近日,在知乎网站「什么事情让你觉得智商被侮辱?」的问题下,一位知乎用户表示:“用我的小米手环3测了一下一卷卫生纸的心率,86次每分钟,比我的心率还高,你怕不是怀了我的骨肉吧??”。一石激起千层浪,随后微博网友纷纷测试自己手中的智能穿戴设备能否重现该状况。答案是肯定的,尽管目前无法确认这个测试的成功率,但从网友的反馈来看,成功用卫生纸得出心率读数的并不在少数。
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其实,从一开始,智能穿戴设备记录数据的准确性就屡遭质疑。

之前,新浪科技就报道称,Apple Watch不仅可以测人体的心率,还能测“世间万物”...

除了检测闪光灯之外,其余产品都有“心率”

这其实是这类产品的Bug。

这是什么原因造成的呢?其实原因就在于智能穿戴设备背后的传感器。

目前测试脉搏的主要测量方法有三种:
一个是从心电信号中提取测量;
二是从测量血压时压力传感器测到的波动来计算脉率;
三是光电容积脉搏波描记法(PPG)。

前两者由于需要提取用户的信号所以一般需要限制用户的活动,并且如果长时间使用会生理和心理上的不舒适感。而光电容积脉搏波描记法对比前两个测量方法要不仅简单而且佩戴方便,也是目前检测手环中使用最普遍的方法。

光电容积脉搏波描记法也称光体积描记法,简单来说就是通过探测器发出的红外线进入皮下组织后,被皮下的毛细血管中移动的血细胞吸收,反射回到探头内的另一光敏晶体管,其信号经过放大处理后显示为动脉波形,波形的大小与局部微血管中红细胞数成正比。波形越高表示该处组织血运越正常。

现在市面上大家见到的检测手环基本上都是采用这种方法,但Apple Watch除了绿光外还有两个红外光。

Apple Watch利用LED绿光和红外光交替使用检测心率,当其处于温度低时通过测量绿光的吸收状况来获取更为精准的数据。而高温环境下,比如在健身房健身时,皮肤表面水分增加由于更多绿光已经被吸收掉,要检测皮下反射的绿光就比较困难,这时Apple Watch就转换到红外光模式。

光电容积脉搏波描记法原理

但是,不管是用单纯的绿光还是红绿光交替,采用光电容积脉搏波描记法有一个避不开的Bug,比如像之前说的放到梨上、玩具熊上这些只要用在有返回光线的物体上时Apple Watch上都会“检测出心率”,不过在检测灯泡或者闪光灯心率时由于闪光灯的光线打乱了反射光源,所以“心率”不能测量出来。当然这个Bug也适用于任何采用光电容积脉搏波描记法的检测心率的可穿戴产品。

用光电容积脉搏波描记法测量闪光灯“心率”失败

光电容积脉搏波描记法到底靠不靠谱?事实上它是医学上的认证的测量脉搏方法,所以在准确度上是没有问题的,但也就像刚才所说的一切能有返回光线的物体用这种方法基本都可以检测出,所以它不能检测出对象是否为活体。

这就是为什么卫生纸会测出心率来的原因。

从原理上看这些产品的Bug都可以原谅,消费者只是在接触较新事物时发生了这样那样的误解。比如,把体温计放在热水里也会量出温度上升,大家并不会感到奇怪。尽管如此,科技产品的依旧有改进空间。

果壳网科普作者@飞雪之灵也进行了测试,通过三星 S7e 测试心率,虽然也得出了心率读数,但软件上呈现的心率波动为无规律的曲线,不过在某些时候依旧可以强行「找出规律」从而得出心率。他认为厂商应该给测定加上一定的阈值,或者降低算法的拟合强度。另一方面,所有的产品都有使用范围,而手环测量心率的适用范围是戴在手腕上,离开了这个范围内出现错误结果是正常现象,这种「误差」和当年「茶水代尿」检测得出一大堆疾病的闹剧类似,其实都是犯了同样的错误。

来源:知乎 ,新浪,微博,驱动中国,爱范儿