说起定制化Android操作系统，你可能会感到陌生。但提起小米的MIUI或是锤子手机系统，你应该就熟悉了。其实，它们都是定制化的Android操作系统。不同的是，它们是为智能手机定制的，而我们这里将要介绍的是为智能手表定制的Android操作系统。
众所周知，Android系统是开源的，所以为广大开发者喜爱。开发者可以任意地修改源代码从而打造一款自己喜欢的操作系统。在Android系统早期，有很多不完善之处，所以诞生了很多定制化的Android系统，其中一个比较有名的是CyanogenMod。它也是国内有名的MIUI、锤子系统的前身。Android系统的定制程度也有深浅之分，比较简单的可能只是改些图标文字等，稍微复杂点的会把桌面(Launcher)改了，再复杂的会把整个Android系统从头改到尾以至于都不像Android了。全世界众多的开发者为定制的系统加入许多用户需要但Google还没来得及做的功能。但这也使得Android系统的碎片化问题十分严重。
Android Wear是Google为可穿戴设备定制的Android系统。流行的Android智能手表大多采用了Google的Android Wear，例如Moto 360、LG G Watch和新近推出的华为智能手表。遗憾的是，由于Android Wear所绑定的Google服务，Android手表在国内无法获得良好的用户体验。在国内，只有采用定制化了的Android系统，才能正常地使用Android智能手表。
然而，出于商业模型的考虑和对碎片化问题的控制，Google对Android Wear采取了闭源的策略，使得开发者无法从Android Wear出发，进行定制。唯一可行的路径是从一般的Android系统出发，再次实现Android Wear针对手表所做的一系列定制，并在系统层面结合国内可用的服务，从而使得系统真正可用。
Ticwear正是这样一款定制化的Android操作系统。由于Android Wear闭源的缘故以及对本地化服务的依赖，为智能手表定制Android操作系统的难度相对于手机而言提高了很多。所以，到撰写本文为止，Ticwear是唯一一套在国内可以正常使用的、第三方开发者可以在此基础上开发应用的Android系统。
Android平台上的开发者
那么，在像Ticwear这样的系统上，开发者能做什么样的工作呢?除了对Android Wear的兼容支持，Ticwear同时也提供了种种有趣且有用的系统服务接口(详见http://developer.ticwear.com/)。配合手表所特有的交互方式，为开发者打开了一扇大门，通向天马行空的想象空间。具体来说，分为以下几个方面。
智能手表所派生的新种类应用。表盘就是其中最典型的一个例子。一款精美的表盘可以瞬间提高手表的颜值。表盘的功能不仅在于美观和计时，同时也可以集成一些简单而又实用的信息，如天气、电量显示、消息推送等。因此，表盘的开发要靠设计师和工程师之间的紧密配合。在Android Wear和Ticwear上都已有了各色表盘、自制表盘的工具和表盘发布平台这一类型的应用。
智能手表引导用户更多地使用语音和手势的交互方式。语音和手势交互在手机平台上也都是有的，但都没有得到充分的运用。手机上较为便利的文字输入使得语音显得不那么重用，而手机的手持方式也不如手表更适合手势操作。另一方面，手表上文字输入的不便也使得新的交互方式成为必然，而这也为开发者提供了一个广阔的舞台。为了便利开发者二次开发，除了通信、传感器系统接口，Ticwear更是开放了语音识别、语义分析、移动搜索接口。
智能手表上的应用会极大地改变应用和用户之间的信息交互方式。手表不仅仅是手机应用的一个简单附属。相比而言，手表更适合一瞥可见(glanceable)的应用，手表上的信息流推送就是一种表现方式。同时，由于其便捷性，用户每天查看手表的次数也将大大高于点亮手机的次数。对于某些实效性要求高的应用类型，例如新闻，手表上的产品将会带来更好的用户体验，从而得到更多的使用。又比如，手表所特有的肢体手势控制，将会给以操控为主的应用类型带来非凡的想象空间。以游戏为例，现在的情形就像是iPad刚刚问世，而愤怒的小鸟即将破壳而出。
作为新一代的平台，即便是像手表空间清理、电量控制这样的工具类应用，现在仍然是一片蓝海。在手机平台苦战的工具类应用可以及时切入手表，占据先发优势。
就目前阶段的产品形态而言，智能手表，包括Android Wear和Ticwear手表，多以手机附属设备的产品形态出现。在不久的将来，手表会很快过渡到一个独立的移动设备。到那时，手表也将会有自己的SIM卡、GPS、Wi-Fi和NFC，到那时我们为什么还要在口袋里撑着一个笨拙的大屏手机呢?手表的应用空间将更为广泛，而现在正是开发者提前布局的最佳时机。
Android系统的定制化实践
Android系统基本可以理解成以下结构：
应用层包含我们常见的应用，比如桌面、电话、设置等;
Framework层是Android的系统框架，包含了对底层硬件的抽象及对上层应用的管理;
再往下一层是Linux内核及硬件驱动。
下面，我们以Ticwear的实践为例，介绍定制Android手表操作系统要解决的问题。Ticwear是基于开源的Android 5.0源码开发的，在每一层都做了定制。在Linux内核和硬件驱动层适配了不同的手表，Framework层为了支持上层应用在手表上的特殊交互和功能做了支持，而定制化最多的是应用层。
系统裁剪
由于手表屏幕小、电池小，没有通信及GPS模块，我们在定制手表系统时对Android Framework做了很多裁剪和优化，比如删掉了在目前手表上无关的Telephony模块。
蓝牙协议的定制
目前，手表和手机的主要通信都依赖于蓝牙。为了让Android Wear开发者能无缝地切换到Ticwear系统，我们开发了一套和Google GMS兼容的蓝牙通信协议Mobvoi Mobile Service(MMS)。MMS基于蓝牙RFCOMM协议，提供了传送小数据的MessageAPI，传送大数据的DataAPI，以及传送设备信息的NodeAPI。开发这套协议的主要难点在于适配不同蓝牙设备，保证数据传输的可靠性、安全性，以及满足低功耗的要求。
桌面定制
手表的交互不同于手机的交互，为此我们打造了一套全新的手表交互体验Cubic UI(如图1所示)。为了实现Cubic UI，我们对手表的桌面进行了深度的定制。
图1 Cubic UI界面图
首先是表盘系统，也就是用户点亮手表最先看到的界面。设计表盘系统时，我们考虑了以下几点需求：首先是可定制化，开发者可以简单地设计开发出一款表盘;其次是性能，表盘的绘制必须节能高效;最后是兼容性，开发者可以轻松地把为Android Wear定制的表盘移植到Ticwear上。
手表因为随手都戴在手腕上，成为了查看手机通知的一个重要途径。我们对手表的通知中心做了全新的定制，通知以卡片的形式展现，多个同类卡片可以合并成一张Bundle Card，避免通知过多。同时通知也成为了用户和手表应用交互的一个重要方式，通过通知卡片用户就可以对应用进行操控，无需再进入应用。
语音识别服务定制
语音交互是手表上的一个重点，手表因为屏幕尺寸的限制，语音成为了用户在手表上输入的主要方式。Ticwear在手表上为用户提供了三种语音输入模式，分别是热词唤醒、离线语音识别和在线语音识别。热词唤醒在屏幕点亮的时候就会启动，屏幕熄灭就会关闭。热词唤醒启动后需要实时地监听语音和进行大量的计算。为了尽量减小对待机时间的影响，我们在热词唤醒方面做了大量的优化，使得它的CPU占用率维持在5%左右。在线语音识别和离线语音识别分别是在云端和手机端实现，手表只是作为录音设备把声音通过蓝牙传送到手机。Ticwear把以上三个语音服务都集成在系统中，开发者可以通过简单的API调用就可以使用以上服务。
语义分析服务定制
语音识别的结果是非结构化的自然语言文本，需要经过语义分析才能被下一步的命令控制、移动搜索或其他应用所使用。比如当用户问“下周三北京到上海的航班”时，Ticwear在云端的语义分析引擎会在识别出用户是想“查找航班”，并且是“下周三”由“北京”飞往“上海”的航班;然后，Ticwear会查看用户在手表上已经安装的应用，是否有哪款应用申明支持“查找航班”这个垂直领域。如果有，Ticwear会把用户的这条查询，包装成Android Intent的形式，传递给该应用，交由该应用接下来进一步处理用户的需求。因此，我们称之为Semantic Intent。除了Intent的方式，Ticwear也提供了直接的语义分析调用接口，方便开发者在应用中充分利用语言服务。
移动搜索服务定制
Ticwear的搜索提供是类似于Google Now的语音查询服务(如图2所示)。和Google Now不同的是，Ticwear在50多个垂直领域和国内生活信息服务提供商合作，为国内用户提供最接地气的生活信息，比如餐馆、机票、酒店、导航信息。用户对着手表问天气，系统会给出一张包含最近几天指定地点的天气信息的卡片;用户对着手表问航班，系统会把符合条件的航班信息卡片展示出来。系统默认的搜索结果，也是通过Semantic Intent的方式提交给Ticwear系统。开发者可以在此基础上进行二次开发、综合，在自己的应用中给用户更好的展示或社交体验。
图2 Ticwear的搜索服务
市场分析和前景展望
Android智能手表市场前景
2015年是智能手表的爆发元年。智能手表作为可穿戴设备的最佳产品形态，经过2014年的酝酿，2015年开始进入全面爆发期。“智能手表”这个话题开始出现在普通大众消费者的眼里。在稍早之前，Pebble Time众筹短短几天内便筹获得了2000万美元，创造了Kickstarter上的新历史。
中短期内，智能手表仍然需要依附于与其配对的智能手机而存在，因此在可以预见的未来几年，Android智能手表销量与苹果手表的销量比例应会大致比照Android手机与苹果手机的销量对比。Google 2014年下半年推出Android Wear系统尽管抢占了市场的先机，但其系统与产品体验不尽完美，更多的是在科技爱好者等初期用户中引起了反响，算是对市场的预热。而苹果则按照其一贯对于产品精雕细琢的做法，利用其强势的品牌口碑后发制人。但此时就谈论输赢为时尚早，2015年下半年Android手表将迎来新一波的产品上市，好戏刚刚开始。
过去的几个月内，消费电子巨头们纷纷加大了在智能手表领域的投入。借着简洁精致的圆屏设计获得诸多青睐的Moto 360，宣布了其第二代产品将于2015年下半年上市。LG、华为等国际大厂也于近期发布了搭载Android Wear的手表计划。其他各路创业公司也纷纷以各种形式切入这一市场，智能手表的市场在今后的一到两年之内将会更加热闹非凡。
国内市场分析
Ticwear的出现填补了中国大陆市场Android手表系统的空白。由于Android Wear暂时无法在中国大陆落地，使得目前中国市场Android手表系统的阵营处于相对真空的状态。除了Google服务框架和搜索不可用以外，目前Android Wear系统不支持中文，而且本地化服务非常不足。另外，目前Android Wear的应用总数并不多，大多数是适用于国外用户的生态圈，除了一些表盘和工具类应用，很多软件需要使用Facebook、Gmail等国外账号。Android手表的硬件在国内也还没有正式的销售渠道，大部分通过水货渠道流入，没有售后保障。以上种种都导致大陆用户无法享受到智能手表真正的便利和价值。
基于这样的背景，出门问问开发了Ticwear系统，来填补这样的空白。从内部因素看，首先出门问问具备相应的语音语义分析与本地化服务的技术储备，这恰恰是做智能手表最为核心的资源;第二，出门问问过去在手机App、Google Glass等穿戴设备上的试水迭代也积累了相当的产品经验。
从外部市场看，智能手表作为个性化时尚属性极强的平类，在硬件和软件方面的需求必然是多元化的，单靠苹果和Andorid Wear两家必然无法满足市场的需求。Pebble的出现就是一个极好的例子。而Google Android Wear的强势闭源，不允许OEM对系统进行定制，进一步激化了市场对于基于Android但又独立于Android Wear的手表系统的需求。
Ticwear的使命
Ticwear长期的使命是为了让人工智能真正落地，让智能手表真正好用好玩。作为敢吃螃蟹的先行者，Ticwear立足本土，做一款值得开发者信任和把玩的操作系统，Ticwear于近期陆续开放了SDK及丰富的API平台：语音、语义、搜索API，以及计划中的手势识别API等。这些强大丰富的可能性，都是开发者在Android Wear上无法获得的。Ticwear独立于第三方完全自主控制的操作系统，也为诸多OEM的手表落地中国大陆提供了另一个绝佳的选择。
在刚刚结束的Ticwear黑客马拉松上，85%的开发小组在不到24小时的时间内，就顺利地做出了一款拥有全新交互体验的应用。40%的组用到了Ticwear的语音语义开放接口。入围前八名的应用，有三款是工具类的，其他音乐、旅游、教育、健康、电商各一款，让人脑洞大开。对这么一个全新的领域，Ticwear将和开发者一起，共同打造这一全新的手表平台上的应用生态系统。
