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给卫生纸戴上手环测出了心率,这可真是「万物皆有灵」

图片:我是静静别问我静静是谁_ / 微博

如何看待 Apple Watch S4 和小米手环 3 检测出卫生纸有心律?

一等候,It

没什么好大惊小怪的,无论是苹果还是小米,用的都是 PPG 传感器,它工作的原理就这样。

PPG(photoplethysmograph)传感器用的是光电容积脉搏波描记法,它通过 LED 光,射向皮肤里,监测血液流量的差值来统计心律。心脏跳动的时候,血液流量增加;心脏跳动间隔的时候,血液流量减少,通过这种差值反射回的光信号差,会转化为电信号,再转化为数字信号,这就是我们可见的心跳数字。简单来说就是光信号透过血管反射回传感器接受并转换成电信号再转换成数字信号的过程。

所以大家把手环绑在纸巾上、水瓶上、椅子上等等等等,都能把光信号反射回传感器里,都会被传感器误读,然后转化为数字信号,显示为心跳数。这也就有了原题主和来总发现的有趣现象——万物成精

知道了这个原理之后,这个现象也就没什么奇怪的了,而且这个现象根本不影响你拿它来测量自己心律的准确性呀 = =!

难道你拿它测纸巾的心跳是 80,自己的心跳也是 80,就拒绝承认自己的心跳是 80 吗?

难道你拿它测水瓶测出心跳是 50,这会影响到自己平时佩戴时候的测量心律吗?

难道你拿它测一个凉宫春日的手办,测出她心跳是 150,你就能说凉宫春日对你有心动的感觉吗?

好玩归好玩,皮归皮,传感器是耿直的,你骗了它,就别当真,也别较劲。

Apple Watch 也好,小米手环也好,测得准自己的心律才是你当初买它的目的,不是吗?

Luv Letter,边读书,边吃瓜

不知道你们有没有玩过 Arduino 的心率传感器。常见的手表的心率检测,都是类似于这个心率传感器的结构,即一个 LED 灯,然后一个光线传感器。

由于人的脉搏的本质是心脏搏动推进血液,在推进过程和搏动间隔的情况下血管的颜色会有所变化。那么通过光线传感器就能探测这种变化,如下图:

可以看到这个图表的底部是 739。如果把底部换算为 0,那么就意味着这个折线图的波动就没有那么明显。这个底部很显然,就是环境的亮度。如果环境的亮度太高,那么信噪比就会下降。由于现实生活中环境亮度是很容易变化的,所以这类方法通常没有办法去假设这个图表的下界,也就很难知道他检测的是不是一个人体。而我们生活中的光源由于其特性,比如日光灯通常闪烁频率和交流电频率相当;电子设备的屏幕闪烁频率又和 PWM 调制频率相关,所以就本底的闪烁频率就很容易被当作是脉搏的频率。

如果想要避免这个问题,最好的办法之一是 ECG,即 Apple Watch Series 4 上推出的心电图功能。由于 ECG 本质是采集生物电,所以得到的心率更为准确。

同时 ECG 测的是严格心率,而 PPG 传感器本质测的是脉搏,如果心率大于脉搏,推断早博现象,即一种常见的心率不齐问题。

Richard Xu,专栏:经济学博士生的日记本

智能手表 / 手环检测的心率,其实是在假设人体的某种特性成立的情况下进行的估计。当我们判断一个智能手表 / 手环准不准的时候,我们其实是在考虑发生一类错误(Type I Error)的概率,也就是“如果测的是人而且真实心率为 X,那么测得的心率 Y 不在合理范围内”的概率。

然而,本题中用智能手表 / 手环去测非人体,那么假设自然是不成立的,这时候我们其实考虑的是发生二类错误(Type II Error)的概率,也就是“如果测的不是人(自然也就没有真实心率),那么测得的心率 Y 反而在合理范围(?)内”的概率。

但是,二类错误的发生概率和一类错误的发生概率通常没有啥逻辑上(或者说基于估计方法)的关系(因为假设本来就不成立了),那么用二类错误(测出非人物品的心率在某“合理”范围内)的发生概率来论证一类错误(测出人的心率在某“不合理”范围内)的发生概率自然就没有任何意义。

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