI生物引擎:该算法基于健康大数据模型对血氧信号进行预处理,消除信号噪声,使测量精度提升达50%;而且通过使用多组血氧检测值进行校准的方法,解决了因用户佩戴错误带来的误差,进而提升了采集信息的准确度。 

黄汪介绍,华米采用了氧降实验来验证算法的准确度,结果显示检测准确率率可达100%,市场上的同类产品不到90%;与专业血氧仪的检测结果平均误差仅为1.67%,精度超过大多数腕部可穿戴设备的血氧检测算法。 

他透露,基于此前的合作,华米科技还会和钟南山院士团队一起,借助OxygenBeats™ 高精度血氧检测的能力,对新冠肺炎患者进行康复随访。预计搭载OxygenBeats™ 血氧数据AI生物引擎的智能手表,最近将在今年(2020年)三季度面世。 

SomnusCare™睡眠数据AI生物引擎:该算法基于华米海量的健康大数据,实现了对睡眠状态的准确识别,并通过多维数据帮助用户了解睡眠状态和质量。其睡眠数据检测精度超过了80%,而且能以将近100%的精度检测出时长超过 25 分钟的午睡数据。 

同时,针对严重危害健康的“隐形杀手”睡眠呼吸暂停综合征,华米科技结合OxygenBeats™血氧引擎,可以分别从睡眠状态判定和血氧饱和度检测两个维度深度分析,实现对睡眠呼吸暂停综合症的智能识别,并及时提醒用户采取必要的医疗措施。 

之前,在此次新冠疫情期间,利用生物数据引擎,并结合天气、季节、历史周期等外部因素,华米科技已经建立了一套流行病发病趋势的预测模型。随着生物数据引擎全面升级,未来的流行病预测甚至预警能力,也会成为新型健康基础设施平台的一部分。 

人体活动模式AI识别引擎 ExerSense™:如上文所言,现在几乎市面上所有的智能手表,都需要用户在开始锻炼之前,手动设置一个运动模式,才能开始记录。而华米科技通过对不同运动模式下的运动数据和心率数据进行分析。

该引擎可通过华米可穿戴设备上运动传感器和心率传感器的数据检测,实时匹配运动模型,最终能够智能判断用户当前的运动模式。目前,ExerSense™ 已经可以自动识别 19 项运动模式,包括健走、跑步、骑行、游泳等,覆盖了用户95%的日常运动场景;用户无需进行繁琐的人工操作,就可以实现真正无感的智能运动模式选择。 

人体健康评估系统huami-PAI™:该系统基于用户心率数据,结合每日活动时间以及人体多维度生理数据,通过算法转换成更为直观的PAI值,帮助用户智能掌握每日运动量。而且,PAI可以针对不同用户,结合年龄、性别、静息心率等个性化生理数据,为每个用户打造一套绝对个性化的健康评估系统。 

该系统还加入了时间维度来分析运动量。用户可根据自己的工作和作息习惯,自由制定运动目标。要达到100的PAI值,你可以选择多天低强度运动,也可以集中几天做高强度运动。 

根据 HUNT Fitness Study的研究结果,将PAI值保持到 100 以上,有利于降低心血管疾病死亡风险,提高预期寿命。该研究由挪威科技大学医学院 Ulrik Wisloff(乌尔里克.韦斯洛夫) 教授主导,历时超过35年,涉及到超过 230,000 名参与者。 

据黄汪透露,目前华米已经有很多款可穿戴设备支持huami-PAI™,包括最新发布的小米手环5。未来还将会有更多设备搭载,让每一位用户可以科学的设定并完成运动目标,改善身体健康。

AI 的支持:传感器以及华米“芯”能力

仅仅拥有算法支持,华米仍然难以实现自己的理想,它还需要一个更优质的数据采集器,在可穿戴设备领域,传感器便是其中的核心所在。 

“对大数据认真的人,要亲自做传感器。” 

这句话来源于2019年年底的全员信。大会之上,华米带着新一代BioTracker™ 2 PPG生物追踪光学传感器来到了现场。

与上一代相比,BioTracker™ 2可以支持多达五种生物数据引擎(RealBeats™、OxygenBeats™、SomnusCare™、ExerSense™、huami-PAI™),是华米科技有史以来研发的功能最丰富、检测精度最高的人体生物传感器,可以支撑运动、睡眠、心率、血氧以及个人健康评估系统PAI等生物数据引擎的数据采集,它是全球最强大的可穿戴的人体光学传感器。

但要发挥它的全部实力,还需要独特的芯片助力。这便要说道这次大会最为核心的产品——“黄山2号”新一代可穿戴领域AI芯片。

2018年9月,华米科技正式发布了“黄山1号”,这也是全球可穿戴领域的第一颗AI芯片。如今,历时450多天的攻坚之后,全新一代的“黄山2号”终于出炉。   

据介绍,和“黄山1号”一样,“黄山2号”仍基于先进的RISC-V架构。和在PC时代的英特尔X86架构、移动互联网时代的ARM架构一样,RISC-V也被公认为是IoT(物联网)时代最具潜力的芯片架构。它具有高运算效率和低使用功耗两大优势,相比于在可穿戴设备中常见的ARM Cortex-M4架构处理器,整体运算效率提升了38%。

黄汪透露,华米科技为“黄山2号”重新设计了AI本地生物数据计算NPU,采用卷积神经网络加速技术,大大提升了本地AI数据计算的性能,加快了识别速度。基于心率数据,“黄山2号”的房颤识别速度是“黄山1号”的7倍,是市面上其它软件算法的 26 倍。 

同时,“黄山2号”还加入了超低功耗传感器AON模式,和苹果一样搭载了协处理器-C2协处理器。该处理器可单独用于数据收集,能在主芯片处于休眠甚至关闭状态时,仍持续保持健康数据的记录工作;理论上可使黄山2号整体功耗下降50%,从而让用户彻底告别可穿戴设备的续航焦虑。 

目前,“黄山2号”已经流片成功,预计将于今年四季度量产。明年(2021年)上半年,搭载“黄山2号”的可穿戴新品也将面世。 

值得注意的是,未来这些软硬件融合创造的功能将逐渐覆盖不同价位的产品,“我们不会牺牲用户追求健康的权利。” 

大数据时代下的新问题

拥有了这些能力之后,我们或许应该重新思考一下华米的定位。现在,这家公司已经不仅仅是一个代工厂,而是拥有智能可穿戴领域大数据分析能力的生命科学公司。 

新的定位之下,华米必须思考一些新的问题。 

第一是审批问题,当华米的腕表向健康设备靠拢时,必然面临更为严峻的审评审批。NMPA、FDA等认证对于产品的市场准入非常重要。

据动脉网统计,在NMPA官方网站上以“穿戴式”、“可穿戴”、“ECG”、“腕式血压”、“臂式血压”等关键词进行搜索,排除认证到期续发认证的情况,找到部分企业的产品通过了认证。尽管如此,由于很多企业的产品因为名称没有使用以上关键字,或者采用了贴牌生产,表单会有遗漏(若发现遗漏,欢迎各位联系我们指正)。

除了Itamar Medical的一款睡眠呼吸暂停综合征测量仪外全部为国产器械。这其中大部分都是用于心电记录和血压监测,显示了目前这两个功能还是可穿戴设备医用领域最主要的用途之一。

数据来源于动脉橙数据库 华米在2018年通过了可穿戴动态心电记录仪的审评审批,但随着新功能的加入,华米或许还需对已有的功能进行更新。

 

第二个是数据安全问题,在首届AI创新大会上,华米没有提及这一问题及其解决方案,不过,通过了NMPA认证一定程度上说明了华米产品的安全性问题。

 

不过,随着数据管理规模的进一步上升,华米想要消除潜在的风险,进一步的安全投入必不可少,毕竟,数据安全是科技公司需要竞争的下一个核心技术领域。

下一步走向何方?

演讲的尾声,黄汪将话题转到了合作之中。 

其一是成立华米人工智能研究院,具体而言,华米科技副总裁汪孔桥将担任研究院院长,而著名人工智能研究专家、加州大学欧文分校教授、未来健康研究所创办人Ramesh Jain(拉米什.杰恩)将出任担任研究院首席顾问;中国科学技术大学校长助理、类脑智能技术及应用国家工程实验室主任吴枫,出任研究院专家委员会主席。 

目前,研究院已经建立了三个联合实验室,分别为和钟南山院士团队的腕部智能可穿戴联合实验室、和中国田径协会的田径运动联合实验室,以及和中科大先进技术研究院的脑机智能联合实验室。 

与云知声的合作是大会的另一个重点,这家专注于语音的AI独角兽已经在智能交互领域建立起深厚的壁垒。两家科大系企业的合作或许能够让可穿戴设备在语音交互领域开拓出一片新的天地。

接下来,便是全面走入大健康。 

如今的华米已通过自研智能可穿戴芯⽚、算法和传感器搭建起了完整的AI健康管理架构。未来,华⽶科技将以AI为技术支点,持续布局健康新基建,重构全球健康医疗产业。

华米的未来,值得期待。

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