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上周，我带着 Apple Watch Series 3 跳进了一个地下大学游泳池。随着公司可穿戴设备的成熟，苹果越来越多地将其作为健身设备进行营销，并且由于与耐克的合作，它特别适合作为跑步伴侣。但是 Apple Watch 也能够应对比晨跑更具活力和多样性的运动：水上运动。
自 2016 年防水以来，该设备就一直充当游泳追踪器，但凭借其最新的操作系统，它呈现出更细粒度的指标：组检测。它知道您何时在泳池边休息，然后利用这些信息将锻炼分为若干组，显示您在每组中游了多远、多长时间、使用了哪种泳姿以及您的休息时间。
您无需最新的 Apple Watch 型号即可获取此信息。运行第四代操作系统的 Series 2 就可以了。但我使用的是该公司最新的版本，也就是带有蜂窝连接的版本。我可以带着它去游泳池，而无需携带手机，但这是最新、最强大的设备提供的最大优势。
在泳池中，Apple Watch 成为量化水上运动复杂运动的工具，作为一名长期业余游泳爱好者，我一直对它的工作原理很感兴趣。
苹果公司构建了自己的算法，以辨别各种技能水平游泳者的泳姿以及他们燃烧的卡路里。该过程涉及收集了 700 多名游泳者和 1,500 多次游泳课的数据。苹果公司还从在“无限泳池”（一种原地游泳的泳池）中游泳的人那里收集了更多数据，这些人戴着一个从天花板下降的面罩。
这是大量数据。所有这些数据都是必需的，因为技能水平会影响动作。苹果公司健康与健身技术主管 Jay Blahnik 表示：“如果你是迈克尔·菲尔普斯，你就能非常清楚地分辨出四种泳姿——仰泳、自由泳、蛙泳和蝶泳之间的区别。“如果是我，结果是，一旦你看陀螺仪和加速度计的信号，它们就不那么强大和清晰了。”
从手腕到卫星
手表使用陀螺仪和加速度计来追踪您的泳姿运动，但在开阔水域，它可以利用另一个传感器：GPS 芯片。如果您在海洋或湖泊中游泳，手表会使用它来确定您的速度和距离。但 GPS 信号无法穿透 H2O。幸运的是，人们在开阔水域很可能采用自由泳，并且对于这种泳姿，您的手臂会定期破水而出。苹果公司将 GPS 芯片设置为整个游泳过程中处于捕获模式。每次您的手臂从水中抬起时，它都会寻找卫星信号。苹果公司地理位置和运动服务工程总监 Ron Huang 表示：“我们试图每一次都抓住它。”
加速度计测量运动，而陀螺仪则确定手表每秒旋转的度数。这两个传感器共同帮助苹果公司确定泳姿类型。
黄说：“我们正在观察的实际上是您在进行每种泳姿时手腕的轨迹。”蝶泳和自由泳对传感器的相似度最高，这导致了它们最大的“混淆矩阵”。但重要的是要正确区分，因为泳姿类型会影响您燃烧的卡路里。例如，蝶泳消耗的卡路里大约比蛙泳多 40%。
为了增加复杂性，陀螺仪有一种趋势，即使在手表未旋转时也会指示其在旋转，这种现象称为陀螺仪漂移。例如，您的手腕可能静止不动，但陀螺仪可能显示其正在以每秒 10 度的速度旋转。在这种情况下，苹果公司依靠加速度计来查找地面真相。如果它从加速度计看到您没有移动，但陀螺仪仍然显示旋转，它就可以通过要折扣陀螺仪读数的量来学习。
转，转，转
熟练的游泳者会在泳池边进行翻转，这是一种类似水中半空翻和扭转的动作，用于改变方向。但我不行，苹果健康执行官 Blahnik 也不行。Blahnik 承认：“如果你见过我的翻转，那可不好——事实上，它糟透了，我根本不翻转。“我们需要能够非常准确地判断您是否进行了翻转，无论您是优秀游泳者还是经验不足的游泳者。”换句话说，无论您如何转身，手表都需要能够识别它。
这就是陀螺仪真正发挥作用的地方。它测量在三个独立平面上的旋转：围绕 x、y 和 z 轴。x 轴水平穿过显示屏；y 轴垂直；z 轴直接从屏幕射出。手表软件会解释陀螺仪的数据，以确定您何时到达泳池边缘并向新方向转了 180 度，就像飞机机头的方向是用偏航来衡量的。例如，将手腕平放在身前，与地面平行，想象一下 z 轴垂直向上射向天空：围绕该 z 轴的旋转揭示了您方向的变化。
通过学习您通常需要多少划水才能游完泳池，苹果公司就知道何时会期待您进行一次转身。假设您通常需要大约 25 次划水，但后来您的锻炼中，苹果公司注意到您只划了 10 次。然后它就可以推断，这很可能是因为您只是在泳池中央游荡，并且它应该忽略它看到的任何偏航变化。您可能只是转了 90 度去游到分隔泳道的浮标处。
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相信你的感觉
也许苹果公司做出的最有趣的决定是如何处理棘手的泳池长度问题。在开始游泳之前，手表会提示您告知泳池的长度，以米或码为单位。但苹果公司知道您很有可能测量错误。也许泳池是 25 米长，但您却说是 25 码。“这完全是凭感觉，”黄说。在您游泳结束后，手表会告诉您总共游了多远，但这仅仅是基于您所说的泳池长度；如果您在一个您说是 25 米长的泳池中游了 10 圈，手表就会告诉您游了 250 米。苹果公司只是根据您所说的来进行测量。无论如何，手表不需要您告知泳池长度来准确计算您的圈数，因为它通过标记转身来独立完成这项工作。
但是，重要的是，总游泳距离测量实际上并不重要，至少在计算您燃烧了多少卡路里方面是这样。这是因为苹果公司正在使用自己的传感器来确定该指标。黄说：“我们注意到的一件事是，您游泳的圈数并不是衡量您实际燃烧卡路里的好指标。”
他举例说，想一位伟大的游泳者，他用很少的划水就轻松地游完了泳池。他们燃烧的卡路里不像那些拼命游到池边、做大量划水的人那么多。因此，手表使用其传感器来寻找偏航变化，以标记您何时完成了一圈并转身，并计算您的划水次数；它利用这些信息来帮助估算卡路里消耗。黄说：“我们不想仅仅根据圈数和距离来计算卡路里；我们实际上想衡量您的游泳效率水平和您划水的次数。”
编者注：本文已更新，以澄清苹果公司从无限泳池收集的数据是附加的，而不是其他收集数据的组成部分，并澄清了关于泳池长度的解释。
