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腕上超人

腕上超人

圖/BOB

文/檸檬

大家有沒有戴過智慧手表呢?或者看過親朋好友戴呢?這種被稱為穿戴科技(Wearable Technology)的裝置,不僅能顯示時間,還能計算我們每天走了多少步。但是,這個小小的手表是怎麼知道我們走了多少步的呢?就讓我們一起揭開智慧手表的神奇面紗吧!

智慧手表  隱藏技能

首先,我們要認識一個厲害的小傢伙「慣性測量單元」(Inertial Measurement Unit, IMU),其實就是智慧手表裡的「超級感應器」,它能夠精確測量3個方向的運動:上下、左右、前後。這個小小的感應器可是智慧手表的「大腦」喔,不只能幫我們數步數,還能做很多厲害的事情。比如說,它能判斷我們是不是摔倒了,如果真的摔倒了,有些智慧手表甚至會自動發出求救信號,根本像是手表裡的超級英雄,時時刻刻保護著我們,關心著我們的健康狀況。

想像一下,如果你把一顆小球放在一個扁平的盒子裡,然後開始走路。每走一步,盒子就會晃動,小球就會在盒子裡滾來滾去。IMU就像是這個帶著小球的盒子,但比我們想像的盒子厲害多了!每當我們移動手腕,IMU就會產生電子信號。就像是它在對手表說:「嘿,主人在動啦,你該開始工作囉!」

但是,光有IMU還不夠。信號產生了,誰來解讀呢?我們的數學魔術師——人工智慧演算法就登場了。它接收到IMU傳來的信號後,就開始忙著翻譯:「嗯……這個動作像是在走路……這個不像……這個又像了!」它根據分析這些信號的規律,來判斷我們是不是真的在走路。

現在,要來計算步數囉,這使用一個叫做「角速度分析」的技巧。當每走一步,腳會有一個擺動的過程。科學家們發現,透過觀察腳的擺動速度(也就是腳速度),我們可以判斷一個人是在走路、跑步,還是跳躍。例如:

●走路時,腳的擺動速度會有平緩的過程。
●跑步時,腳的擺動速度變化會更快,會有較劇烈的過程。
●跳躍時,會出現一個向上的快速擺動與一個向下的快速擺動。

運動模式  智慧演算

聰明的演算法就是透過分析這些角速度的變化,來判斷我們的運動狀態。

感覺很厲害吧?但有些更高級的智慧手表甚至會「學習」你的走路方式!它們會記錄你平常走路時的數據,慢慢建立屬於你的走路模型。這就是人工智慧的魅力所在,不管你是在平地上漫步,還是在爬樓梯,它都能更準確的識別你的步伐唷。

透過智慧手表數步數的原理,我們看到了數學在日常生活中的神奇應用。從IMU的測量,到人工智慧演算法的設計,再到數據的分析,處處都有數學的影子。而且,這些技術不僅可以用來數步數,還可以用來識別更多的運動模式,比如游泳姿勢,甚至可以用在健康醫療領域,幫助醫生近一步了解病人的情況唷。

19 11 2024

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