Pixel Watch: Robust Heart Rate Sensing from Multipath PPG and On-Device Deep Learning Trained on 10,000 hours of Free-Living and Fitness Data
पिक्सेल वॉच 2 एक 10-चैनल मल्टीपाथ PPG सेंसर और 10,000 घंटों के विविध डेटा पर प्रशिक्षित एक ऑन-डिवाइस डीप लर्निंग मॉडल का लाभ उठाकर, अधिक गति वाली गतिविधियों के दौरान हृदय गति की सटीकता में महत्वपूर्ण सुधार प्राप्त करती है, जिसके परिणामस्वरूप पिछले उपकरणों की तुलना में काफी कम त्रुटि मार्जिन प्राप्त होता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने नहीं लिखा है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
कल्पना कीजिए कि आपकी स्मार्टवॉच एक नन्हे, हाई-टेक जासूस की तरह है जो आपकी कलाई के माध्यम से आपके दिल की धड़कन सुनने की कोशिश कर रही है। आमतौर पर, यह एक शोर भरा काम है। जब आप स्थिर बैठे होते हैं, तो जासूस को एक स्पष्ट "धप-धप" सुनाई देती है। लेकिन जब आप दौड़ना, वजन उठाना या बस अपने हाथ हिलाना शुरू करते हैं, तो आपकी हलचल बहुत सारा स्टैटिक और व्यवधान (interference) पैदा करती है, जिससे घड़ी के लिए आपकी दिल की धड़कन और आपकी गति के शोर के बीच अंतर करना मुश्किल हो जाता है।
यह पेपर बताता है कि कैसे गूगल ने एक नई स्मार्टवॉच, पिक्सेल वॉच 2 (Pixel Watch 2) बनाई, जो दो मुख्य तरकीबों का उपयोग करके इस समस्या को हल करती है: अधिक कान और एक सुपर-स्मार्ट दिमाग।
1. "अधिक कान" वाली तरकीब (मल्टीपाथ PPG)
पुरानी घड़ियों में आमतौर पर केवल एक "कान" (एक सिंगल लाइट सेंसर) होता था जो आपके दिल की आवाज़ सुनने की कोशिश करता था। यदि वह कान पसीने से ब्लॉक हो जाता या थोड़ा हिल जाता, तो सिग्नल गड़बड़ा जाता था।
पिक्सेल वॉच 2 अलग है। इसमें घड़ी के पीछे विभिन्न पैटर्न में व्यवस्थित 10 अलग-अलग "कान" (लाइट सेंसर और LEDs) हैं। इसे एक सोलो सिंगर के बजाय एक गायक मंडली (choir) की तरह समझें। यदि एक आवाज़ आपके हाथ हिलने के शोर में दब जाती है, तो अन्य नौ आवाज़ें स्पष्ट रूप से गा रही होती हैं। इन सभी अलग-अलग कोणों से एक साथ सुनकर, घड़ी को आपकी त्वचा के नीचे क्या हो रहा है, उसकी एक बहुत अधिक समृद्ध और पूर्ण तस्वीर मिलती है।
2. "सुपर-स्मार्ट दिमाग" (डीप लर्निंग)
10 कान होना बहुत अच्छी बात है, लेकिन यह भारी मात्रा में डेटा भी पैदा करता है। एक साधारण कैलकुलेटर (जिसका उपयोग पुरानी घड़ियों में किया जाता था) इस पूरे शोर को छाँटने की कोशिश में अभिभूत (overwhelmed) हो जाएगा।
इसलिए, गूगल ने घड़ी को एक डीप लर्निंग दिमाग दिया है। यह आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस का एक प्रकार है जो एक अनुभवी म्यूजिक प्रोड्यूसर की तरह काम करता है।
- ट्रेनिंग: इससे पहले कि यह घड़ी बाजार में आती, इस "प्रोड्यूसर" ने 962 अलग-अलग लोगों की रिकॉर्डिंग को 10,000 घंटों तक सुना था। ये लोग सोने से लेकर स्प्रिंट करने, दौड़ने और रोइंग (rowing) करने तक सब कुछ कर रहे थे। AI ने व्यायाम के बीच दिल की धड़कन की विशिष्ट "आवाज़" को पहचानना सीख लिया।
- परिणाम: शोर को फिल्टर करने के लिए कठोर, पूर्व-लिखित नियमों का उपयोग करने के बजाय, AI ने सहज रूप से दिल की धड़कन को गति (motion) से अलग करना सीख लिया। यह एक रोबोट के मैनुअल का पालन करने और एक जैज़ संगीतकार के लय खोजने के लिए इम्प्रावाइज़ (improvising) करने के बीच का अंतर है।
3. बड़ा टेस्ट
इस नए सिस्टम को साबित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने इसे केवल एक शांत लैब में टेस्ट नहीं किया। उन्होंने इसे दो प्रमुख परीक्षणों से गुजारा:
- जिम टेस्ट: उन्होंने 229 लोगों को ट्रेडमिल पर दौड़ने, रोइंग मशीन का उपयोग करने और हाई-इंटेंसिटी इंटरवल ट्रेनिंग (HIIT) जैसे गहन, निर्देशित व्यायाम करते समय घड़ी पहनने को दी। उन्होंने घड़ी के आंकड़ों की तुलना एक गोल्ड-स्टैंडर्ड चेस्ट स्ट्रैप (जो बहुत सटीक है) से की।
- रियल लाइफ टेस्ट: उन्होंने घड़ी को 27 बुजुर्ग वयस्कों को दो दिनों के लिए पहनने के लिए दिया जबकि वे खाना पकाने, चलने, काम करने और आराम करने जैसे अपने सामान्य जीवन के कार्यों में व्यस्त थे।
फैसला (The Verdict)
परिणाम पिछली गूगल घड़ियों और अन्य प्रतिस्पर्धियों की तुलना में एक बड़ा सुधार थे।
- पुरानी घड़ियों में अक्सर त्रुटि की गुंजाइश (margin of error) काफी अधिक होती थी। उदाहरण के लिए, यदि आपकी हृदय गति 100 थी, तो एक पुरानी घड़ी कठिन दौड़ के दौरान कहीं भी 75 से 125 के बीच का अनुमान लगा सकती थी। वह एक बहुत बड़ा अनुमान है!
- पिक्सेल वॉच 2 ने उस अनुमान को काफी कम कर दिया। व्यायाम के दौरान, यह आमतौर पर वास्तविक हृदय गति के लगभग 9 बीट्स के भीतर थी। सामान्य दैनिक जीवन के दौरान, यह और भी बेहतर थी, आमतौर पर 7 बीट्स के भीतर।
यह क्यों महत्वपूर्ण है (पेपर के अनुसार)
लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि जादू केवल हार्डवेयर (10 सेंसर) या सॉफ्टवेयर (AI) में अकेले नहीं था। यह दोनों का संयोजन था, जिसे भारी मात्रा में वास्तविक दुनिया के डेटा पर प्रशिक्षित किया गया था।
उन्होंने पाया कि यदि आप नए 10-सेंसर वाले हार्डवेयर के साथ पुराने "कैलकुलेटर" तरीकों का उपयोग करते हैं, तो यह अच्छा काम नहीं करता है। लेकिन यदि आप नए "AI दिमाग" का उपयोग पुराने सिंगल-सेंसर हार्डवेयर के साथ करते हैं, तो यह ठीक है, लेकिन बहुत अच्छा नहीं। सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त करने के लिए आपको अतिरिक्त सेंसर और डीप लर्निंग दिमाग दोनों की आवश्यकता है।
संक्षेप में, पिक्सेल वॉच 2 एक ऐसी स्मार्टवॉच है जिसने हजारों लोगों के साथ हजारों अलग-अलग गतिविधियों का अभ्यास करके आपके दिल की धड़कन को सुनना सीखा है, जिससे यह आपकी गति के शोर को अनदेखा करने और धड़कन पर ध्यान केंद्रित करने में सक्षम हुई है।
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