گوشی شما چطور قدمهایتان را میشمارد؟ پشت پرده سنسورهای موبایل
تا حالا به این فکر کردهاید که گوشی شما چطور میفهمد امروز ۳۰۰۰، ۷۰۰۰ یا حتی ۱۰ هزار قدم راه رفتهاید؟
گوشی نه شما را دنبال میکند و نه برای شمردن قدمها به دوربین نیاز دارد. در واقع، این کار نتیجه همکاری چند سنسور کوچک و الگوریتمهای نرمافزاری است که دائماً حرکت گوشی را بررسی میکنند.
اما گوشی دقیقاً چه چیزی را اندازه میگیرد؟ آیا هر حرکتی یک قدم محسوب میشود؟ و آیا عددی که در برنامه سلامت میبینیم واقعاً دقیق است؟
در این مقاله به زبان ساده به پشت پرده قدمشمار گوشیهای هوشمند میپردازیم.
گوشی از کجا میفهمد که در حال راه رفتن هستید؟
مهمترین نکته این است که گوشی معمولاً خود قدم را مستقیماً اندازهگیری نمیکند؛ بلکه الگوی حرکتی ایجادشده هنگام راه رفتن را تشخیص میدهد.
وقتی راه میروید، گوشی حرکات مشخصی را تجربه میکند. مثلاً گوشی داخل جیب شما با هر قدم کمی بالا و پایین و جلو و عقب میشود.
سنسورهای حرکتی گوشی این تغییرات را ثبت میکنند و نرمافزار با بررسی این الگوها میتواند تشخیص دهد که احتمالاً چند قدم برداشتهاید.
به زبان ساده:
حرکت گوشی → دریافت اطلاعات از سنسورها → تحلیل الگوی حرکت → تشخیص قدم → ثبت تعداد قدمها
سنسور شتابسنج چیست؟
یکی از مهمترین قطعاتی که در قدمشماری نقش دارد، شتابسنج یا Accelerometer است.
شتابسنج میتواند تغییرات حرکت گوشی را در چند جهت مختلف اندازهگیری کند.
برای مثال، وقتی گوشی را تکان میدهید، شتابسنج تغییرات مربوط به حرکت را ثبت میکند.
هنگام راه رفتن نیز حرکت بدن و گوشی الگویی نسبتاً منظم ایجاد میکند. نرمافزار میتواند از این اطلاعات برای تشخیص قدمها استفاده کند.
شتابسنج فقط برای قدمشماری نیست
این سنسور کاربردهای بسیار بیشتری دارد.
برای مثال:
-
تشخیص چرخاندن صفحه نمایش
-
تشخیص حرکت گوشی
-
کمک به کنترل بازیها
-
تشخیص برخی حرکات
-
اندازهگیری تغییرات حرکتی
-
کمک به سیستمهای ورزشی و سلامت
بنابراین شتابسنج یکی از قطعات کوچک اما بسیار مهم در گوشیهای هوشمند است.
ژیروسکوپ چه نقشی دارد؟
سنسور مهم دیگری که در بسیاری از گوشیهای هوشمند وجود دارد، ژیروسکوپ یا Gyroscope است.
ژیروسکوپ بیشتر برای تشخیص چرخش و تغییر جهت گوشی استفاده میشود.
به همین دلیل میتواند در کنار شتابسنج اطلاعات بیشتری درباره نحوه حرکت گوشی در اختیار سیستم قرار دهد.
البته برای شمردن قدمها، شتابسنج نقش بسیار مهمی دارد و بسته به گوشی و سیستمعامل، الگوریتمهای مختلف میتوانند از دادههای چند سنسور استفاده کنند.
سنسور قدمشمار چیست؟
برخی گوشیها و تراشههای موبایل دارای سختافزار یا قابلیت اختصاصی برای تشخیص قدم هستند که معمولاً با عنوانهایی مانند Step Counter یا Step Detector شناخته میشوند.
این قابلیت میتواند برای تشخیص قدمها بهینه شده باشد و در بعضی دستگاهها به کاهش مصرف انرژی کمک کند.
تفاوت مهم این است که سیستم میتواند به جای اینکه دائماً تمام دادههای سنسورهای حرکتی را با پردازنده اصلی تحلیل کند، بخشی از پردازش مربوط به تشخیص حرکت را به سختافزار یا بخش کممصرفتری بسپارد.
این موضوع برای گوشیای که قرار است در تمام طول روز قدمهای شما را ثبت کند اهمیت زیادی دارد.
گوشی چطور یک حرکت را از یک قدم واقعی تشخیص میدهد؟
اینجا قسمت جالب ماجرا شروع میشود.
اگر گوشی فقط هر بار که تکان میخورد یک قدم حساب میکرد، کافی بود آن را چند بار تکان دهیم تا تعداد قدمها بالا برود!
اما سیستمهای قدمشمار از الگوریتمهای تشخیص الگو استفاده میکنند.
هنگام راه رفتن، حرکت گوشی معمولاً دارای ویژگیهایی مانند:
-
تکرار
-
ریتم
-
شدت مشخص
-
تغییرات قابل تشخیص در شتاب
است.
نرمافزار این دادهها را بررسی میکند و تلاش میکند حرکات مربوط به راه رفتن را از حرکات تصادفی جدا کند.
به همین دلیل است که هر تکان گوشی الزاماً یک قدم محسوب نمیشود.
اگر گوشی داخل جیب باشد چه اتفاقی میافتد؟
این یکی از حالتهای رایج استفاده از قدمشمار است.
وقتی گوشی داخل جیب شما قرار دارد، حرکات بدن به گوشی منتقل میشود. شتابسنج این تغییرات را ثبت میکند و الگوریتم قدمشمار الگوی تکرارشونده حرکت را بررسی میکند.
البته نوع قرار گرفتن گوشی میتواند روی نتیجه تأثیر داشته باشد.
برای مثال، اگر گوشی را در دست بگیرید، در جیب شلوار قرار دهید یا داخل کیف بگذارید، الگوی حرکتی آن میتواند متفاوت باشد.
به همین دلیل، تعداد قدمهای ثبتشده همیشه یک اندازه نیست.
آیا گوشی بدون GPS هم میتواند قدم بشمارد؟
بله.
یکی از نکات جالب این است که قدمشماری لزوماً به GPS نیاز ندارد.
GPS برای تعیین موقعیت مکانی و مسیریابی طراحی شده است، اما تشخیص قدم بیشتر به اطلاعات سنسورهای حرکتی وابسته است.
بنابراین حتی اگر GPS خاموش باشد، گوشی میتواند در بسیاری از شرایط تعداد قدمها را ثبت کند.
البته بعضی قابلیتهای ورزشی و مسیریابی ممکن است برای اطلاعات دقیقتر درباره مسیر، مسافت یا موقعیت مکانی به GPS نیاز داشته باشند.
پس GPS چه زمانی وارد ماجرا میشود؟
GPS زمانی اهمیت بیشتری پیدا میکند که بخواهید اطلاعاتی مانند مسیر حرکت، موقعیت، مسافت طیشده و سرعت را بررسی کنید.
مثلاً هنگام دویدن یا پیادهروی، گوشی میتواند از ترکیب اطلاعات حرکتی و موقعیت مکانی برای ارائه اطلاعات دقیقتر درباره فعالیت شما استفاده کند.
بنابراین:
قدمشماری ≠ GPS
اما این دو فناوری میتوانند در کنار یکدیگر استفاده شوند.
چرا تعداد قدمها در گوشی و ساعت هوشمند ممکن است متفاوت باشد؟
اگر همزمان از گوشی و ساعت هوشمند استفاده کنید، ممکن است در پایان روز ببینید یکی مثلاً ۸۰۰۰ قدم و دیگری ۸۵۰۰ قدم ثبت کرده است.
این موضوع لزوماً به معنی خراب بودن یکی از دستگاهها نیست.
هر دستگاه در موقعیت متفاوتی قرار دارد و سنسورهای آن حرکت را از نقطه متفاوتی اندازهگیری میکنند.
گوشی ممکن است داخل جیب باشد، در حالی که ساعت روی مچ دست قرار دارد.
علاوه بر این، الگوریتمهای تشخیص قدم در دستگاهها و سیستمعاملهای مختلف میتوانند متفاوت باشند.
به همین دلیل، اختلاف جزئی بین اعداد طبیعی است.
آیا قدمشمار گوشی کاملاً دقیق است؟
خیر.
هیچ قدمشماری را نباید یک ابزار کاملاً بیخطا در نظر گرفت.
عوامل مختلفی میتوانند باعث اختلاف بین تعداد واقعی قدمها و عدد ثبتشده شوند.
برای مثال:
-
نحوه حمل گوشی
-
راه رفتن با سرعتهای مختلف
-
حرکت دادن دستها
-
قرار دادن گوشی در کیف
-
دویدن
-
حرکات غیرمرتبط با راه رفتن
-
تفاوت الگوریتمهای نرمافزاری
میتوانند روی نتیجه تأثیر بگذارند.
بنابراین بهتر است عدد قدمها را به عنوان یک تخمین کاربردی از میزان فعالیت روزانه در نظر بگیریم، نه یک اندازهگیری آزمایشگاهی کاملاً دقیق.
چرا گاهی گوشی قدمها را کمتر یا بیشتر حساب میکند؟
فرض کنید گوشی در دست شماست و در طول روز زیاد با دستتان حرکت میکنید.
بعضی حرکات ممکن است شبیه الگوی راه رفتن باشند و سیستم را دچار اشتباه کنند.
از طرف دیگر، اگر گوشی در کیف باشد یا برای مدت زیادی از بدن فاصله داشته باشد، ممکن است بخشی از قدمها اصلاً ثبت نشوند.
بنابراین بهترین حالت برای ثبت مداوم فعالیت، قرار گرفتن دستگاه در شرایطی است که حرکت بدن را به شکل مناسبی دریافت کند.
آیا گوشی میتواند نوع فعالیت شما را هم تشخیص دهد؟
در بسیاری از گوشیها و برنامههای سلامت، سیستم فقط به تعداد قدمها محدود نمیشود.
با استفاده از اطلاعات سنسورها و الگوریتمهای مختلف، دستگاه میتواند در برخی شرایط بین فعالیتهایی مانند:
-
راه رفتن
-
دویدن
-
دوچرخهسواری
-
بیتحرکی
تمایز ایجاد کند.
البته قابلیتهای دقیق به مدل گوشی، سیستمعامل و برنامه مورد استفاده بستگی دارد.
هوش مصنوعی چه نقشی در این سیستم دارد؟
هرچه گوشیها هوشمندتر شدهاند، تحلیل دادههای سنسورها نیز پیچیدهتر شده است.
الگوریتمهای مدرن میتوانند حجم زیادی از دادههای حرکتی را بررسی کنند و الگوهای مختلف را از یکدیگر تشخیص دهند.
در برخی سیستمهای سلامت و پوشیدنی، یادگیری ماشین و مدلهای هوشمند نیز میتوانند برای تشخیص فعالیتها و بهبود تحلیل دادهها مورد استفاده قرار بگیرند.
در واقع، سنسورها فقط داده خام تولید میکنند؛ این نرمافزار است که تلاش میکند از این دادهها معنی استخراج کند.
چرا سنسورهای گوشی اهمیت زیادی دارند؟
سنسورهایی مانند شتابسنج و ژیروسکوپ ممکن است قطعات کوچکی باشند، اما نقش مهمی در تجربه کاربری گوشی دارند.
آنها در قابلیتهایی مانند:
-
قدمشماری
-
چرخش خودکار صفحه
-
بازیهای حرکتی
-
واقعیت افزوده
-
تشخیص حرکت
-
لرزشگیر ویدیو
-
برنامههای ورزشی
-
برخی قابلیتهای امنیتی
کاربرد دارند.
به همین دلیل، وقتی درباره مشخصات گوشی صحبت میکنیم، فقط پردازنده، دوربین و حافظه مهم نیستند؛ سنسورها نیز بخشی از فناوری پنهان داخل گوشی هستند.
گوشی شما برای شمردن قدمها نیازی ندارد که شما را ببیند.
این کار عمدتاً با کمک سنسورهای حرکتی مانند شتابسنج و الگوریتمهایی انجام میشود که الگوهای حرکت گوشی را تحلیل میکنند.
هنگام راه رفتن، حرکت بدن باعث ایجاد الگوهای مشخصی در حرکت گوشی میشود. سیستم با تحلیل این الگوها میتواند احتمال دهد که یک قدم برداشته شده و آن را در برنامه سلامت ثبت کند.
GPS نیز میتواند برای اطلاعاتی مانند مسیر و مسافت به کار برود، اما برای اصل قدمشماری ضروری نیست.
بنابراین دفعه بعد که گوشی عدد قدمهای روزانه شما را نشان داد، به یاد داشته باشید که پشت همین عدد ساده، سنسورهای بسیار کوچک و الگوریتمهای نسبتاً پیچیدهای در حال کار هستند.