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模组化设备 点燃硬体无限可能性
下世代手机设计 一切由你决定

【作者: 丁于珊】2015年01月08日 星期四

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当智慧手机硬体效能发展到极致之后,

手机品牌大厂还能端出什么样的新菜来吸引消费者的目光?

对此,Google将赌注押在模组化手机上,

将选择的自主权交还给消费者,让消费者自行决定手机的功能。


过去,用户自行选购零件、依照喜好组装电脑的风气盛行已久,但是这样的习惯到了智慧手机、穿戴式装置等行动装置上时,因技术、尺寸等因素的限制之下,成为看似不太可能实现的梦想。


不过近来随着3D列印、开放硬体等风潮兴起,不仅降低硬体制造门槛,也促使个人主义抬头,少量客制化更成为未来的趋势。为了让用户能够更容易、快速地组装,拼出自己的个人化设备,模组化设计是必然的条件,这样的发展让市场从原本普遍不看好的状态开始有了转变,也吸引了科技大厂及新创团队的投入。


苹果专利布局模组化手表

这点由苹果日前推出的Apple Watch也可见端倪,虽Apple Watch仍不像其他模组化设备可让用户自由搭配功能或规格,但已能让用户选择不同的尺寸及颜色,而最大的卖点在于可简易地更换多样式的表带,且拥有数百种不同的表面可供选择,苹果在官网上写着”人人都能找到最自己的Apple Watch”,也曾表示Apple Watch是他们做出的最个人化装置。



图一 : Apple Watch最大的卖点在于可简易地更换多样式的表带,且拥有数百种不同的表面,而苹果最终的目标是要让用户可以自由搭配不同功能的组件。
图一 : Apple Watch最大的卖点在于可简易地更换多样式的表带,且拥有数百种不同的表面,而苹果最终的目标是要让用户可以自由搭配不同功能的组件。

不过苹果最终的目标似乎也是要让用户可以自由搭配不同功能的元件,今年七月,美国专利与商标局一份专利文件中描述了关于苹果智慧手表的设计,其中一项就是透过模组化设计将感测元件放置表带内,不仅可减少表面本身的内部空间,用户也可根据不同需求选择不同感测元件的表带。


苹果希望藉由这样的设计让装置能够既轻薄又拥有最好的功能,而非试图将所有的东西丢给所有的用户,同时苹果也认为这将有助于装置的销售。尽管在这次推出的Apple Watch中还未能做到这样的设计,却也显见苹果对于模组化装置的兴趣。


Project Ara掀起手机革命

除了苹果之外,Google的Project Ara可说是众所皆知的模组化手机,目前位于波士顿的NK Labs已经成功打造出原型机Spiral 1,在Google日前发布一段关于Project Ara的影片当中,首席工程师Newburg已经成功启动名为Dubbed Spiral 1的模组化手机。



图二 : Google的Project Ara掀起手机革命,让人们重新思考手机的设计。(Source:DROID-LIFE)
图二 : Google的Project Ara掀起手机革命,让人们重新思考手机的设计。(Source:DROID-LIFE)

Newburg将Spiral 1接上外部电源,并且成功的将手机开机,显现出Android画面,此外Newburg还播放了一段影片且使用了一款应用程式,这款应用程式让用户可以控制电永久磁铁,因此不须关机就能更换手机上的模组。而在Google公布的这段影片当中, Project Ara主管Paul Eremenko表示,「让元件运行在一个内部网路内,而不仅仅是将一切都连结到CPU,这是手机的创举。」


参与Project Ara研发的New Deal Design创始人Gadi Amit指出,在与Project Ara研发团队合作的过程中,他们摸索了各种模组化的方式,例如将部分可更换的零件隐藏,不过最终他们采取了最有野心的方式,就是现在大家所看到的Spiral 1 ,将所有元件如电池、处理器等以模组化的设计呈现,让每个功能单独存在,这些模组化元件将会被放置到一个框架(endoskeleton)上,此框架有不同的尺寸(Google目前宣布Project Ara会有三种不同尺寸的框架),模组可以任意在这些尺寸间组合。



图三 : Project Ara会有三种不同尺寸的框架,模块可以任意在这些尺寸间组合。
图三 : Project Ara会有三种不同尺寸的框架,模块可以任意在这些尺寸间组合。

而这些模组最后都会直接与中央的电子板连接,因此这些模组化元件不必担心受到周围模组的影响,另一方面,厂商也可以更专注的研发自己的模组化元件,不必考虑与其他模组连结性的问题。 Gadi Amit表示,由于是采用磁力连结的方式,让用户可以方便的更换不同的模组,这样的灵活性将会让人们重新思考手机的设计。


Project Ara的高度灵活性也创造了两个极端的市场,根据用户不同的选择与搭配,Project Ara的价格范围从50美元到500美元皆有,Google也计画在明年推出一款50美元的Gray phone。


同时Google宣布将会在明年1月14日举行第二次的Project Ara开发者大会,届时重点将会放在模组开发套件上,而第二代版本Spiral 2也计画将会在那时推出,NK Labs透漏,Spiral 2将会让模组制造商有更多的发挥空间,这也意味着,Project Ara所带来的下一波革命将会比现在所见更为强大。


模组化概念吸引大厂出手

不过事实上,模组化设计的想法并不是新概念,在过去的案例也不少,例如2011年Handspring的Visor掌上型电脑、2008年以色列新创公司Modu手机、2013年一位荷兰学生Dave Hakkens提出Phonebloks模组化手机的想法等。


Dave Hakkens提出模组化手机的想法来自于日益增加的电子垃圾,在智慧手机制造商对于新产品的规划以及越来越短的产品生命周期,让电子垃圾成为全球性的问题,为了解决这样的问题,Dave Hakkens提出Phonebloks,让用户可以简易的更改自己的设备,减少装置被丢弃数量。



图四 : 模块化设备降低了用户对于拥有个人化硬设备的技术门坎,也让用户有更多的自主权,而这正是许多手机制造商所忽略的消费者需求。
图四 : 模块化设备降低了用户对于拥有个人化硬设备的技术门坎,也让用户有更多的自主权,而这正是许多手机制造商所忽略的消费者需求。

尽管这些产品或概念大多没有引起太多的关注,但其中,Modu的专利后来被Google买下,Phonebloks研发团队则在Motorola的支援之下,继续进行研发,当2012年Google并购Motorola后,Google没有放弃此计画的研发,而是将Project Ara交由ATAP(Advanced Technology And Projects)部门继续研,并预计在2015年第二季进入群众募资阶段。



图五 : Phonebloks让用户可以简易的更改自己的设备,减少装置被丢弃数量。
图五 : Phonebloks让用户可以简易的更改自己的设备,减少装置被丢弃数量。

由此可见,这些科技大厂依然看好模组化装置的概念,IDC研究经理颜兰欣指出,模组化设备降低了用户对于拥有个人化硬体设备的技术门槛,也让用户有更多的自主权,而这正是许多手机制造商所忽略的消费者需求。根据一项市调报告指出,许多用户很乐意看到模组化手机问世,因为他们对于以较不重要的功能来交换更多更重要的功能极为感兴趣。


此外,模组化手机也被认为在发展中国家具备极大的市场发展潜力,因为消费者可以用低廉的价格购买基础功能的手机,然后再在他们负担的起价格时,逐步添加其他功能于手机上。



图六 : 在Google及Phonebloks之后,中兴也在2014年的CES中宣布开发模块化手机ECO-MOBIUS。
图六 : 在Google及Phonebloks之后,中兴也在2014年的CES中宣布开发模块化手机ECO-MOBIUS。

新创团队现身模组化设备

除了Google、Apple等科技大厂之外,包含一些新创团队也正在实现模组化设备的愿景,例如智慧手环Atomwear、3D印表机FLUX都让用户可依照自己的需求,自行拆换各种模组化功能,另外如MetaWear、Printoo最大特点则是让开发者可在短时间内开发出个人化的装置,而这些产品也都曾在Kickstarter成功达到集资目标。另外,还有与Project Ara概念类似的Vsenn是新加入模组化手机市场的竞争者。


FLUX

FLUX由台湾团队所开发,相较于传统3D印表机,FLUX让3D列印的使用范围更广泛,开发团队将喷嘴模组化,目前可提供3D列印、雷射雕刻和3D扫描三种功能。下一步则准备让用户可自行选择列印物品的材质,除了能够用来列印陶瓷、金属黏土、食物以外,另外也包含更换其他功能电路绘制、电子零件排列、机械绘图,甚至是咖啡拉花也能够印制。



图七 : FLUX将喷嘴模块化,可提供3D打印、雷射雕刻和3D扫描三种功能。(Source:Kickstarter)
图七 : FLUX将喷嘴模块化,可提供3D打印、雷射雕刻和3D扫描三种功能。(Source:Kickstarter)

Vsenn

新创团队Vsenn虽目前还未有实际产品,但也引起市场的关注,研发团队来自曾参与Nokia Android X的主管。根据Vsenn官网上的介绍,他们将做出一款采用4.7 吋1080p萤幕的模组化手机,和Project Ara及Phonebloks概念一样,Vsenn同样允许用户可更换元件来创造出个人化手机,不过更换项目仅有相机、电池和处理器/RAM。


不同的是,Vsenn强调其安全性,在手机上的数据使用了三层加密保护,并且提供免费的VPN和安全的云端服务,也保证四年内都会提供软体更新,以确保手机能够进行优化,且运行快速。 Vsenn表示,一场智慧手机的革命即将来临,而他们的使命就是透过模组化及可升级的硬体,让每个人都能创造出自己的完美手机。


Atomwear

Atomwear则是由中国一家设备制造商Giayee提出的概念,在Kickstarter的介绍页面上,Giayee将Atomwear定义为一个给DIY玩家的微型、模组化、开放原始码的低功耗蓝牙可穿戴式装置。



图八 : Atomwear则是由中国一家设备制造商Giayee提出的模块化智能手环概念。(Source:Kickstarter)
图八 : Atomwear则是由中国一家设备制造商Giayee提出的模块化智能手环概念。(Source:Kickstarter)

Atomwear采用的是北欧无线RF厂商Nordic低功耗蓝牙晶片,具备许多微小尺寸的模组,每个模组可执行一到两种功能,将其组装在一起即能够创造出各式各样的产品,而这些模组的功能包含加速度感测器、温湿度感测器、计步器、动作感测器、OLED显示器、BLE MCU、电池等,其他功能还包括手势辨别、海拔高度感测、HID输入等,开发团队表示,未来也将持续添加更多的功能。


Atomwear标榜简单易用,将用户DIY的项目提升到了一个新的水平,即使不是电子工程师、程式开发者等专业人员,也可以使用Atomwear的开发工具包自行做出自己的智慧手环。



图九 : Atomwear的制作过程非常简单,在FPC(软性印刷电路板)基板上有六个插槽,用来连接各个不同功能的模块。(Source:Kickstarter)
图九 : Atomwear的制作过程非常简单,在FPC(软性印刷电路板)基板上有六个插槽,用来连接各个不同功能的模块。(Source:Kickstarter)

Atomwear的制作过程非常简单,在FPC(软性印刷电路板)基板上有六个插槽,用来连接各个不同功能的模组,除了电源以及BLE MCU是开发团队认为不可缺少的两个模组之外,剩下的四个插槽用户可依照需求选择不同的模组组合。 Giayee表示,他们的主要目标是要加速开发周期。



图十 : 用户可依照需求选择不同的模块组合Atomwear手环。(Source:Kickstarter)
图十 : 用户可依照需求选择不同的模块组合Atomwear手环。(Source:Kickstarter)

因此,要做出一个智慧手环,用户需要的仅仅只是把Atomwear的软性印刷电路板组装起来,并且将它们变成一个橡胶手环。 Atomwear另一特色是一个完全开源的硬体产品,用户除了能够下载到硬体设计档案(设计图、电路板设计等),也可以在Github找到开放原始码。


结论

然而,尽管模组化设备具有许多优势,但仍有其问题所在,Paul Eremenko就曾指出,相较于市面上的手机,Project Ara手机的性能可能减少25%。除此之外,在功耗方面,也可能牺牲了电池续航力,为此用户可能必须多带几块电池模组,其它还包含作业系统及模组间的相容性、软硬体更新等问题。


不过Gadi Amit认为,模组化设备本身就是一个值得追求的项目,他表示,过去这么长一段时间整个行业都在追随苹果的脚步,现在Project Ara代表的是一个新的机会,为智慧手机带来一个全新的方向。因此,虽在发展仍有诸多限制,模组化设备或许能够改变电子产业的生态链,并带来更多创新创意的可能性。


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