Como a Apple fez o relógio funcionar para usuários de cadeiras de rodas

O engenheiro da Apple, Ron Huang, descreve o processo de um ano de revisão do watchOS para pessoas em cadeiras de rodas.

Só na América, existem mais de 2,2 milhões de pessoas que dependem de cadeiras de rodas para se locomoverem todos os dias. Mas a maioria dos usuários de cadeiras de rodas não é ativa. Eles são mais sedentários, em média, do que aqueles que usam totalmente as pernas - e, conseqüentemente, correm um risco muito maior de ataque cardíaco, derrame cerebral e diabetes.



A Amazon está vendendo atualmente mais de 1.000 modelos diferentes de rastreadores de fitness on-line. Mas quantos apoiam usuários de cadeiras de rodas, um enorme grupo demográfico que precisa desesperadamente de ferramentas sofisticadas para gerenciar e estimular o condicionamento físico?

Nenhum. Zero. Zilch. Até agora.



Duas semanas atrás, a Apple fez um anúncio aparentemente pequeno em sua Conferência Mundial de Desenvolvedores anual. A partir de setembro, o Apple Watch oferecerá suporte aos usuários de cadeiras de rodas, permitindo que eles acompanhem seus objetivos de condicionamento físico da mesma forma que qualquer outra pessoa. Mas esse recurso é muito importante para milhões de pessoas em todo o mundo que vivem em cadeiras de rodas. Foi também um desafio técnico incrível de realizar, exigindo que a Apple montasse o estudo mais abrangente de todos os tempos sobre condicionamento físico entre usuários de cadeiras de rodas, bem como uma revisão completa do projeto de seus algoritmos de rastreamento de condicionamento físico.



Falamos com Ron Huang da Apple, diretor de engenharia de software para tecnologias de localização e movimento, para ter uma visão interna de como Cupertino tornou possíveis os recursos de rastreamento de cadeira de rodas do Apple Watch.

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Como funcionam os rastreadores de condicionamento físico

Quer você esteja falando sobre um Fitbit ou algo mais sofisticado como um Apple Watch, todos os rastreadores de atividade funcionam da mesma maneira. Dentro está um acelerômetro, um pequeno chip que pode detectar e registrar dados de aceleração. Na forma gráfica, esses dados se parecem com a capa de um álbum do Joy Division, mas nos picos e depressões desse fluxo de dados há um registro de cada gesto, passo, macaco de salto ou bala de canhão de piscina que você fez enquanto usava seu rastreador. Tudo o que o dispositivo precisa são os algoritmos adequados para decodificá-lo.

No caso do Apple Watch, seus algoritmos procuram duas coisas para medir uma etapa. Já que a maioria das pessoas que não são Molly Shannon em Seinfeld balançar os braços quando andam, o Apple Watch rastreia o movimento do braço, com o comprimento do braço balançando aproximadamente correspondendo à distância da passada. Mas as pessoas balançam muito os braços, mesmo quando não estão andando, então o Apple Watch também procura por um pico de dados revelador de um calcanhar batendo no chão, pontuando cada passo.



Dessa forma, ele pode dizer a diferença entre alguém correndo e alguém fazendo um repolho. Multiplique o número de passos versus o número médio de calorias queimadas por passo de acordo com o consenso médico ajustado para a altura ou peso de um indivíduo, e voila! Você tem um rastreador de condicionamento físico que pode converter etapas em calorias queimadas.

A ciência do condicionamento físico para cadeiras de rodas

Mas esse algoritmo não funciona para usuários de cadeiras de rodas. Mais obviamente, aqueles que andam sobre rodas não batem os calcanhares no chão. Até a maneira como os cadeirantes movem os braços ao se empurrar é diferente da maneira como as pessoas os movem ao caminhar. Caminhar é um movimento regular; empurrar, comparativamente, é irregular. Os usuários de cadeiras de rodas precisam iniciar, parar e ajustar seus impulsos mais do que os caminhantes. Para tornar a funcionalidade de rastreamento de condicionamento físico do Apple Watch útil para usuários de cadeiras de rodas, a Apple precisava reexaminar totalmente seus algoritmos.

A Apple acabou conduzindo a pesquisa mais abrangente sobre condicionamento físico para cadeiras de rodas até hoje.

Primeiro, os engenheiros de software da Apple examinaram a literatura científica disponível sobre como usuários de cadeiras de rodas queimam calorias. Mas essa literatura estava faltando. Os estudos existentes tendiam a envolver apenas um pequeno número de sujeitos, e sua metodologia para traduzir impulsos em calorias não era aplicável ao mundo real. Por exemplo, os estudos podem impedir que seus participantes usem suas próprias cadeiras de rodas ou apenas rastrear quantas calorias um usuário de cadeira de rodas queima em uma esteira, não em sua casa.



Nenhum desses dados foram úteis para um dispositivo de público geral destinado a rastrear usuários de cadeiras de rodas fora de um ambiente de laboratório. A Apple descobriu que os estudos existentes eram tão escassos que acabou conduzindo a pesquisa mais abrangente sobre condicionamento físico para cadeiras de rodas até hoje. Eles se uniram ao Fundação Lakeshore e a Fundação dos Atletas Desafiados , duas organizações dedicadas a promover o condicionamento físico entre pessoas com deficiência.

Cada sujeito de teste foi autorizado a usar sua própria cadeira de rodas, que foi equipada com sensores de roda especiais. Além disso, muitos eram equipados com sistemas de informações geográficas de nível de servidor, que coletavam dados extremamente precisos sobre seus movimentos pelo mundo. O número de calorias queimadas, por sua vez, foi determinado ajustando as cobaias com máscaras de oxigênio e medindo com precisão seu gasto calórico à medida que empurravam.

No final, a Apple coletou mais de 3.500 horas de dados de mais de 700 usuários de cadeiras de rodas em todas as esferas da vida, de atletas regulares a cronicamente sedentários, em seus ambientes naturais: seja em pista ou trilha, tapete ou asfalto. Com esses dados, eles aprenderam como ajustar os algoritmos do watchOS 3 para rastrear usuários de cadeiras de rodas.

Pushes de rastreamento, não etapas

Acontece que os usuários de cadeiras de rodas tendem a se esforçar de três maneiras diferentes, cada uma com seus próprios padrões de acelerômetro e gastos calóricos correspondentes. O primeiro está em semicírculo, passando das 10 horas às 3 horas. Se você já se empurrou com uma cadeira de rodas em um hospital, este é provavelmente o padrão que seus braços fizeram. O segundo é chamado de arco push, e é o que você faz quando tem que se empurrar para cima: empurrões mais curtos e poderosos com um puxão rápido para a posição de retorno para evitar rolar para trás. Finalmente, há o semi-loop-over: um estilo de empurrar que tende a ser feito apenas em situações competitivas, como corrida em cadeira de rodas, onde você está realmente se inclinando para empurrar.

Há uma grande disparidade na quantidade de exercícios que as pessoas com deficiência fazem, em comparação com aquelas que não têm deficiência.

Esses padrões eram todos identificáveis ​​nos dados do acelerômetro, mas como reduzir os falsos positivos? Afinal, do ponto de vista de um acelerômetro, empurrar-se em uma cadeira de rodas e, digamos, girar uma manivela ou remar um barco pode parecer semelhante, mas não queima a mesma quantidade de calorias. Isso também vale para os caminhantes que balançam os braços, mas, nesse caso, cada passo é pontuado por um golpe de calcanhar: se isso não existir, o Apple Watch sabe que não deve contar como um passo.

A Apple teve que encontrar outra maneira. Mesmo sem um golpe de calcanhar revelador, a equipe descobriu que ainda poderia dizer a diferença entre um empurrão de cadeira de rodas e um remendo de repolho, olhando para qual direção suas mãos estão viajando: Um usuário de cadeira de rodas empurra baixa , então, se o ângulo do pulso está acima do horizonte, a Apple sabe que não é um empurrão.

Para acomodar usuários de cadeiras de rodas no watchOS 3, a Apple também teve que fazer alguns ajustes na interface do usuário. Por um lado, o Apple Watch rastreia três métricas de fitness por meio dos anéis de rastreamento de atividade do wearable: mover, exercitar e ficar em pé. Para usuários de cadeiras de rodas, watchOS 3 substitui o anel de suporte por um Rolar anel.

E já que receber instruções para ficar de pé a cada 60 minutos pelo Apple Watch - como acontece com os usuários do watchOS 2 - pode ser considerado um pouco insensível, o watchOS 3 lembra os usuários de cadeiras de rodas a rolar no lugar por um minuto a cada hora. O aplicativo Apple Watch Workout também foi ajustado para incluir exercícios apropriados para usuários de cadeiras de rodas.

Por que isso importa

Aqueles que não estão em uma cadeira de rodas podem achar isso intelectualmente fascinante, mas um pouco abstrato. É incrivelmente importante, no entanto, para os mais de 2 milhões de pessoas apenas nos Estados Unidos que dependem de cadeiras de rodas para sua mobilidade diária e para quem os rastreadores de condicionamento físico existentes simplesmente não funcionam.

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Há uma enorme disparidade na quantidade de exercícios que as pessoas com deficiência fazem, em comparação com aquelas que não têm deficiência, diz Jeff Underwood, presidente da Fundação Lakewood. Underwood diz que uma empresa como a Apple, que se interessa por exercícios físicos entre cadeirantes, envia uma mensagem forte à comunidade: você deve se exercitar. Sua saúde é importante. Aqui está uma ferramenta extra para motivar você e manter um estilo de vida saudável. A Apple está aumentando as expectativas.

Repetidamente, recursos de acessibilidade de nicho aparentemente estabeleceram as bases para melhorias de tecnologia convencionais que beneficiam a todos. Por exemplo, a Siri tem uma dívida com muitos trabalhos anteriores feitos em reconhecimento de fala natural para ajudar aqueles que não usam totalmente as mãos a acessar computadores.

Então, mesmo que você não se preocupe em construir um mundo de tecnologia mais inclusivo - o que você deve, porque há aproximadamente uma chance em cinco você terá uma deficiência em sua vida - o trabalho que a Apple está fazendo para tornar o Apple Watch acessível para usuários de cadeiras de rodas tem uma boa chance de beneficiá-lo em algum momento.

Hoje, o Apple Watch pode contar seus passos com precisão, mas quem sabe? Graças ao trabalho feito por Cupertino hoje para estudar a maneira como os cadeirantes se empurram, o Apple Watch 2 ou Apple Watch 3 pode ficar melhor no rastreamento de tudo o que você faz além de caminhar, desde flexões a movimentos de peito e o número de vezes que você vira pessoas no trânsito. Abrir oportunidades para milhões de pessoas com deficiência viverem estilos de vida mais saudáveis ​​é um grande negócio, não importa como você olhe para isso. Mas é ainda mais importante quando você lembra que toda a tecnologia é cumulativa. Mesmo que você nunca saiba, algum dia, o trabalho que a Apple fez para que os rastreadores de condicionamento físico funcionassem para cadeirantes provavelmente afetará você também.

[Todas as fotos: cortesia da Apple]