在手持設備還處於黑白單色顯示的時代，壹對普通的5號堿性電池能讓其支撐數星期甚至幾個月；而隨著機器處理器速度越來越快、屏幕色彩越來越豐富、屏幕亮度越來越高，如今手持設備的電池已是難以承受重負了。無論手持設備性能如何強勁、功能如何豐富，並您帶來多少快樂，壹旦在旅途中電池消耗殆盡，不但令人掃興，還有可能丟失重要的數據。在保持設備的重量和體積不變甚至更輕巧的情況下，如何提高電池的持續使用時間，可以說是各類便攜設備***同面臨的重要瓶頸。
燃料電池(Fuel Cell)
人們對便攜設備的未來動力提出了壹些途徑，多數還是設想而已。不過，其中燃料電池技術的發展步伐最近邁得很大，如今已成為最引人關註、最為現實並被認為是最有潛力的壹種解決方案(圖1)。
燃料電池通過液體燃料——甲醇的反應，來產生成倍於同體積傳統電池的電量，從而為手持設備提供連續幾天、十幾天甚至更久的持續使用時間。在初期階段，需要消費者自己經常用燃料瓶來為燃料電池充電，不過隨著應用的普及，壹次性的燃料電池很可能也將陸續上市。
燃料電池面臨的技術難題近來被不斷突破，過去最大的問題是外型尺寸和重量。如今已在壹些廠商的努力下，已經成功研制出了適用於筆記本電腦甚至手機的燃料電池。另壹項難題就是如何更好地處理甲醇反應過程產生的水，近來的燃料電池原型產品將產生的水回存到原本盛裝燃料的容器內，這會使燃料的濃度漸漸變稀，影響電池的性能，不過目前已在控制燃料濃度方面取得了進步。
燃料電池的真正絆腳石，恐怕不是技術，而是世界各國的政策。由於甲醇是壹種易燃液體，因此在壹些場合下它被指定為違禁物品，尤其是不允許攜帶上飛機。有專家認為：“政府的響應非常慢，即便受到重視，相關的解禁政策最早也需要到2007年才會出臺”。如果不能在飛機上(商務人士的筆記本電腦和其他手持設備經常出沒的場所)攜帶燃料電池及相關設備，其推廣勢必深受影響。
手持設備
筆記本電腦
圖1 采用燃料電池的便攜設備
微型發電機(Micro-engine)
除了燃料電池，還有壹項比較引人關註的電源解決方案是微型發電機(Micro-engines)技術。這是由英國伯明翰大學的壹個研究小組研發的技術，它通過壹種體積遠遠小於普通電池的微型發電機，以打火機用的液體燃料為動力，來產生300多倍於普通電池的電量。初看起來好像有些聳人聽聞，不過這的確是事實。據主管該技術研發的項目負責人Kyle Jiang博士樂觀預測，這種技術將在2010年前取代當前所有手持設備中所用的傳統電池。
銀聚合物電池(Silver Polymer Battery)
在尋求持久電力的途徑中，人們既訴諸像燃料電池、微發電機這樣的新興技術，又重視像銀鋅電池這樣的傳統技術的開發利用。
銀聚合物電池由Zinc Matrix Power公司開發，與當前手持設備常用的鋰離子電池最大的不同，在於前者能在同樣大小的體積裏包含更高密度的化學反應物，因此能產生更多的電量。或者，在需要縮減尺寸的手持設備中，銀聚合物電池可以在保證相同電量的情況下讓出很大的物理空間。據廠商介紹，銀聚合物電池可以用每升燃料產生2kW的電量，這是當前鋰離子電池的好多倍。
銀鋅電池在軍事上已有50多年的應用歷史，不過在商用過程中仍存在許多障礙。Zinc Matrix Power公司的技術，據稱能使銀聚合物電池達到推廣的水平，已有壹些手持設備廠商對其技術產生了興趣，並有合作意向。
細菌電池(Bacterial Power)
這是壹種比燃料電池、微型發電機還要概念新鮮的電池技術，不僅因為它最近才出現，更因為它所用的燃料即非甲醇，又非打火機所用的液化氣，而是壹種很普通的食品——糖。
將來，當采用細菌電池的手持設備電量耗盡時，只需要對它加入適量的糖末，就算完成了壹次充電。糖會被壹種名為Rhodoferax ferriducens的細菌轉化成二氧化碳，並釋放出電能。這種電池由Swades Chaudhuri和Derek Lovley兩個人***同發明，他們的原型樣品據稱有83%的電能轉化效率。此外，他們還聲稱這種電池的生產成本低廉，並可以被應用在-40度的嚴寒環境和80度的酷熱環境。目前，他們正致力於這種技術的進壹步產品化，以使其外型尺寸小到足以應用到手持設備上。
除了上面這些，科學家們還在想盡設法尋求其他類型的新電池技術，以及新的充電技術，例如可以卷曲起來的電池、從設備直接到設備的充電方式、無線充電等。此外，越來越多的手持設備正趨向於將內嵌的固定式電池設計，改為可拆卸(可更換)電池的設計，以比較靈活方式為手持設備提供成倍的動力。
在手持設備上輸入少量信息的情況下，屏幕手寫輸入或小型鍵盤方式尚可應付。不過在需要輸入大量信息的時候，或需要輸入速度很快的情況下，全尺寸鍵盤是必需的。不能提供全尺寸鍵盤的手持設備也往往因此在這些場合下沒有多大用場。目前市場上雖有壹些折疊式鍵盤，但畢竟以犧牲手持設備的便攜性為代價。有無可能開發壹種技術，既能實現全尺寸鍵盤輸入，又能保持手持設備的原有外型尺寸？
虛擬鍵盤(Virtual Keyboard)
以色列壹家稱之為VKB的公司，已經使這壹設想成為現實，它研發的虛擬鍵盤技術正在不斷完善之中(圖1)。
這種虛擬鍵盤通過壹束激光，將壹副全尺寸的鍵盤映像投射到比較平整的任何物體表面上，使用者通過“敲擊”這種投影的“鍵帽”來實現類似真實鍵盤的輸入。這種虛擬鍵盤在兩三年前已經被全球各地的媒體曝光，其技術本身還在不斷發展之中。由於其概念新穎、前景誘人、技術獨特，被許多人所看好。
不過，正如配備近眼顯示器的手持設備還會同時保留傳統的顯示屏壹樣，類似虛擬鍵盤的新興輸入技術也不太可能完全淘汰手寫等傳統的輸入方式，二者出現在同壹設備上，會在不同的應用場合下相互補充。例如在找不到平整的投影表面的移動環境下，也許會用得上手寫輸入。
投射器外置
投射器內置
圖2 裝備虛擬鍵盤的手持設備
全息鍵盤(Holographic Keyboard)
VKB公司發明的激光虛擬鍵盤雖然很方便，但它需要將鍵盤映像投身到相對平整的物體表面上，似乎還“虛擬”得不夠。全息技術的應用，才將壹款完全虛擬的鍵盤呈現給手持設備。
HoloTouch公司發明的壹種全息鍵盤，可以將壹款鍵盤的3D圖像投影到使用者面前的空氣中，壹個紅外檢測器通過掃描鍵盤的全息圖像，來識別鍵盤的敲擊情況(圖3)。
很明顯，這種3D的全息鍵盤比VKB公司的平面虛擬鍵盤還要方便，因為它不需要表面比較平整的投射物體，直接將鍵盤映像投射在空中，這幾乎使其應用場合不受任何限制。這兩種鍵盤還***有的優勢是，投射出的鍵盤尺寸可以隨意變化，幾乎不受硬件尺寸的限制。
這種全息鍵盤並非理論上的神話，InfoPerks公司已經從HoloTouch公司得到了該技術的專利授權，並將其應用於紐約的人行道等公***場所的信息顯示終端。當然，它的體積還非常龐大，要應用於手持設備，還需要不斷改進，這也許會再耗費幾年的時間。
行駛汽車中的手機按鍵
手術室中的顯示屏
圖3 投射在空中的全息鍵盤 (圖：全息鍵盤1~2.jpg)
感應型筆輸入(Inductive Pen Sensing)
虛擬鍵盤雖然快捷，但與現實尚有遙遠距離。傳統的手寫輸入仍是今後較長時間內的主要方式。提高其輸入精度、識別率和其他技術特性，同樣不失為解決手持設備輸入瓶頸的壹條可行之路。
當前的絕大多數掌上電腦、智能手機所用的觸控屏，雖然在亮度、對比度、色彩數量等顯示品質上有了明顯的進步，但觸控輸入特性還停留在較原始的水平上。Wacom公司正在將已成功應用於Tablet PC的感應型筆輸入技術引進到手持設備上。
在傳統的觸控屏的最表面，覆蓋有壹層柔性的壓感薄膜，其下面是對壓感進行采樣的半透明的模數轉換器，薄膜和轉換器之間留有壹定的空氣間隙。每當手寫筆或手指接觸薄膜時，薄膜被壓下並接觸到下面的轉換器上，從而產生輸入信號。這種傳統的筆輸入方式具有不少的缺點：首先，模數轉換器被置於屏幕頂層，很容易遭受物理損壞；其次，模數轉換器覆蓋在顯示面板之上，盡管它是半透明的，仍會妨礙顯示品質。
然而，如果用感應筆型輸入屏，壹種傳感器會被置於顯示面板的後部，它會在14mm的距離範圍內感應到手寫筆的輸入動作。由於傳感器位於顯示面板的後部，因此去除了對顯示面板的阻擋，而模數轉換器也得到了保護。此外，這種傳感器不需要屏幕表面采用多層的保護膜，因此有助於設備變得更輕；還有，感應型輸入的精度要高於傳統的壓感型輸入。
這種感應型輸入需要專門的輸入筆，不能像過去的觸控屏那樣可以用其他硬物甚至手指來代替。需要說明的是，這種專用筆並不需要電池來維系工作。
Wacom公司曾聲稱它與Symbian公司就該技術進行合作，有望盡早將其應用到智能手機產品。
對顯示器來說，為了追求更好的顯示效果，壹般顯示面積自然越大越好。所以，無論從臺式PC、筆記本電腦，還是到家庭影院中的PDP、LCD電視、背投等，主流顯示尺寸都在變大。手持設備同樣也不例外，因為消費者在本質上希望它們能提供像桌面PC壹樣開闊的顯示面積。而實際上，手持設備的機身尺寸和重量基本上被限定在很小的範圍內，因此按照傳統方法幾乎沒有可能實現這壹理想。
近眼顯示器(Near-Eye Display)
壹種稱之為Near-Eye Displays(近眼顯示器)的新技術，卻能解決這壹矛盾。這是壹種物理尺寸很微小的顯示屏，可以在離觀察者的眼睛很近的範圍內，提供類似桌面PC的全尺寸顯示效果。這種顯示屏最典型的應用方式是被嵌在眼鏡的其中壹只鏡片(另壹只鏡片為空白)，從而可以讓配戴者的壹只眼睛觀看顯示畫面，另壹只眼睛觀察身邊的事物。某研究機構在壹些人群中就這種眼鏡式顯示器展開了試用活動，據稱試用者普遍反映其舒適度良好(圖4)。
通過藍牙或其他無線技術，將近眼顯示器與手持設備相連，就有可能得到壹種把雙手完全解放出來的移動計算設備。當然，這壹設想還有其他技術前提，即研發壹種全新的命令(以及數據)輸入機制，以代替現有的屏幕觸控(以及手寫)或鼠標等輸入方式。
雖然還不能完全肯定這種顯示技術在不遠的將來會比比皆是，而且它肯定不會完全取代當前手持設備通用的屏幕顯示技術，不過我們可以預期這種能提供優越便利性的眼鏡式顯示技術會非常流行，因為另壹種類似設備——耳機的流行為這種眼鏡式顯示器的普及提供了成功樣板。
圖4 嵌入到眼鏡片上的顯示器
虛擬大屏(RotoView)
即使最大的手持設備的屏幕，顯示面積也要遠遠遜色於桌面計算機的顯示器。當然，設計者可以通過軟件，讓手持設備的小屏幕來虛擬顯示類似桌面顯示的大畫面效果，不過只能顯示其中壹部分，要觀察全部的話，需要不斷地滑動水平和垂直方向的滾動條，操作起來煞是費勁。
Innoventions公司提出的壹項稱之為RotoView的虛擬大屏顯示技術，可以讓這種滾屏操作變得非常容易：使用者只需要將顯示屏的任何壹邊(前、後、左、右)輕輕擡高，顯示的畫面將會像受到重力作用壹樣朝比較低的壹邊滑動，從面讓使用者很輕松地瀏覽到完整畫面的任何壹部分。在使用者不需要滾動屏幕的時候(即只顯示完整的小畫面的情況下)，這種功能還可以被鎖定。
Innoventions公司已開始了該項技術的授權，並在繼續研究將這種顯示屏應用於未來的手持設備上的硬件技術。這種顯示屏要應用在手持設備上的話，需要傳感器來判斷屏幕的傾斜情況，並產生相應的畫面滑動，因此軟件技術的進壹步開發也相當重要。
可卷曲的顯示屏及設備(Flexible Handheld)
Sony公司建立的人機交互實驗室，專門用來研究未來計算機的人機交互界面。它的研究項目中就包括壹種可以卷起來的手持設備。
這種設備大概基於所謂的電子紙顯示技術，不過它可以卷起來的不僅僅是顯示屏，而是整個機身。科學家不久前曾展示過名為Gummi的試制樣品，並用它演示了壹段用Quicktime播放的視頻。其壓感裝置和觸控面板內置於機身內部，對它的操控不依賴於手寫筆或按鈕，而是各種不同的卷曲、折疊動作。
Gummi還遠未達到較好的可用性，因為它更多地只是個信息顯示終端，還沒有有效的文本輸入方式。
消費電子熱潮興起，手持設備將是未來計算的主角。越來越多的尖端技術將加快應用於各類手持設備上，而五花八門的功能設計也將接受市場的考驗。移動計算和手持設備的發展將是無止境的。
隨心所欲的移動打印(Random Movement Printing Technology)
手持設備的打印輸出，也是長期以來令人深感不便的弱項。壹方面，接口標準方面的問題，使得手持設備與普通打印機難以直接相連；另壹方面，即使接口問題解決了，在移動環境下扛個全尺寸的打印機也不現實。開發專門針對移動計算的打印技術勢在必行。
PrintDreams公司推出的RMPT(Random Movement Printing Technology)技術，可以實現這種隨心所欲的移動打印夢想。這家公司據此提出PrintBrush打印機的概念設計，成為世界上最小的打印機(圖5)。通過藍牙，這種打印機無線接收到來自手持設備的文本或圖片文件，使用者只需要用它滑過任何類型(無論何種厚度、尺寸、形狀)的紙張表面，即可完成現場打印輸出。如果輸出面積較大，壹次打印不完，可以拿PrintBrush在紙張的適當位置續著滑過，直到打印完成。據廠家介紹，研發這種打印機的過程中，考慮到了各種可能的人為因素造成的幹擾，例如滑動方向走斜、滑動速度時快時慢等。
PrintBrush打印機只有壹枝圓珠筆的長度，厚度與手機差不多，重只有350g，適合裝在襯衣口袋裏，據說以後的產品還會更加輕小。PrintDreams公司正在對RMPT技術進行OEM的推廣工作，相關產品有望最早在2005年上市。
圖5 輕握掌中的打印機
儲量無憂的微型硬盤(Tiny Hard Drive)
過去的手持設備，絕大多數都以半導體閃存作為主要的存儲介質。即使當前已開始流行以微型硬盤作為存儲介質的MP3音樂播放器(或綜合了MPEG-4視頻、MP3音頻、WMA音頻播放的媒體播放器)，半導體閃存仍是絕大多數手持設備所用的存儲技術。不過，隨著手持設備上圖像、音視頻等媒體應用的擴展和深入，微型硬盤容量大、讀寫速度快、存儲成本低等優勢將越來越凸現出來。半導體閃存當前的主流容量僅為256MB~512MB，而iPod這樣的音樂播放器所用的微型硬盤容量可以高達40GB。當然，要讓掌上電腦、手機等小巧的手持設備內置微型硬盤，需要進壹步提高微型硬盤的集成度。在此領域比較領先的Toshiba等廠商，已經可以生產出直徑為0.85英寸(只在壹枚硬幣大小)、容量達2GB~4GB的產品。據預計，這種硬盤有望在2005年出現在掌上電腦和智能手機當中。
圖6 大小與硬幣相仿的微型硬盤
壹機多用的軟件無線電
軟件無線電很可能是壹項應用於未來的掌上消費電子設備的技術熱點，不過相關的產品至少還需要5年時間才有可能面世。
當前所有的無線技術(包括各種各樣的無線通信設備，從FM調頻收音機、CDMA或GSM手機到Wi-Fi筆記本電腦)都基於硬件調控，即它們由硬件來定義功能。而軟件無線電技術則與些完全相悖，即設備的功能主要通過軟件的應用來決定和調控。例如可以有這壹樣壹部掌上電腦：它的屏幕上排列著分別代表Word、Excel、FM收音、CDMA通話、GSM通話等功能的圖標，用戶只需要輕輕點擊壹下相關的圖標，設備會自動選擇相關的無線頻段進行工作。軟件無線電因此會產生這樣壹幅美好的前景：人們只需要壹部手持設備，可以在全球範圍內的任何無線網絡上享受到各種種樣的“大全式”的無線服務。
雖然這些技術在手持設備領域的真正普及尚需時日，不過已有越來越多的消息讓人振奮不已。例如，Toshiba和Fujitsu等廠商已經推出了配置燃料電池的筆記本電腦，甚至已有人試制出了針對手持設備的燃料電池樣品；眼鏡式顯示器也在科學家的不斷努力下正變得越來越輕、越來越小、越來越舒適；對於虛擬鍵盤，據說廠商正在為它挑Bug，以適合更多的應用場合。
本文主要從單項硬件技術瓶頸及相應對策出發來關註手持設備的發展趨勢。而實際上，各類手持設備的功能設計、外觀工藝、軟件及應用模式的變化將同樣激烈而精彩。2004年夏初，在由美國MIT媒體實驗室和消費電子協會主持召開的壹場座談會上，關於手持消費電子設備功能設計的討論呈現前所未有的熱烈場面。不少專家壹致認為：新興的手持電子設備的發展速度已遠遠超過了類似電視機、MP3播放器這樣的“傳統”設備，並且像將汽車行業壹樣帶來豐厚的市場蛋糕。如此極度大眾化的產品，應該倍加重視易用性和可用性，解決簡單易用、更加便攜、互聯互通、功能豐富等多個諸求點之間的矛盾，將是手持消費電子設備的主流發展方向。
最後讓我們來簡單設想壹下手持設備在未來生活中將要扮演的角色：它是壹款掌管幾乎所有常用個人信息的PDA；它是能播放音樂、影片的媒體播放器；它是能在3G、Wi-Fi、WiMax等多種無線網絡下無縫漫遊的移動電話及互聯網訪問設備；它是FM調頻收音機、微波數字電視甚至GPS的接收終端......甚至，它還將是您的電子鑰匙和電子錢包！