华米年均4亿高研发带来可观回报 系统芯片血压核磁四箭齐发!
集微网报道(记者张轶群)7月13日,华米科技在合肥举办的Next Beat 2021大会上,发布了包括
新一代智能可穿戴芯片“黄山2S”、原生智能手表操作系统Zepp OS、30秒一键监测的Pump Beats血压引擎,以及极具创新性的便携式MRI核磁共振技术等四款创新产品和技术。
在今日发布会上,华米科技创始人、董事长兼CEO黄汪手持晶圆出场,似乎意在表明如今在供应紧张的情况下,华米的产能充足。而在今日发布的芯片、操作系统、血压、核磁等一些列技术成果背后,也是华米科技多年来的长期坚持持续高度研发投入的可观回报。
“近三年华米科技年均研发投入达到了4.1亿元,去年更高达5.38亿元。相当于一些新兴网络公司及IoT智能硬件公司的2-3倍。近年来,华米科技已经申请了1000多项专利,其中,发明专利接近一半、在美国的核心发明专利申请近100项;目前已授权的有550项。”黄汪在发布会上表示。
2020年,华米科技健康设备出货量达4570万台。今年一季度,华米自有品牌Amazfit、Zepp智能手表的出货量已经跻身全球前四(IDC数据)。截至2021年3月31日,智能健康设备全球总出货量超1亿7千万台。
发布会开场,黄汪首先对于华米科技为何造芯进行了解释。他表示,在华米科技创立的近8年时间里,从手环做到手表,发现可穿戴产品要担当的健康监测的功能任务越来越重,从一开始的简单记步,到后来的心率、血氧、睡眠等等一系列指标,这造成无论是手环还是手表的耗电越来越高。
“但是市场上并没有一颗芯片可以在一定程度上完成如此多的功能,而且还要保持很长的续航时间。因此所以作为一家可穿戴的领先企业,我们大家都希望在芯片领域进行探索。”黄汪说。
据黄汪介绍,华米科技从2015年起开始布局整个芯片行业的上下游,在2018年,华米科技和英特尔、西数一起投资了RISC-V生态里最令人瞩目的公司SiFive,该公司正是由发明RISC-V开源指令集的UC Berkeley师生创办;同时还投资了做出RISC-V生态里第一颗商业化八核处理器的公司GreenWave。
2019年9月,华米科技发布了自主研发的全球智能可穿戴领域第一颗人工智能芯片——黄山一号;2020年的6月,华米科技又更新迭代了性能和功耗更加优越的黄山二号。
昨晚,黄汪在个人公号发表文章《华米为何需要走一条XIN路?》。在回顾20多年创业历程时,黄汪表示,智能硬件多年来的发展路径大抵可大致分为两种:拿来主义和自主研发。
前者属于站在巨人肩膀之上,但越往后走越不容易。虽然能买芯片、用上系统,但实现芯片、系统百分百契合产品并充分的发挥其效用并不是特别容易。拿来主义在你带来便利的同时,也带来了隐形枷锁,是一把典型的双刃剑。
而后者对于可穿戴领域,一旦两者能够很好地磨合,自主权和想象空间也更大。但因需要对研发有长期、持续的投入和承诺,所以这也是一条少有人走的路,有资本、有底气、有信心坚持下来的也只有寥寥几家,华米科技就是这里面之一。
黄汪表示,多年来,华米科技坚持在研发上的高投入。近三年华米年均研发投入超4亿元,去年研发投入为5.38亿元。
“我看了最近上市的新兴网络公司和新一代智能硬件公司的财报,华米的研发投入是这一些企业的2-3倍。”黄汪说。
在前两代自研可穿戴芯片黄山1号和黄山2号的基础上,今日华米科技推出首款采用双核RISC-V架构的可穿戴人工智能处理器——黄山2S,实现了超强算力与超低功耗的完美结合。
据了解,该芯片可进行图形、UI操作等高负载计算,其中大核系统还集成了FPU,支持浮点运算。相比黄山2号,运算效能提升了18%;而运行功耗则降低56%,休眠功耗降低达93%,已达到国际领先水平,可24小时处理传感器数据,实现全天候生物数据连续监测,保证了可穿戴设备健康功能的稳定、持续运行。
值得注意的是,该芯片中还集成了一颗2.5D GPU。得益于此,黄山2S的图形加速性能比上一代提升达67%,可独立高效地处理图形相关指令,让操作系统运行更加流畅。此外,芯片搭载的卷积神经网络加速处理单元,可以迅速识别疾病类型;以房颤为例,其识别速度是纯软件计算的26倍。
华米科技联合发起人、硬件技术副总裁赵亚军表示,黄山2S已经在今年(2021年)3月流片成功,后续将成为第三代Amazfit智能手表的核心芯片之一。
目前,全球智能可穿戴产品的出货量已超过了8.2亿台。但搭载的主流操作系统,要么是基于手机系统魔改而来,对于可穿戴设备来说过于繁冗和复杂;要么是现成的嵌入式实时操作系统,更适用于工控设备和普通IoT物联网产品,使用者真实的体验太差。
针对上述弊端,本次大会上,华米科技推出了原生智能手表操作系统Zepp OS。华米科技联合创始人、全世界创新中心轮值总裁范美辉表示,该系统兼具轻盈、流畅、实用三大特性,基于“健康是智能可穿戴的核心价值”这一理念,并致力于打造成一个开放的健康管理平台。
轻盈是这一操作系统的显著特征。Zepp OS系统底层基于FreeRTOS微内核开源代码,与其它通用OS相比占用空间极小,系统包仅55MB,约为苹果watch OS的1/28,以及华米科技之前使用的Amazfit OS的1/10。从配置较低的单片机到高性能SoC,该系统都能完美兼容,适用于各类型的可穿戴产品。
基于轻盈的底层代码和各种功耗优化的手段,Zepp OS逐步提升了航时,以保证7x24小时连续的健康数据监测。Zepp OS运行功耗比起之前使用的Amazfit OS降低了65%,相比于运行Amazfit OS的智能手表2,Zepp OS所搭载的手表,续航时间提升了190%。
Zepp OS的另一大特点是流畅。系统内多数界面帧率可超过60fps,效果顺滑细腻;此外,系统内部还集成了150款表盘,包括了15款酷炫的动态表盘,从整体的视觉动效到代码实现均精心打磨。
Zepp OS还具有强大的IoT连接和网络功能。可实现智能家居控制、NFC门禁打卡、地铁公交支付等,尤其是健康类设备的连接如血压计、血糖仪等,而通过和GoPro合作未来还可实现在手表上控制GoPro运动相机的拍照。同时,系统还支持各类互联网云服务应用,例如网易云音乐、Alexa、悦跑圈等。
此外,Zepp OS在底层支持4G/5G连接和Wi-Fi连接,还集成了整套TCP/IP网络协议,这在某种程度上预示着在搭载eSIM的智能手表上,可以不通过手机直接连接云端,方便用户在遇到紧急状况时进行呼救。
对于开发者而言,Zepp OS上还配置了一款友好易用的手表JS小程序框架——Zeus Mini-Program Framework,方便开发者以较低门槛开发手表小程序。后续还将开放同样易用的图形化开发环境用于表盘设计,甚至个人用户都能轻松设计个性表盘。
同时,华米科技还同合作伙伴奇梦者和云知声一起,深度优化了离线语音,方便用户在手表上使用;除中英文外,系统还支持德语和西班牙语,可以覆盖更多地区的用户。
Zepp OS还集成了强大的AI算法,可以精准的测量心率、血氧等人体生物数据和多种运动指标。加之前述的7x24小时连续健康数据监测、强大的健康设备连接、紧急状况直连云端呼救、友好的第三方健康小程序开发支持等,Zepp OS已经不仅是一个驱动硬件的智能手表操作系统,更是一个开放的健康管理平台。
根据2020年《中国心血管健康与疾病报告》推算,中国高血压病患者多达2.45亿,其中成年人患病率为23.2%;近年来,每年与高血压有关的死亡人数高达200万。
心血管健康一直也是华米科技关注的重点领域,经过长达5年多的艰苦攻关,华米科技在大会上宣布,成功研发出PumpBeats血压监测引擎,搭载该引擎的智能手表,可实现30秒一键测量血压,在无创、无袖带血压测量技术领域跨出了重要一步。
为验证该引擎的准确性,华米科技与北京大学第一医院共同展开临床实验。从今年4月启动,到目前为止,已完成了第一阶段实验,27例高血压病例,共分析了354条数据,其中多数为心脏搭桥等重症患者,血压在同一天内波动性可高达60毫米汞柱,情况异常复杂。通过与标准电子血压计测量值做对比,PumpBeats血压监测引擎的平均绝对偏差,收缩压低于5.14毫米汞柱,舒张压低于4.88毫米汞柱,充分验证了该技术的可靠性。
华米科技算法技术副总裁、AI研究院院长汪孔桥透露,PumpBeats血压监测引擎将会在今年第四季度正式面世。后续华米科技还将继续推进24小时连续血压监测,实现夜间睡眠监测与被动血压监测的完美结合,并期望通过智能手表的长时间监测,探索出一条筛查隐匿性高血压的新途径。
据介绍,华米科技目前还同国内外顶尖的医院和科研院所开展了多项合作,在疾病预警、康复和健康管理方面做了一系列深入研究;包括与北大第一医院合作进行的“使用可智能穿戴设备对房颤射频消融术后进行随访管理”、与广医一附院钟南山院士团队的“可穿戴设备在慢性阻塞性肺部管理中的应用”、与挪威科技大学的“可穿戴设备在卒中患者康复中的应用”等,目前都在稳步推进之中。
“如果有一天,核磁设备能像当年PC一样走向千家万户,那么我们的很多疾病比如肿瘤,就能提早发现及时治疗,这一直都是我们的梦想”。大会最后,黄汪揭晓了华米科技在医疗技术领域的最新探索——投资和推动全球便携式MRI技术研发。
黄汪介绍,为实现这项技术,华米科技先后在全球投资了Hyperfine和Promaxo两家顶尖的新一代MRI公司,而且专门在国内投资了一个独立团队来贴近中国用户需求。
传统的大型医用MRI是成本高昂的庞然大物,重量一般高达10-13吨。与之相比,该便携式MRI体型堪称“袖珍”,其高度仅1.5米、占地面积不足2平方米、重量小于0.8吨、平均功耗小于1KW,而且不需要屏蔽房。
传统MRI往往“一机难求”,患者需要长时间排队预约。对此,黄汪表示,一旦便携式MRI能够普及,“我们将不再需要一个温度、湿度、磁场都严控的机房,它可以放在普通门诊甚至广大的城镇医院、乡村诊所使用,甚至还可以跟手术相结合,进行可视化引导,可以有效缓解MRI资源紧张、使用场景受限的问题。”
对比传统的高磁场MRI,便携式MRI可以在信噪比相差300倍的情况下,实现高质量成像,能够具备体内病变的初步筛查作用,并针对主要临床应用(如癌症,中风诊断等)进行了针对性地优化。
此外,该项目实现了一系列技术创新。如在材料上,设备使用的钐钴稀土材料,能够克服温度对成像质量的影响,这种稀土材料多用于军事上的导弹舵机等精密电磁应用;团队还研发了一种特殊线圈结构的超材料,可帮助有效改善成像质量。
而在软件方面,设备内部还嵌入了一整套AI算法,能够迅速出图;解决伪影问题,提高成像质量;还能够最终靠深度学习,持续优化迭代,越用越准。目前,该智能算法在Facebook的FASTMRI项目的国际竞赛里面,已经取得了成像质量全球第三名的好成绩。(校对/Humphrey)
我国迈进光子时代“换道超车”的战略机遇期 国内首份《光子产业高质量发展白皮书》正式对外发布