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谷歌是如何靠着模块化重新定义手机的?

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2016-07-13 01:21:51

金龙

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谷歌是如何靠着模块化重新定义手机的?

在 网上第一次看到谷歌模块化手机相关信息的时候,我脑海里能呈现的是这样几个词汇:惊讶、科幻、疯狂、概念手机、魔方。而且,这还真不是实验室里一群天才们 的概念化产品,它就要来到我们面前:明年第一季度这个产品就要上市。这会不会是一个重新定义手机结构、功能,改变手机研发、生产、消费等诸多环节的东西? 用现在流行的语言说,是THE? NEXT BIG THING 吗?谷歌是憋了大招吗?

一款新手机的诞生

得到结论之前,有必要简洁而啰嗦地回顾我们现在的手机是如何出来的。

先是设计,科技一点叫法也叫研发。 包括工业设计,设计手机的大致尺寸、材质、外观;结构设计,确定手机的结构定义,设计主框架、前壳、保护壳、后壳;硬件设计,设计电路、元器件;软件设 计,裁减操作系统,和硬件适配,设计ui等。这几个设计环节是交叉的,相互之间要沟通,关联度也比较大,工业设计要考虑结构的可行性,结构设计要考虑硬件 的性能和尺寸等。

设计好了,就生产吧。开模、采购元器件、送到代工厂,代工厂通过机器和人,经过贴片、组装、刷系统、检测、装盒等工序,手机就快到我们面前了。以上过程只是说起来简化,实际流程及其复杂繁琐,而且整个过程周期很长。

剩下的过程我们就能直接感受到了。在某会议中心,媒体、粉丝云集,某手机公司的一号人物穿着牛仔裤、T恤,站在大屏幕前。他开始演讲: “我们今天要发布一款音乐播放机,”台下一片寂静。他又说:“我们还要发布一款视频播放器、游戏机、电话,高清相机,” 台下开始有骚动声音了,有些人其实知道是什么东西,或者感觉到了。他声音提高了八度:“不,它们其实是一款设备,iHandSet 7 !”? 大屏幕点亮,展示的是一款智能手机;观众们于是起立、鼓掌、尖叫。

剩下的事情也都类似:去三里屯排队,去网上预订,去BestBuy ?去买就是了。一切都是这样,这个厂商下回推出新款手机,也是这路子,别的厂商发布新品上也是这路子。 再来一次设计、生产、检测、PPT演讲,然后大家起立、鼓掌,再然后抢购的过程。

我们习惯这些,一切看起来都顺理成章,而且也都不错。但是,这里是有问题的,不够好,或者说,本来,手机会有更好的方式来到我们消费者面前。

频繁更换手机太浪费

前几天回忆一下,除了目前使用的这部手机,我发现我还有四部手机(为避免嫌疑,我不提手机品牌)。第一部,安卓1.6 系统,开机没任何问题,但内存少,操作系统版本太低,现在好多软件运行不了。手机除了不能用没任何问题(似乎是废话)。第二部,屏幕不亮了,没去检查,十 有八九是屏幕排线坏了,但其它器件完好的概率是99%。另外两部不啰嗦了,无非是内存太小或版本太低或某个元器件坏了,而大部分元器件完好就无法使用。

这确实令人心烦,这也太浪费了吧。送给回收旧手机的,人家只给20元,屏幕不亮的还不要。手上使用的这部估计也快了,也没坏,好着呢,但不支持4G,我要换 4G手机,这一部看来是我第五部除了不能用之外基本完好的手机。那多完好的处理器、内存、摄像头、基带芯片等等成为电子垃圾去污染环境。仔细一想,这很不 讲道理。这就好比我买一套服装,你要把内衣、衬衣、皮鞋、西裤、领带、帽子等统统给我,不能搭配组合不说,明明只是袜子坏了个洞,我就得重新买一套内衣皮 鞋、西裤、领带……..这就好比你想穿秋裤,你只能等明年的发布的iDress8套装才会有秋裤的配置,并且那套iDress8里的皮鞋一定得有一付防臭 鞋垫,西服是双排扣的。

问题出在哪里呢?

第一点,虽有以小人之心度君子之腹的嫌疑,但我认为是手机厂商及相关利益链伙伴上有意无意所为,九个月换一次手机,可以多赚。设计师有活了,芯片可以多卖,模具要多开等。当然,或许大家习惯这样了,也没有更好的方式嘛。

第二点,实际是出问题的重要原因,那就是目前手机的结构。

用谷歌该项目负责人Eremenko的话说就是:手机是他目前看到的结构最奇特的设备。怎么奇特了?确实奇特,而且有些变态,那就是除了SIM卡、SD卡、 电池之外,其它所有的器件都要焊接到板子上,甚至电池也要内置直接连到主板上(现在这样手机越来越多),SD卡直接不用(iPhone一直如此)。而且, 焊在板子上的设备几乎都要和主处理器直接相连。即便智能手机是搞电脑那帮人鼓捣出来,出现这样的结构也不可理喻。

PC 机足够经典,但也有USB 接口,显示器、鼠标、键盘、移动硬盘,蓝牙等大量设备可插拔,汽车,飞机及其它很多工业领域用的总线如CAN、I2C就更不用说了。其实主处理器和其它很 多设备(如大量的传感器)完全可以以优雅的方式连到总线上,每个设备即是一个独立的器件 ,相互之间也可以协调工作。主处理器只是和其它设备平行的工作单元。谷歌模块化手机是从根本上重新定义了目前手机结构,或者说,定义了一种更合理的结构。 有了这样的结构,更换模块,减少浪费,更加个性化等问题的解决就水到渠成。

手机还能是什么样子?

除了更大的屏幕、更好的摄像头、更多核的处理器、超薄的外观、金属边框等,好像也没有其它文章可做。嗯,雾霾是个问题,所以全中国的手机厂商等着合适的雾霾传感器出来内置到下一代手机里面。但这些只能是小CASE,小打小闹,可以有大事情。

Project Ara项目主管Paul Eremenko举了个例子,一种血糖传感器模块,手指在这个模块上一按,该手指主人的血糖数据就显示出来了。这个不是科幻,是目前在谷歌模块化手机已经 可以用的模块了。正如Eremenko 所说:世界上已经有很多这种强大、实用的传感器,以前这种传感器缺乏应用场景,所以没有机会走到我们面前。

广义的互联网,除了我们现在PC、手机、平板、电视所连接的网络之外,还有一张更大的网络:物联网,就是大量的传感器连接而成的网络。但物联网发展的关键之一,就是大量的传感器要有合适的应用场景。

传感器本身能工作,但必须有应用载体。传感器过SPI、 UART 接口接到单片机,单片机处理数据,经由数传模块,通过串口、GPRS、蓝牙、WIFI等发到工控机、PC机或网络上。这十几年大家一直这样做,电子系的本 科毕业设计、博士生毕业论文、物联网研究所的专家一直这样干。但从手机本身的强大计算和网络功能、手机的移动性和普及程度层面来考虑,手机更适合成为传感 感器的载体,是“天然”的载体。事实上,你我的手机里已经有了大量传感器,运动传感器、光线传感器、陀螺仪等。摄像头、送话器、听筒、GPS等等也可以叫 传感器。传感器感知外部世界,数据处理、联网之类的事情,交给手机主机,通过全球几十亿部智能手机,庞大有效的传感器网络形成,这就是传说中的物联网。

所说的传感器应用场景,除了指载体之外,还有最关键一点,那就是传感器需要协同工作,比如气压、温湿度、二氧化碳等更各种传感器要协同工作,甚至要和GPS 结合,这样得出的数据才更准确,更有意义。谷歌模块化手机可以更换8个模块,并不只是从结构设计上化整为零游戏,而是考虑到了个性化、时间点、传感器之间 协同工作以及应用场景等多维度动态需求的结构体系。

目前的手机结构,生产流程不会支持这种需求。原因很简单,例如, 手机本来是可以有1000种元器件可以用的(考虑到生产厂家、型号、类别、精度等,数量更巨大),在这1000中选出128种,理论上的方案是天文数字, 给到你手中的只是巨大排列组合方案中的一个,这一个适合你的概率理论上接近于0,但只能如此,你要一个小功能就只能等着下一代手机发布,而且不一定有。你 想换个袜子,可以,但对不起,你得把帽子、手套、西服全换了。

手机需要那么多模块吗?

需要,前提是有,而且方便实用,这正是谷歌模块化手机正在干的事情。 更好的声卡、图形处理器、外出拍照用更强的摄像头模块,这些经典的应用场景总有需求,这类模块很快就有,技术上没任何问题。Eremenko说的血糖检测模块,毫无疑问是全世界几亿糖尿患者的福音。

一个集成超生波传感器和化学产传感器的模块插到手机里,然后你去餐厅吃饭,对着菜一扫,手指蘸点菜汤往传感器表面一涂….之后,菜的成分、肉的品质、瘦肉精含量、地沟油疑似指数等数据一目了然。这类模块总有用吧?给这家餐厅好评或差评更客观,有据可依。

这样的应用很多,只要有那个框架。你可以想象一下,移动医疗,环境监测,体感游戏……很多。

谷歌模块化手机面临的问题

客观说,谷歌的模块化手机这一步步子迈得太大,技术问题很多。但我认为谷歌有能力解决技术上的障碍,至少目前几个问题解决得不错。

模块更换,甚至大部分模块(除了主处理器,电池,屏幕)都可以插拔和即插即用,这个看起来很难,其实不难。只要改变手机的总线结构即可。不说汽车等设备,就 是pc机,热插拔个外置硬盘、蓝牙模块、手机,音响等一大堆设备也不用关机。操作系统层面支持这个也不会有难度,谷歌就是干这个的。

结构问题。 用磁铁连接很是牢固,没有30牛顿的力你是无法达到“轻轻一挥手,撒落一地凄惨花瓣”的境界。再说,等这个产品问世,我们的珠三角地区一定会有大批外观精美,做工结实的保护壳品、皮套之类的东西。

模块那里搞到?谷歌有模块商店有卖。也可以在你家楼下的3D打印店打印。价格也不贵,带血压检测,脂肪密度检测,油性皮肤检测,地沟油检测,还有个16G存 储卡,五合一模块,199块人民币,如何?你还犹豫的话,那还可以把你的照片和签名打印在模块的背部,这是世界上唯一的属于你的模块啊,你总该动心了吧?

电池是个问题,谷歌也说会比普通手机多耗电25%,对这个产品吐嘈的人也多拿电池说事。其实不是个事,其一,你可以加多个电池模块,其次,每个模块就是一个 独立的处理单元,这些模块在很低的功耗下就可以工作,有一个好的计算、睡眠、唤醒、通知机制,实际上这种总线结构法反而更省电。目前就有Sensor Hub方案,传感器连到sensor hub上再由主处理器处理,要比传统的直接把传感器连到处理器上节电90%,谷歌至少用类似的方法业能达到这样的效果。

真正的难度在哪里?? 这个产品对现有手机设计、生产、流通、专利乃至到检测、入网许可制度的革命,别的不说,您觉得这东西在中国能搬下入网许可证吗?高通会高兴吗?本来,高通除了买给手机厂商芯片赚钱,还能收取手机总价x% 的专利费呢。以后这钱向谁收?

谷歌把手机变成一个新的手持设备

谷歌模块化手机从理论到实现上都是革命产性品,重新定义了手机,包括手机的结构设计、硬件设计、工业设计、功能定义等诸多环节和方面。

不需要设计了,工业设计、硬件设计、结构设计、模具制造等环节直接省略。生产也很简单,谷歌已经生产好三个尺寸的骨架,模块可以用3D打印机打印出来,即可批量大规模快速打印,也可以按照每个客户自己的需求个性化打印。

我觉得谷歌模块化手机还真不是那帮天才们的神来之笔,而是基于对手机的理解,是蓄谋已久、瓜熟蒂落、水到渠成的产物。 Android 操作系统从出问世的那天起就内置了对传感器支持,到Android 2.3版本的时候已经支持11种传感器。

2007 年,Google牵手34间手机制造商、软件开发商、电信运营商和芯片制造商一同组建的开放手机联盟OHA(Open Handset Alliance), 把所谓的手机定义为Handset而不是Phone, Handset 理解为手持装置,相对于电话,这个名称对该类设备的理解要跟更有内涵深刻和准确;电话只是一个通话的装置,只是这个设备的一个子集。

三百多万年之前,我们的祖先猿类树上跳下来,直立行走,他们就只要一条路可以进化,那就是成为这个自然界的主宰。因为他直立行走,解放了双手。他用的第一个 手持设备就是石头,然后他把这个设备变成了兵器、饭碗、钻木取火的工具。今天,谷歌又把手机变成一个新的手持设备,这个设备除了让我们相互联系之外,还让 我们通过传感器感知和认识这个世界认识。这会是什么样的产品我们不需要太多系想象就可以得出结论;而最令人心动的,这个时间点就在眼前。即便是暂时的不成 熟,也是给了手机一个准确的定义,指引了手机,严格说是HandSet设备的发展方向。

 

原文来自:虎嗅

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