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90 分钟的一套“刘畊宏”下来，闺蜜 A，面色红润肉体矍铄，手表显现耗费 500 大卡；闺蜜 B，气喘吁吁故作淡定，手环显现耗费 800 大卡；我，四脚朝天形似瘫痪，左手手表显现 20 大卡，右手手环显现接触不良。 （省略骂骂咧咧两个自然段）都是青春美少女，为啥我的数据比她们差了那么多？！ 智能手表早就成为一种“运动配备”似的存在，真运动党将其视为运动时重要的量化参考，真配备党将其当作标记身份的意味。 2014 年，苹果发布了第一代 Apple Watch——很多人把这作为智能手表（手环）进入消费电子市场的标记之一。产品迭代了八年，就用户体征监测功用来说，小到测个心率，算出你今日耗费卡路里；大到测绘心电图，“必要时”还能帮你报警、叫救护车。手表一戴，手指一按，恨不得能把你整个人都建模了。
智能手表早就成为一种“运动配备”似的存在丨图片来源 Samsung HK 每天耗费的热量，是咋算的？ 市面上大多数智能手表第一次和手机配对后，都会请求我们要把性别、身高、体重、年龄照实汇报，以唤醒相关健康应用。这些信息录入后，躺着不动光呼吸耗费的热量，也就是基础代谢率（BMR）就计算出来了。 一种相对盛行的计算公式来自美国运动医学会（American College of Sports Medicine）： 男性 BMR = 66+(13.7*体重 (kg))+(5*身高 (cm))–(6.8*年龄 (岁))； 女性 BMR=655+(9.6*体重 (kg))+(1.8 身高 (cm))–(4.7*年龄 (岁))。 有一点健身学问或客观阅历的人应该曾经能察觉到“误差”。这个公式里没有思索肌肉和脂肪的含量，理论上， 肌肉含量越高，基础代谢率越高，在静息状态下耗费的热量越高。一磅肌肉和一磅脂肪的每日耗费热量能够差 4 卡路里。 以及美国营养与饮食学会发言人罗宾·福尔顿就曾表示，甲状腺、线粒体健康、营养状态和代谢灵活性（机体从碳水化合物代谢转变为脂肪/生酮代谢的水平）等要素，也影响 BMR 上下。 当运动开端，主动代谢热量随之增加。计算这部分数据时，其中一个重要要素是时间，运动时间越长，耗费越多，这一点很好量化；另一个重要要素是活动强度。在专业的医疗机构，计算一段时间内运动强度会运用呼吸面罩（又称代谢检测仪）来计算氧气代谢。由于当我们运动时，身体需求制造更多能量，就会进步氧气耗费量。 摄氧量（VO2）是丈量运动强度的关键（摄氧量是吸入的氧气与呼出氧气量的差值，也就是身体真正应用的氧气量）。理论上，耗费 1L 氧气大约熄灭 5 Kcal（千卡、大卡）热量。 VO2 不能经过智能手表直接丈量。但我们知道另一组关系。当我们在运动时，需求氧气供给，因而心跳加速，心率上升，这样得以将更多的氧送入运动的肌肉。 人们总结出了最大摄氧量（VO2 Max，人体中止运动机遇体所能摄入的最大氧气量。它能反映出心肺健康水平，是权衡个人运动才干的重要指标。）与最大心率和静息心率的关系：VO2Max =（HR max / HR rest）x 15.3 ml/（kg·minute）
VO2 Max 是权衡个人运动才干的重要指标丨图片来源 Giphy 和计算基础代谢率的问题一样，固定公式有局限性。因而市面上的智能手表数据精确度的高低之分更多的在于其运用的算法技术，好比目前主流的 Firstbeat（佳明、颂拓，小米，华米，华为，都内置这家运动及健康生理数据剖析提供商的算法），就是经过综合整合心率、心率变更和跑步速度，预算出跑步者的最大摄氧量。 FirstBeat 官网写到， 最大摄氧量也是用来预算热量耗费时需求参考的数据。但这是一个复杂的算法。以 FirstBeat 为例，热量耗费的计算算法融合包含心率，依据心率变异性（HRV）算出的呼吸速率（呼吸频率与心率变异的频率分歧），以及一个动态监测当前耗氧量，跟身体活动强度相对应的变量模型。 在这部分的计算当中，心率的变更常常成为那个招致“误差”的变量， 由于除了运动，心情、压力等肉体要素也会改动我们的心率。 除此之外，以至还有一些意想不到的要素会招致数据失准——好比肤色差别和外部气温。 无论是 2014 年的小米手环第一代，还是 2022 秋季新推出的 Apple Watch 8， 它们的心率监测原理都是一样的——光电容积脉搏波描记法（Photoplethysmographic，简称 PPG）。
光电容积脉搏波描记法丨图片来源 Apple 脉搏跳动招致血液透光率发作变更，当 LED 光射向皮肤，透过皮肤组织反射回的光被光敏传感器接纳，再转换成电信号，成了我们看到的心率数值。我们时不时看到手表绿光闪烁，血液是红色的，对绿光的吸收率最大。留意脏跳意向外爆发血液，流经伎俩的血液量增大，对绿光的吸收也相应增大。
测心率原理丨图片来源 CSDN 皮肤中的黑色素含量会影响光的吸收。绿光波长短于红光，深色皮肤运用绿光监测，精确率就没有淡色皮肤的用户高（绿光被收得过于洁净）。纹身也会有影响。 在冷天里锻炼，流经伎俩的血流可能减少，这会影响传感器读取。所以有些高价的智能手表会同时配备绿光和红外光两种 LED。 要先算得准，先要测得精 关于我们普通运动喜好者，手表光给我看一串数字，终归是半懂不懂。因而大多数手表都会给你的运动表示来一个定性评价，好中差、轻松合适艰难、充沛疲倦需求休息，等等…… 在背地又有很多数据维度，好比（距离上次运动终了）恢复时间，预估短了，你在下次运动时就心有余而力缺乏；预估长了，你达不到最好的运动效果； 昨晚睡眠质量，睡得不好，压力会变大，HRV 相应降低； 以及短期运动负荷，算法是经过将心率数据转换为运动后过量氧耗（EPOC，运动后机体要耗费多少氧量才干恢复到正常），计算出过去一周的运动负荷。
智能手表的一个运动评价背地包含很多数据维度丨图片来源 Giphy 别说两个人的运动耗费差别很大，即便一个人佩戴一款智能手表，连续两天的运动耗费都会不同。 FirstBeat Analytics 算法下涵盖睡眠侦测，有氧/无氧锻炼效果，热量耗费，锻炼负荷，热顺应与高海拔顺应等 26 项参数。硬件厂商会依据自家产品的定位选取所需求的功用。 假如手表设置了“间歇跑”运动方式，但是没有内置无氧运动算法，那么给出的运动数据就会呈现倾向。同理，假如你选错了运动方式，手表给出的数据结果也有误差。 那算法分歧，功用分歧的两只手表，结果就保障相同么？当然不，算法有效的前提是基于硬件自身的支持。 像三星就在 2021 年推出了首款可丈量身体成分的智能手表（Galaxy Watch 4），内置生物电阻抗剖析（BIA）传感器，来丈量脂肪、肌肉百分比。该传感器读取“经过人体的低电压电流的阻抗或中缀状况”。由于骨骼，肌肉，脂肪和其他组织具有不同的电阻质量。 体脂秤也是采用这种方式。技术自身并不复杂，丈量精确性的“门槛”在于，采集到的数据量。好比配备手柄的八电极体脂秤，能得到全身数据；四电极体脂秤丈量的是下半身数据，再推导出上半身数据。理论上，当电极与皮肤的接触面越大，得到数据越精确。衔接通的“电路”越多，得到数据越丰厚。 智能手表经过衔接伎俩和另一只手的指尖，构成上半身的“电路”，再依托算法修正，换取作为可穿戴产品的便携性。DXA（双能 X 线吸收法测定）是能丈量身体成分的精确，但复杂、成本高的措施。来自路易斯安那州立大学等组成的研讨团队，将 Galaxy Watch4 与 DXA 丈量结果比较，具有 97% 的相关性。 硬件厂商为了表示自己的“专业性”，致使于将传感器功用做得越来越精密。 最新一代的 Apple Watch 里塞下了，血氧传感器、电极式心率传感器、第三代光学心率传感器、高 g 值加速感应器、高动态范围陀螺仪、环境光传感器。这些传感器曾经成为综合性智能手表的标配。
智能手表的“智能”，首先在于形形色色的传感器丨图片来源 Apple 想要取得更细分的健康市场，HUAWEI WATCH D 配备了温度传感器、ALS 传感器、差压传感器、霍尔传感器、心电采集传感器。Galaxy Watch 5 内置气压计，地磁传感器，生物电阻抗剖析传感器…… 这些都会招致佩戴体验上的差别，有人佩戴着智能手表会质疑，明明曾经很累了，怎样耗费才这点儿？而有人能知道，这次锻炼表示不好，是由于前段时间的强渡过大，招致这次运动心率比以往更高，配速却慢了 10 秒，后面得要更长的恢复时间。 也该反省一下自己了 当然普通消费者，很难分清不同传感器的细致功用，也不会深究其中搭载了什么算法。他们只会依据运动讲演，给出自己的客观想法，“这个不好，测得不准。” 有人帮我们做过更为专业的测评。2021 年底，香港消费者委员会曾挑出三位试用者，佩戴 35 款智能手表（手环）做静态、低强度步行、高强度跑步及踩单车，得到的运动数据与运用精密仪器取得的数据做比较。 硬件厂商为了调整算法，考证数据精确性也会做相似实验。好比在苹果健康实验室里，大量意愿者佩戴呼吸面罩，做着“室内跑步”，“划船”，“室内单车”、“椭圆仪”等 Apple Watch 提供的运动方式。香港消费者委员会把两组数据比较，得出很多有意义的结论：
数据差距客观存在，但也没有离谱到“瞎算”的水平丨图片来源香港消费者委员会 大部分样本于不同的活动量得的心率数据都颇精确，倾向少于 8%，只需少数几款手表表示较差，Polar Ignite 2、光彩 Honor Watch ES 及小米 Mi Watch 超值版于个别活动状况下量度心率的倾向超越 15%； 配备了 GPS 的智能手表，样本预算距离倾向均不超越 10%，只需一款没有配备 GPS 的小米手环 6，步行及跑步距离倾向高达 40%； 分别于步行、跑步、模仿日常生活状况下数算步数，再与放在脚上的计步器数据比较。全部样本预算步行及跑步步数的精确度都不错，倾向不超越 10%。实验结果显现，数据差距客观存在，但也没有离谱到“瞎算”的水平。 智能手表关于大部分普通消费者来说，无非是图个方便。 它经过数据采集，分离算法，展示成一条条身体数据指标。将健康状态这件不太容易解释清的事情，尽可能科学地量化出来。 不外还是那句质朴的道理：睡眠不好的人，盯着 Apple Watch 的睡眠数据，只会失眠，不能助眠。 究竟更多的人像我一样，几千块的智能手表把玩个把月后，乐趣就只剩下花式换表盘了。 参考文献 [2] https://www.consumer.org.hk/sc/article/541-smart-watches/541-smart-watches-test-results#tab [3] https://www.garmin.com.cn/minisite/garmin-technology/firstbeat/ 作者：糕级冻雾 编辑：沈知涵 审核：代天医
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