AI 硬件创业者应该看看世界第一款智好手环的出身故事

原题｜ENGINEERING THE FIRST FITBIT: THE INSIDE STORY

来源｜https://spectrum.ieee.org/fitbit

整理｜靖宇

编者按：

从 rabbit r1、AI Pin再到现在蜂拥而上的 AI 眼镜、项链和儿童玩偶，AI 大模型再次掀起了一股智能硬件的创业浪潮。
每个人都在为一个「AI 时期的新 iPhone」的头衔，而努力向前。

但是，硬件创业路何其困难？

我们或容许以回过分，看看在移动互联网兴起之时，Apple Watch 的鼻祖——Fitbit 是如何从零到一，打造出一个智好手环市场和品牌的？

在 IEEE 这篇宣布中，详细地复盘了 Fitbit 两位创始人，如何从 idea 脑力激荡、原型机打磨、技能和硬件选型，再到供应链生产制造的产品出身的全过程。

而他们的履历，相信依然能给现在的硬件创业者，带来很多启示和履历。

那 2006 年 12 月。
29 岁的企业家詹姆斯帕克刚刚购买了一套 Wii 游戏系统。
游戏系统包括 Wii Nunchuk，这是一款售价 29 美元的手持掌握器，带有运动传感器，可让游戏玩家通过移动身体进行互动，例如挥棒击打棒球，或者与虚拟伙伴拳击。

帕克开始痴迷于他的 Wii。

「我是个科技迷，」他说，「任何拿着那把双节棍的人都会着迷于它的事情事理。
这是我第一次看到加速度计如此引人瞩目的消费者用场。
」

但过了一段韶光，帕克创造了 Wii 的一个毛病：它确实能让你动起来，但却把你困在了客厅里。
他想，如果你能把 Wii 的酷炫之处用在一件能让你走出家门的小玩意上，那会若何呢？

「那是一个顿悟时候，」帕克说。
他的想法便是 Fitbit，一款活动追踪器，自 2009 年底第一代产品上市以来，销量已超过 1.36 亿台。

但回到那个「顿悟时候」。
帕克迅速打电话给他的朋友兼同事埃里克弗里德曼。
2002 年，两人都是打算机科学家，他们创办了一家名为 HeyPix 的照片共享公司，2005 年他们将其出售给 CNET。
2006 年他们仍在 CNET 事情，但当时正是考虑做点不同事情的好机遇。

弗里德曼很欣赏帕克的想法。

Fitbit 两位创始人詹姆斯帕克（左）和埃里克弗里德曼在 2009 年第一次发布产品时的合影｜图片来源：NYT

「我母亲是个生动的步辇儿者，」弗里德曼说。
「她有一个步辇儿小组，总是随身带着一个计步器。
我父亲从事老年人和残疾人增强工程（赞助技能）事情。
我们以前玩过加速度计技能。
以是它急速就故意义了。
我们只须要改进它。
」

两人离开了 CNET，并于 2007 年 4 月成立了这家初创公司，帕克担当首席实行官，弗里德曼担当首席技能官。
帕克和弗里德曼并没有试图制造第一个计步器——机器计步器可以追溯到 20 世纪 60 年代。

他们也不是第一个智能活动追踪器的发明者——医疗设备制造商 BodyMedia 早在 1999 年就将加速度计和其他传感器一起放在了用于丈量卡路里燃烧的臂带中。

第一代 Fitbit 被人夹在裤袋阁下｜图片来源：NYT

而且帕克和弗里德曼并不是第一个将智能消费者追踪器推向市场的。
2006 年，耐克曾与苹果互助推出了针对跑步者的 Nike+，这是一款运动追踪系统，须要分外的鞋子和一个插入 iPod 的吸收器。

当帕克想到要把健身从客厅中转移出来时，他并没故意识到这些，但两人很快就做了研究，弄清楚了他们想做什么和不想做什么。

「我们不想创造一款昂贵的、针对运动员的产品，」他说，「或者一款屈曲且与软件无关的产品。
我们想要一款能够供应社交联系的产品，就像照片分享那样。
」

这种设备必须佩戴一整天都很舒适、易于利用、无缝上传数据以便追踪数据并与朋友分享，并且险些不须要充电。
这并非是一个大略的哀求组合。

帕克说：「事情越大略，设计得越好就越困难。
」

电子宠物和 Bra

第一个设计决定是最主要的。
他们希望人们把这个可穿着设备戴在身体的哪个部位？他们不会哀求人们购买分外的鞋子，比如 Nike+，或者在上臂戴一条厚厚的带子，比如 BodyMedia 的追踪器。

他们聘请了 NewDealDesign 来办理个中的一些细节问题。

NewDealDesign 总裁兼首席设计师 Gadi Amit 表示：「在最初两周内，经由与 Eric 和 James 的多次谈论，我们决定将该项目面向女性。
这一决定是形状设计的驱出发分。
」

「我们想从人们熟习的东西开始，」帕克说，「人们每每把计步器夹在腰带上。
」因此，夹式设备很故意义。
但女性常日不系腰带。

阿米特回顾说，为了实现这一功能，这种夹式装置必须包含一块大约 2.5 x 2.5 厘米的印刷电路板。
当团队决定将电子设备和电池分开时，他们取得了重大打破，而大多数设备都是将电子设备和电池堆叠在一起的。

「通过这样做，并轻微拉长一点，我们创造女性可以把它放在任何地方，」阿米特说。
「许多人会把它放在胸罩里，以是我们将设计目标定在胸罩前部，购买了几十件胸罩进行测试。
」

为女性设计的决定也影响了整体外不雅观，正如 Amit 所说，「用户界面更加低调」。
他们将低分辨率单色 OLED 显示屏隐蔽在连续的塑料盖后面，显示屏仅在您哀求时亮起。
这一选择有助于使设备具有令人印象深刻的电池寿命。

最早的 Fitbit 用一朵小花作为图案让人想起电子宠物｜图片来源：NEWDEALDESIGN

他们还想出了用花朵作为进度指示器的点子——帕克说，这一灵感来自 20 世纪 90 年代末最盛行的玩具之一——电子宠物。
「以是我们设计了一朵动画小花，它会根据你的生动程度缩小或变大，」帕克阐明道。

在对掌握进行多次谈论之后，该团队决定只给第一代 Fitbit 增加一个按钮。

一半是工程技能，一半是黑邪术

帕克和弗里德曼对电子学的理解足以让他们制作出一个粗糙的原型，「将电子器件塞进一个用切碎的喷鼻香脂木制成的盒子里，」帕克说。
但他们也知道，他们须要聘请一位真正的电气工程师来开拓硬件。

幸运的是，他们知道该给谁打电话。

弗里德曼的父亲马克多年来一贯致力于开拓一种用于养老院的设备，用于远程监控卧床病人的位置。
马克的互助伙伴是电子工程师兰迪卡西奥拉，他目前是莫尔伍德设计实验室的总裁。

埃里克打电话给他的父亲，见告他他和帕克设想的小玩意，并讯问他和卡西奥拉是否可以制作一个原型。

「马克和我想先做一个快速原型，这样他们就可以从中获取传感器数据，并用它来开拓软件。
然后他们就去亚洲，在那里把它做成微型产品，」卡西奥拉回顾道。
「但一次修正又引出了另一次修正。
」卡西奥拉终极险些全职从事 Fitbits 的电路设计事情，直到该公司被谷歌收购，该交易于 2019 年宣告，并于 2021 年初完成。

「我们只是匹兹堡一间小办公室里的两个小人物，」卡西奥拉说。
「在 Fitbit 涌现之前，我们已经意识到我们的养老院产品不太可能成为产品，因此开始从事一些咨询事情。
我没想到 Fitbit 会成为家喻户晓的品牌。
我只是喜好做任何事情，无论我认为这是个好主张还是坏主张，乃至不管是否有人付钱给我。
」

卡西奥拉说，最早的原型相称大，大约 10 x 15 厘米。
它们足够大，可以轻松连接到测试设备上，同时又足够小，可以绑在志愿的测试工具身上。

此后，Park 和 Eric Friedman 与 Casciola、两名条约软件工程师和一家机器设计公司一起，努力将笨重的原型改造成小巧时尚的设备，该设备可以打算步数、存储数据直至可以上传并无缝传输，具有大略的用户界面，并且不须要每天充电。

「找到电池寿命、尺寸和容量之间的适当平衡点让我们劳碌了大约一年，」帕克说。

在决定加入无线电发射器后，他们做出了重大举措：他们放弃了无线通信的蓝牙标准，转而采取 ANT 协议，这是 Garmin 开拓的一项耗电量少得多的技能。
这意味着 Fitbit 无法直接上传到电脑。
相反，该团队设计了自己的基站，可以插入电脑，只要 Fitbit 佩戴者经由范围之内，它就会抓取数据。

2008 年 12 月，Fitbit 原型机首次开机｜图片来源：詹姆斯帕克

Casciola 并不具备射频工程方面的专业知识，因此他依赖 ANT 无线电芯片的供应商： 位于挪威特隆赫姆的 Nordic Semiconductor。

「他们会对电路板布局进行设计审查，」他阐明道。
「然后我们会把硬件送到挪威。
他们会对它进行射频丈量，并见告我如何调度射频链中电容器和导体的值，然后我会更新事理图。
要让这些射频设备正常事情，一半是工程技能，一半是黑邪术。
」

他们没有利用的另一个标准是无处不在的 USB 充电连接。

「我们不能利用 USB，」Park 说。
「它占用了太多空间。
有人对我们说，『无论你做什么，都不要设计定制的充电系统，由于它会很麻烦，而且非常昂贵。
』但我们还是连续开拓了一个。
这很麻烦，而且非常昂贵，但我认为这增加了一层魔力。
你只需将设备放在 [充电器] 上即可。
它看起来很俊秀，而且事情稳定。
」

他们利用的大多数电子设备都是现成的，包括德州仪器的 16 位 MSP430 微处理器、92 KB 的闪存和 4 KB 的 RAM，用于保存操作系统、别的代码、所有图形以及至少七天的网络数据。

弗里德曼说，Fitbit 的设计可以防汗，因此它们常日可以经受住淋浴和快速浸泡。
「但热水浴缸是我们生活中的祸胎。
人们把它夹在泳衣上，跳进热水浴缸时忘却戴了它。
」

你以为数数很随意马虎？

到目前为止，该公司依赖帕克、弗里德曼和几位支持他们之前公司的人投资的 40 万美元坚持运营。
但须要更多资金来扩大生产。
因此，下一步的关键是进行现场公开演示，他们操持于 2008 年 9 月在旧金山举行的 TechCrunch 会议上进行演示。

新技能的现场演示总是有风险的，而这次演示则直接走到了灾害的边缘。
操持是让不雅观众喊出一个数字，然后 Park 会戴着装在轻木盒子里的原型走这个数字的步数。
步数会无线同步到投影到舞台屏幕上的条记本电脑上。
当 Friedman 刷新浏览器时，步数就会涌如今屏幕上。
这有什么不对吗？

大错特错。

弗里德曼阐明道：「你认为数步数很随意马虎，但假设你走了三步。
一、二、三。
当你双脚并拢时，这是一步还是结束？数 1,000 步比走 10 步随意马虎得多。
如果我走了 10 步，差了一步，那便是一个明显的缺点。
如果是 1,000 步，那个方差就变成了噪音。
」

经由大量练习后，两人认为他们可以成功。
然后开始演示。
「当我走路时，条记本电脑崩溃了，」帕克说。
「我当时没故意识到这一点。
我只是愉快地走着。
埃里克不得不在我走路的时候重启统统。
但数字涌现了；我想除了埃里克，没人意识到发生了什么。
」

当天，约有 2,000 份预订单涌入。
Fitbit 在次月完成了一轮 200 万美元的风险投资。

只管帕克和弗里德曼曾希望在 2008 年圣诞节之前将 Fitbit 送到用户手中（或夹在胸罩上），但他们却错过了一年的末了期限。

Fitbit 从原型到可交付产品的寻衅之一是软件开拓。
他们不能指望用户像 Park 在演示中那样精确地走路。
相反，设备的算法须要确定什么是脚步，什么是不同类型的动作——比如有人挠鼻子。

「数据网络很困难，」帕克说。
「最初，我们很多人都戴着原型设备进行各种不同的活动。
我们的研究主管 Shelten Yuen 会跟进，录像，这样我们就可以回过分来打算确切的步数。
我们会同时佩戴多个设备，以相互比较网络的数据。
」

2009 年第一次发售的 Fitbit 及外包装｜图片来源：NEWDEALDESIGN

弗里德曼记得有一次这样的出游。
「詹姆斯被拴在电脑前，假装带着他的狗在海特区（旧金山）闲步，一边讲述他正在上演的这个小戏：『好吧，我要停下来了。
狗要在这棵树上撒尿。
现在它要去那边了。
』旧金山的妙处在于，没有人会用奇怪的眼力看待两个被拴在一起的人四处走动，自言自语。
」

「推婴儿车是个问题」，由于佩戴者的手臂无法摆动，帕克说。
「以是我们的一个人把一个外星人娃娃放在婴儿车里，推着它走遍了全体城市。
」

道路噪音是另一个大问题。

「Yuen 卖力算法研究，他住在马萨诸塞州的剑桥，」Park 说。
「他们那里的坑洼比我们多。
当他乘坐公交车时，公交车会撞到坑洼，[设备] 会一起颠簸，记录步数。
」他补充说，他们不能仅仅通过探求规律的节奏来打算步数来办理这个问题，由于并不是每个人都有规律的节奏。

「老年人每每节奏不规律——在设备看来，老年人看起来很像公交车经由坑洼。
」

硬件的谩骂

消费电子产品意味着大规模生产，可能数量巨大。
帕克回顾说，他们与许多条约制造公司进行了交谈。
他们意识到，作为一家未来市场不明朗的初创公司，他们不会引起顶级制造商的兴趣。
但他们不能选择最低预算的运营办法，由于他们须要合理的质量水平。

「我们看到一些制造商非常恐怖，」Park 说道。
「设备脏乱，注塑塑料上有毛刺痕迹（密封不良或其他缺点的迹象），精度非常低。
」他们终极找到了一家「相称不错但仍渴望买卖」的小型制造商。
这家制造商总部位于新加坡，而他们的表面贴装供应商位于印度尼西亚巴淡岛，他们将元件直接安装在印刷电路板上。

在与该制造商互助的过程中，Park 和 Friedman 对电路设计和外壳形状进行了一些调度。
他们为如何防止水和汗水进入设备而苦苦挣扎，终极决定对外壳进行超声波焊接，并在一些设备因电子元件堕落而退回后为电路添加喷涂涂层。

这须要调度布局以确保涂层能够进入芯片之间。
必须手工检讨和修补每个电路板上的涂层。
当他们意识到涂层增加了芯片的高度时，他们不得不进一步调整布局。

2009 年 12 月，就在发货日期前一周，Fitbits 开始下线。

Fitbit 联合创始人詹姆斯帕克（上，站在中间）在产品于 2009 年推出前不久帮助制造商调试设备｜图片来源：詹姆斯帕克

「我在新加坡的一间酒店房间里测试了首批完备集成的设备之一，」帕克说。
「但它无法与我的电脑同步。
然后我把设备放在基站阁下，它就开始同步了。
好吧，这很好，但它可以同步的最大间隔是多少？结果创造只有几英寸。
在我们进行的其他所有测试中，它都很好。
它可以在 15 或 20 英尺（5 或 6 米）外同步。
」

Park 终极创造，问题出在 Fitbit 表壳的两半通过超声波焊接在一起时。
在之前的同步测试中，表壳没有密封。
密封过程将两半推得更近，因此显示屏的电缆打仗或险些打仗到印刷在电路板上的天线，这影响了无线电旗子暗记。
Park 考试测验将两半挤压在一起，结果重现了这个问题。

「我想，如果我们能把电缆从天线上推开，那就没问题了，」帕克说。
「我在酒店房间里能找到的唯一东西便是卫生纸。
以是我把卫生纸卷得很紧，塞在电缆和天线之间。
这彷佛有效，只管我并不是很有信心。
」

第二天，帕克来到工厂，与制造团队谈论了这个问题以及他的办理方案。
他们改进了他的办理方案——用一小片泡沫代替卫生纸——这便是第一代 Fitbit 的出货办法。

2009 年，该公司售出了大约 5,000 台售价 99 美元的第一代设备，2010 年的销量是这个数字的 10 倍多。
推出的过程并不顺利。
卡西奥拉回顾说，Fitbit 的物流中央向他发送了数量惊人的堕落设备，这些设备都是客户退回的。
卡西奥拉的任务是拆开它们并诊断问题。

「随着韶光的推移，设备上的一个触点开始产生绿色堕落，」Casciola 说。
「但其他两个触点没有。
」原来问题出在 Casciola 的系统重置触发器设计上，该触发器许可用户无需重置按钮或可拆卸电池即可重置设备。
「不可避免地，」Casciola 说，「固件会崩溃。
当你无法取出电池时，你必须有另一种逼迫重置的方法；你不想让某人等上六天，直到电池耗尽后才重新启动。
」

Casciola 设计的重置装置是「充电站上的一个按钮，你可以用回形针戳一下。
如果你在跟踪器放在充电器上时这样做，它就会重置。
当然，我们必须有办法让跟踪器看到这个旗子暗记。
当我设计电路以许可这样做时，我终极在一个引脚上得到了标称电压。
」这个低电压导致了堕落。

「如果你把追踪器夹在汗湿的衣服上——记住，汗液中含有大量的盐分——就会有非常微弱的电流流过，」卡西奥拉说。
「电流只有几微安，不敷以导致重置，但随着韶光的推移，足以导致绿色堕落。
」

部分组装完毕的第一代 Fitbit｜图片来源：詹姆斯帕克

在 2012 年推出的 Fitbit 上，即 Fitbit One，Casciola 增加了一种新型芯片，这种芯片在他设计最初的产品时还没有涌现。
当设备放在充电器上时，如果按住单个按钮几秒钟，它就会触发重置。
这样就不再须要活动引脚了。

充电接口是另一个早期问题的根源。

在最初的设计中，Fitbit 的塑料外壳的饰边涂上了铬。
「我们原来想要一个真正的金属饰边，」弗里德曼说，「但这会滋扰无线电旗子暗记。
」

铬也不是个好选择。
「它给充电器接口带来了问题，」Park 补充道。
「我们不得不做很多事情来防止那里发生短路。
」

在发货数万台之后，他们就放弃了镀铬，而这种新的无镀铬外不雅观却得到了购买者的夸奖。

设备的发展变革非常快，尤其是在数据传输办法方面。
2012 年，当蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy）作为一种新的低功耗通信标准广泛运用时，基站被小型蓝牙通信适配器所取代。
终极，适配器完备消逝了。

「我们曾便是否连续运送该适配器展开过激烈的辩论，」帕克说。
「它的本钱很高，如果你有一部新 iPhone，你就不须要它了。
但我们不肯望有人买了这个设备，然后由于手机无法连接而退货。
」该团队密切跟踪了蓝牙低功耗在手机中的遍及率；当他们以为这个数字足够高时，他们就取消了适配器。

终于，手环到来了

Fitbit 最初的设计经由多次迭代，有时因其形状而被称为「夹子」，这款健身追踪器后来被移植得手段上。
这不仅仅是重新设计设备与身体的连接办法，而是对算法的重新思考。

推动这一操持的动力来自一些用户希望更好地跟踪他们的就寝。
Fitbit 的算法使其能够识别就寝模式，Park 说，这一设计选择「至关主要，由于它将设备从纯挚的活动跟踪器转变为全天候的康健跟踪器。
」但睡衣没有明显的附着点。

因此，Fitbit 附带一条薄织物腕带，仅供夜间利用。
用户开始讯问客户支持，他们是否可以全天佩戴腕带。
答案是否定的；当时 Fitbit 的步数打算算法不支持这一点。

与此同时，一种文化征象正在兴起。

2000 年代中期，黄色的 Livestrong 手环溘然随处可见，这种手环由硅胶制成，用于支持癌症研究。
其他奇迹和运动也纷纭加入这一潮流，推出了色彩鲜艳的腕带。

到 2013 年初，Fitbit 及其竞争对手 Nike 和 Jawbone 推出了腕戴式健身追踪器，风格与这些时尚手环大致相同。

Fitbit 的版本名为 Flex，同样由 NewDealDesign 设计。

早期版本的 Fitbit Flex 手环交各别常大略（图中为 Flex 2）｜图片来源：hithacking

Flex 的界面比原版 Fitbit 的单按钮和 OLED 屏幕还要大略：它没有按钮，也没有屏幕，只有排成一排的五个 LED 和一个振动马达。
要变动模式，只需点击表面即可。

「我们不想取代人们的腕表，」帕克说。
当时的技能还不敷以「打造一款引人瞩目的设备——一款拥有大屏幕和打算能力的设备，能够在手腕上实现真正令人惊叹的互动，与屏幕相称。
直到 2014 年或 2015 年，技能趋势才汇聚在一起，让这统统成为可能。
」

「团队仅用 LED 就能传达的信息量令人惊叹，」弗里德曼回顾道。
「你间隔实现 [步数] 目标还有多远，这是显而易见的。
但 [还有] 灯光循环显示它正在搜索某物，当你达到步数目标时会振动，诸如此类。
」

不过，Park 承认，界面的点击部分「可能我们做得不太好」。
发布后，我们花了很多韶光对算法进行微调，以便更好地分辨出哪些动作不是 点击动作——比如鼓掌。
更主要的是，一些用户无法直不雅观地知道精确的点击办法。

Park 表示：「如果 98% 的用户都能利用这个功能，但用户数量增长到数百万，那么 2% 就真的很主要了。
」他们不才一代 Fitbit 设备上重新利用了该按钮。

2021 年谷歌以 21 亿美元的价格收购 Fitbit｜图片来源：Google

剩下的便是历史了

2010 年是 Fitbit 上市的第一年，售出了约 5 万台。
根据 Statista 的数据，Fitbit 的销量在 2015 年达到顶峰，当年售出了近 2300 万台。

从那时起，随着多功能智好手表价格低落、人气上升以及 Fitbit 仿制品进入市场，Fitbit 的销量有所低落。
根据 Market.us.Media 的数据，到 2021 年，Fitbit 仍拥有超过 3100 万生动用户。

随着人们创造自己想要摆脱滋扰，重新利用更大略的设备，Fitbit 现在可能正乘着回归简约的潮流。
笔者看到这种情形发生在我自己的家庭中：女儿戴着智好手表，今年早些时候，她将那款可穿着设备换成了 Fitbit Charge 6。

Fitbit 于 2015 年上市，估值为 41 亿美元。

2021 年，谷歌以 21 亿美元收购了该公司，并将其并入其硬件部门。
今年 4 月，帕克和弗里德曼离开了谷歌。
提前退休？不太可能。
两人现年 47 岁，创办了一家新公司，目前处于隐身模式。

通过电子记录步数来鼓励人们积极运动的想法一贯具有持久力。

「我父亲 7 月 5 日就满 80 岁了，他非常关注自己的步数，」弗里德曼说。
「从晚上 11 点到午夜，他都在停车场爬楼梯。
他现在的身体状况比我影象中的任何时候都要好。
」

还有什么比这更好的褒奖呢？