Как фитнес браслет считает калории.
Многие, если не все, фитнес-браслеты показывают количество потраченных носителем калорий. В общем всё выглядит достаточно банально: браслет собирает различные данные и на их основе производит расчёт. Точность расчёта определяется математической моделью, применяемой в устройстве. О ней мы и поговорим.
Исходные данные
Основной показатель точности матмодели — количество входных данных. В общем случае, чем их больше, тем модель точнее.
Показатели активности
Основные исходные данные: показатели физической активности. Браслет замеряет как минимум количество пройденных шагов. Многие девайсы позволяют отслеживать тип фитнеса — пользователь выбирает тип тренировки, а трекер отслеживает количество повторений.
Считать количество повторений помогает датчик перемещения или акселерометр, который есть в каждом браслете. В зависимости от выбранного типа активности, данные акселерометра считываются с той или иной степенью точности. Например, езда на велосипеде не сопровождается интенсивным перемещением браслета, поэтому отслеживаются его малейшие регулярные вибрации, значение усредняется.
При плавании же наоборот, учитываются только размашистые движения рук.
Показатели физического состояния
Если браслет имеет функцию ЭКГ — это целый массив исходных данных для определения метаболизма. Частота пульса, давление, оксигенация крови — все эти показатели позволяют точнее определить энергетические затраты носителя браслета.
Пульс и ЭКГ замеряются датчиками браслета. Для пульса достаточно прямого контакта, который регистрирует разность потенциалов. Для более точного измерения используются лазерные датчики, которые и пульс посчитают и ЭКГ снимут и передадут в смартфон для анализа.
Показатели носителя
Ещё один массив данных сообщает программе расчёта сам пользователь с помощью приложения. Это вес, возраст и пол. Если приложение не даёт возможности ввести эти показатели, то, скорее всего, расчёт будет неточным.
Представьте себе девушку 18 лет весом в 50 кг и мужчину 50 лет весом 110 кг. Оба они идут в быстром темпе. Мужчина при этом будет сжигать втрое-вчетверо больше калорий, чем девушка, так как основной потребитель энергии в организме — мышцы, а их у этого мужчины гораздо больше. И для перемещения вдвое большего веса требуется вдвое больше энергии.
Кроме того, мышцы — это самые часто обновляемые ткани в организме. Чем больше мы их тренируем, тем интенсивнее распадаются мышечные волокна и нарастают новые. Поэтому даже в покое мышечная масса — основа для расчёта интенсивности метаболизма.
Для определения состава тела — мышечной и жировой массы, процента внутреннего (висцерального) жира, процента воды, оценки среднего суточного метаболизма существуют отдельные девайсы — умные весы. А фитнес-трекер позволяет подтвердить их данные.
Математическая модель
Как мы уже отметили выше, математическая модель может быть очень разной — от простой до сложной, со множеством параметров.
Если приложение не даёт возможности внести данные о весе и поле носителя трекера, то расчёт потраченных калорий будет неточен. Вернее, он будет точен для «сферического коня в вакууме» — антропоморфного существа неопределённого пола с каким-то средним весом. Вряд ли такой расчёт устроит пользователя, если только он сам не является таким существом.
Если же трекер даёт возможность задать вес и пол в приложении, стоит присмотреться к дополнительному функционалу. Если трекер даёт выбирать тип физической активности — ставим плюс. Естественно, все расчёты будут достаточно приближёнными, примерно на уровне несложных тренажёров без контроля пульса.
Если трекер может измерять пульс и строить ЭКГ — это дополнительный жирный плюс. В этом случае расчёты будут гораздо более точными. Люди, которые занимаются спортом, фитнесом, знают, что интенсивнее всего расход калорий идёт при пульсе выше 120 ударов в минуту.
Проверить, учитывает ли матмодель показатели пульса можно несколькими способами.
Первый — внимательно ознакомиться с приложением браслета, там это может быть отмечено напрямую или найти своё отражение в собираемой статистике и расчётах.
Второй — замерить расход калорий при интенсивной тренировке с пульсом выше 120 и ненапряжной, с пульсом в районе 90. Если результат будет одинаков — следует ознакомиться со специальной литературой, рассчитать расход калорий вручную и применять корректирующий коэффициент к показателям фитнес-трекера.
Умные часы лгут при подсчёте калорий: исследование.
Хотя пользователи смарт-часов и фитнес-браслетов всё чаще используют устройства для подсчёта калорий, доверять этим устройствам не стоит. Во всяком случае, если не контролировать их дополнительно. В общем, это было интуитивно понятно и раньше, а разработчики всегда предостерегают, что полученные данные носят лишь ориентировочный характер. Однако учёные из Стэнфордского университета провели подробную проверку, чтобы показать, насколько неточны носимые устройства.
Шестьдесят добровольцев с различными гаджетами (Apple Watch 2, Fitbit Surge, Microsoft Band, PulseOn, Basis Peak, Mio Aplha 2 и Samsung Gear S2) отправились на велотренажёры и беговые дорожки, оснащённые профессиональными датчиками и измерительными устройствами.
Как правило, встроенные пульсометры работали вполне корректно. Разница в показаниях профессиональных пульсометров и встроенных сенсоров часов и браслетов была незначительной — до 5%. Если же использовать часы и браслеты не для точного измерения, а для отслеживания изменений в частоте сердцебиения, то этой разницей можно пренебречь.
Зато подсчёт калорий оказался слабым местом всех устройств. В лучшем случае (Fitbit Surge и Apple Watch 2) ошибка составила 27%. PulseOn же выдал невероятную погрешность в 97%.
Отметим, что подсчёт калорий с помощью специальных приложений (к примеру, MyFitnessPal) гораздо точнее, если вводить туда все упражнения и приёмы пищи вручную. Однако и эти инструменты имеют не стопроцентную точность.
Фитнес-приложения.
Все о том, почему фитнес-приложения и браслеты до сих пор остаются скорее красивой игрушкой, чем реальным средством контроля за здоровьем и уровнем активности.
Можно ли доверять фитнес приложениям?
Несмотря на то, что фитнес гаджеты могут заставить вас двигаться больше, важно понимать, что цифры, показываемые таким устройством или приложением, чаще всего весьма условны и могут отличаться от реальности не просто на единичные проценты, а на целые порядки.
Производители, заботясь о визуальном представлении данных и модном дизайне, зачастую используют устаревшие методики расчета, не говоря уже о том, что сама логика измерения движения в единицах измерения тепла (калориях) имеет под собой спорную научную базу.
Базовый уровень калорий
Любой модный фитнес-трекер или продвинутое приложение для смартфона определяет суточную норму калорий пользователя по одной из классических формул, известных более ста лет, поскольку иных способов определения цифры просто не существует.
Однако даже 50 лет назад было понятно, что данные формулы весьма приблизительны — расход энергии двух людей одного пола, возраста, сходного телосложения и образа жизни может отличаться на цифры порядка 30-40%. Причина — индивидуальные факторы.
Расчет сжигаемых калорий
Потребности в калориях конкретного человека варьируются от дня к дню в зависимости от базовых метаболических процессов (порядка 70% всей энергии, треть из которых приходится на работу мозга), температуры окружающей среды и даже эмоционального состояния.
Энергетические затраты от физической активности обычно составляют не более 20% от общих затрат энергии — причем большая часть приходится на повседневное движение, а не на тренировки в спортзале. Сам по себе спорт не сжигает значительного количества калорий.
Сколько калорий сжигает ходьба?
Важно понимать, что сама идея того, что на один сделанный шаг приходится определенное количество сжигаемых телом калорий является математической аппроксимацией. Калория — единица измерения тепла, имеющая к энергии движения весьма далекое отношение.
Цифры расхода калорий в результате физических активностей, используемые фитнес-трекерами, основаны на исследованиях, проведенных много лет назад — показываемая цифра может существенно отличаться от количества энергии, потраченного вашим телом.
Что такое калория?
Физический смысл одной калории заключается в том, что это количество энергии, требуемое для нагревания 1 г воды на 1 г Цельсия при атмосферном давлении 101,3 кПа. Калорийность пищи определяется тем, сколько тепла выделяется при ее «сжигании» в специальном приборе.
Однако цифра, указываемая на упаковке продукта, является не более, чем математическим просчетом — полученные десятки лет назад цифры 1 г белка = 4 ккал, 1 г углеводов = 4 ккал и 1 г жиров = 9 ккал умножаются на количество белков, жиров и углеводов в продукте.
Сколько энергии усваивается из пищи?
Строго говоря, не известно, насколько указанная на упаковке продукта «математическая» калорийность отличается от непосредственного количества энергии, получаемого конкретным человеком. Однако можно с уверенностью сказать, что это величина порядка 10-30%.
Итого на цифру нормы калорий, определенную с погрешностью 30-40% накладываются цифры калорийности конкретных продуктов (погрешность 10-30%), которые затем перекладываются на уровень активности, основанный на усредненных и весьма приблизительных данных.
Часы-пульсометр
Два года назад не существовало пульсометров, способных измерять частоту сердцебиения исключительно контактом с запястьем, поскольку считалось, что цифра будет искажена. Сегодня эти приборы стали появляться — однако изменился дизайн, но не технологии.
Итоговая погрешность фитнес-браслета или приложения настолько велика, что показываемая цифра может не иметь ничего общего с реальностью. Важно понимать, что подобные приборы до сих пор остаются скорее игрушкой, чем инструментом контроля за здоровьем.
Важно относиться к различным устройствам и приложениям для измерения уровня физической активности скорее как к красивым виртуальным цифрам, а как к реальным рекомендациям. Сам подход измерения активности единицами измерения тепла (калориям) оставляет много вопросов.
Возможно у Вас есть свои мнения на тему «Мониторинг калорий на умных часах как работает»? Напишите об этом в комментариях.
Загрузка...