盤點新技術：Apple Watch 的感應器可以如何進化？
2016-12-27 20:45:14 n隱然向 Fitbit 學習、準備將 Apple Watch 專注在“健康與體適能偵測”的蘋果，根據目前的專利與技術，有哪些可能的開發方向呢？
目前 Apple Watch 小巧的機身其實只有兩類感應器：與方位相關的加速度感應器、陀螺儀，以及心率感應器。因此這兩種技術就是 Apple Watch 目前用來偵測身體資訊的主要途徑。
在蘋果的一項專利中，它們描述了一種新方法來強化心率感應的效果。眾所皆知，蘋果使用的是 LED 光測器，透過打綠光在皮膚上、借由血液的吸收量差異來計算心跳的頻率，因此，這個專利的內容便是透過更細致地分辨心跳的頻率、或是血液的組成，來分辨使用者的身份，換言之，就是透過心率，來達成與 Touch ID、虹膜辨識相同的效果。
▲ Apple Watch 的心率感應器示意圖。（Source：蘋果）
與這項技術搭配的，還有加速度感應器的協作，讓使用者可以透過抬腕來觸發心率身份的辨識過程。這么一來，對用戶直接的好處是防盜以外，另一個優勢或許是讓穿戴式設備的移動支付可以再方便一點。
有趣的是，除了辨識心率，同樣的技術也可以用來辨識血液中的其他成份，比如氧氣與二氧化碳的含量，甚至與健康關系極大的血糖。蘋果兩年前便從一間加州公司 C8 Medisensors 挖角了幾名科學家。這間公司的技術，主要是研究特定分子對光的反應，確立正確的頻率，再讓穿戴式設備有能力透過光感器，將這些分子的“濃度”計算出來。
不過，這些技術目前都還沒有發展出有效辦法，可以從成份、比例不一的血液辨識出特定元素的比例。
由于現行的 LED 光感器，就連要在運動中仔細地過濾“雜音”、計算出確的心率都有困難，因此蘋果目前的商用開發重心其實還是描述用戶運動的效率與過程，進而設計出更私人的健康與運動指引。換言之，就是要打造更精準的演算法，并加入更精密的向量觀測。
▲ （Source：Flickr/Jon Fingas CC BY 2.0）
10 月間，蘋果曾經開放自己的運動監測實驗室給《彭博社》參訪。為了保密，受試者全都是志愿的蘋果員工，因此實驗室就與大學的重訓室沒有兩樣。員工就像平常一樣到這里踩飛輪慢跑，只是除了得戴上儀器，也得遵守時間、組數與心率等控制變項。蘋果指出，這些累積達 16,000 項、共 17,000 小時的實驗，目的便是要用來打造自己的演算法。
此外，由于現有的陀螺儀與加速度感應器基本只能定位傾斜角度，剩下的就是靠各種補償機制、軟件演算來估計使用者的運動效果，比如新推出的游泳訓練，因此，蘋果的專利也描繪了新的途徑，想透過更多感應器來查覺更細的動作，像是揮手、轉動手腕，或是如前述般透過抬腕來喚醒特定功能。
AirPods 也有的加速度動作感應也在專利出現。在 AirPods 上，用戶是透過敲擊來啟動 Siri，這個動作也成了 Apple Watch 可能的操作方式。
值得一提的是，盡管與蘋果沒有直接關系，卡內基梅隆大學的團隊日前也發布了一項稱作 ViBand 的技術，用來讓穿戴式設備能感受手指的細微動作，像是握拳、抓、伸張或彈指。用戶甚至可以拍打自己的手背或手臂，來指示手表做一些事。
ViBand 的技術原理說起來不復雜，主要是透過調高加速度感應器的頻率，從一般的 100Hz 大幅提高到 4000Hz 的極速，因此能記錄到極細微的“震動”，像是拿東西。卡內基梅隆大學的團隊也發布了一項實作，演示當用戶拿起特定的物品，像是吉他，手表會自動感應，并判斷用戶手上的東西是什么。
ViBand 也可以與包括 Apple Watch 在內的產品合作，因為它主要是透過軟件來分辨、計算，不需要額外的感應器。
