【浅谈】智慧型手表/手环的选择（长文）

時下智慧型手錶/手環千百種， 到底該如何選擇適合的智慧型手環/手錶呢？到底智慧型手環有那些功能運算卡路里？卡路里運算真的準確嗎？本篇將講解如何智能手錶如何計算卡路里。（本篇只討論代謝率與運動。下集再討論睡眠計算、其他功能、與顏值。）

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新陳代謝儀

在進入主題以前， 先給各位科普一下減肥/增重與有氧運動的耗能運算。

一日能量 = 進食 - 消耗。 

進食在之前有很多人談過， 我不重提。這次主要來談消耗的計算。 人就算不運動、不作事也消耗能量。 這就是基礎代謝。每個人基礎代謝都不同。所以任何以公式運算體重、年齡、身高等等都是有誤差的，因為是取平均值的方式得出的公式。體格奇跋的人用公式肯定不準。最準的方法是以耗氧量計算。

燃燒脂肪、新陳代謝需要氧氣。 所以計算耗氧量是最直接的測量方式。一般醫院或實驗室都是用新陳代謝儀（Metabolic Cart） 測量最大耗氧量 (Max VO2 consumption)。

那沒有代謝儀又怎麼計算卡路里呢？用MET(Metabolic Equivalent)與公式。利用平均身高、體重、性別、年齡、凈體重（減了脂肪後的體重）等等， 去預測一個人的基礎代謝率。有了基礎代謝， 就能利用公式找出運動時的代謝率，竟而得出卡路里消耗。

男生公式：

基礎代謝 = 66.5 + 13.75 × 體重(kg) + 5.003 × 身高(cm) – 6.755 × 年齡

女生公式：

基礎代謝 = 655.1 + 9.563 × 體重(kg) + 1.850 × 身高(cm) – 4.676 × 年齡

這是預估一個人什麼都沒做、整天嚕嚕嚕的耗能。那有運動又怎麼算代謝率呢？ 拿基礎代謝率乘上一個數值。 這數值的大小取決於運動強度。

附：HRR是另一種運算方式，此次不提。

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藍牙心率測量儀

如何測量運動強度呢？

以有氧運動來說，運動強度是有特訂平均資料的。例如跑步是6-15。 但是是6還是15 取決你跑的多快， 運動的感覺多辛苦。又或者心跳達到多少。

一般跑步機使用里程速與難易度，這是假設里程數難易度與運動量、耗氧量是成正比。 但是實際並不然，跑步與走路里程數可能相同， 但是心率不同， 耗氧量也不同。也就是說，你想要作弊也是可以的。所以許多跑步機會增加觸摸式心率器，又或者可以連結心率器（見上圖）。因為心率與耗氧同常成正比。

進入正題：

那手環如何測量能量消耗與運動量？

剛剛說了基礎代謝率可以自己計算。 那我們現在來確定手環如何計算運動強度呢？

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Actigraph 是醫療界基準之一

運動強度：活動量與計步

兩個功能其實是從同一個裝置運算出來的。加速儀accelerometer 或動量儀(Inertial Measurement Unit 簡稱 IMU) 都可以測量移動的加速度，動量儀又增加可以測量轉速。（上圖為本魯實驗室標準儀器。 顏值底， 但是動量儀準確度高達99%）

許多手錶/手環都有利用加速去測量一天的活動量。一般影響活動量的準確度是 

1）加速儀或動量儀的準確度。

2）運算活動量程式的準確度。

基本上市售的這些儀器準確度都不太高（介於60%-90%；以fitbit準確度略勝。蘋果無資料）。但是運算活動量來說綽綽有餘。每一家手環公司都有自家的程式。計步器的準確與程式有很大的關係。儀器的準確度大多是由動態影像偵測去算的。（我們實驗室的高能影響攝像頭。見下圖）

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我要計算運動強度，如何選擇手環/手錶呢？

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Actigraph 運動錶

1. 要有IMU。

一般手環都有加速儀（Acceleromrters) 。但是最好是三維動量儀 （3-axles IMU) 。如果沒有那有 3 Axles 轉動儀 （Gyroscope）也行。 再沒有至少也來個三維加速儀。 連三維都沒有都可以跳過，因為運動量會不準。

2. 心率

目前市面上有許多產品沒有心率測量。那是因為心率測量還未成熟。 準確率都不高。 倒不如買一個綁胸前的心率測量器（見上圖）。 但是， 隨著人工智慧越來越先進。 心率是有可能變準的。 如果價格對你來說差不了多少， 可以考慮有心率的手環。

3. APP功能

有些 Smart watch/band 並沒有能夠運用它牌手機APP的功能。 我個人建議選擇廠商開放第三方APP的手環。因為這些第三方可能更快的發展出新功能、新測量方法。 當然， 基本的硬體不能太差。Android wear、Apple Watch（iOS)、還有部分Fitbit與Garmin產品都有開放給第三方發展APP。我會優先考慮這些手環或手錶。

後語。 今後人工智慧將會繼續把手環的功能與準確度推往無遠弗屆。利用人工智慧可以運算出不止活動量，還有活動的種類。 本魯寫程式查看女盆友今天幹了什麼（前提是硬體要精確。）以後智慧型手錶應該滿有發展。 各位看官希望有什麼功能可以推出呢？在下面留言吧。

後記2：有些手環有GPS功能。 其實運動強度最準應該是IMU。所以GPS 不在討論範圍。另外， 有些手環會有Galvanic Skin Response。這類的測量以後有機會測量妳的壓力、心情等等。

作者簡介

鄉民進來看熱鬧的，只不過往前站了一點。

正職：運動、人工智慧與智能生活研究員

興趣：運動、人工智慧與智能生活研究

嗜好：運動

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