スマートフォンをポケットに入れて歩くと、歩数が自動的に増えていきます。カメラで足を撮っているわけでもないのに、どうして歩いたと分かるのでしょうか。中心となるのは、端末の動きを測るセンサーと、動きのパターンを判断する処理です。ただし歩数の数字が現実と完全に一致するとは限りません。その理由も考えてみます。
端末が測っているのは足そのものではない
スマートフォンには加速度などの動きを測るセンサーが搭載されています。歩くと体の上下や前後の動きが端末へ伝わり、センサーの値も変化します。こうした変化から、歩行らしい繰り返しを見つけて歩数を推定することができます。端末が足を直接見て一歩ずつ数えているわけではありません。
Appleのヘルスケアの説明でも、iPhoneの内蔵センサーを利用して歩数や階段の上りなどのデータを記録すると案内されています。ただし、どの機種でも同じ検出アルゴリズムが使われるとは限らず、細かな判定方法のすべてが公開されているわけではありません。
「歩数」と表示されているから正解の歩数である、と無条件に受け取らず、センサーで測る量とソフトウェアが推定する量を分けて考えましょう。揺れを測ることはできても、そこから人間の一歩を見つけるには判断が必要なのです。
一歩ごとに体が同じ揺れ方をするとは限らない
歩く速さが変わると、端末が揺れる間隔や大きさも変わります。歩行の途中で立ち止まったり方向を変えたりすれば、一定のリズムではなくなります。ポケットに入れるか、手に持つか、カバンに入れるかでも端末に伝わる動きが違います。
たとえば手に持ったまま大きく振ると、歩いていなくても歩行に似た動きが現れる場合があります。反対に、歩行中でも端末があまり揺れない置き方では、歩数の一部を数えにくい可能性があります。センサーの値は「何が動いたか」ではなく「端末がどう動いたか」に近い情報なのです。
このため実際のアプリでは、単純な揺れの山を全部数えるより、一定の時間幅や動きの特徴などを利用して誤検出を減らします。ただし実装は機種とソフトウェアによって違うので、「山が一つなら必ず一歩」と決めつけることはできません。
百歩を数えて比べる実験
安全な平らな場所で、実際に歩いた歩数を自分で数え、スマートフォンに表示された増加分と比較してみましょう。たとえば実際には100歩だったのに表示は96歩なら、その試行での差は4歩です。これは説明用の数字ですが、差を比べることで誤差を具体的に捉えられます。
ここで重要なのは、歩く前後の累積値の差を測ることです。アプリの数字が前日分と混ざっていたり、更新まで時間がかかったりする場合があります。記録方法をそろえないと、測定の仕組みではなく表示の違いを調べていることになりかねません。
ゆっくり歩く条件と普段の速さの条件を比べてもよいでしょう。ただし、転倒の危険がある場所や交通量の多い道路では実験をしないでください。歩きながら画面を確認するのではなく、安全な場所で停止してから結果を記録します。
一回の結果から誤差率を決めてよいか
もし100歩の試行で4歩少なく出れば、差は4％です。しかし別の100歩でも常に4％少なくなるわけではありません。歩き方や端末の位置が変われば違う結果になることがあります。複数回試して、差の方向やばらつきを記録する必要があります。
例えば一回目は96歩、二回目は101歩、三回目は99歩だったとします。正解がすべて100歩なら、誤差はそれぞれ-4、+1、-1です。単純な平均表示は約98.7歩ですが、平均だけでは、一回目の差が大きかったことが隠れます。数値のまとめ方でも印象が変わるのです。
歩数から歩行距離を推定する場合は、さらに歩幅という別の条件が加わります。仮に一歩の長さを70cmと置き、1000歩なら約700mですが、実際の歩幅は人や場面によって異なります。歩数が正確でも距離の数字には別の誤差が残ることがあります。
「階段を上った」はもっと別の情報がいる
スマートフォンの健康アプリでは歩数だけでなく、上った階数などを記録することがあります。これは上下方向の変化など追加の情報を利用して推定する場合があります。しかし、ビルでエレベーターに乗った動きと階段を歩いて上った動きは、区別する必要があります。
端末が高度の変化を検出できても、その変化が人間の足によるものかどうかは別の問題です。加速度や気圧などを組み合わせる方式もありますが、機種によって搭載センサーが異なり、動作の限界も違います。
同じ「動きを数える」機能でも、歩数と階段と距離にはそれぞれ別の推定が入っています。見た目は一つの健康画面に並んでいても、どこから得た数値かを考えると読み方が変わります。
「百歩」という正解の作り方にも注意
歩数を自分で数えるときにも、段差を越えた動きや、その場で方向を変えた一歩を含めるか迷う場合があります。手で数えた値を絶対に正しい答えとみなさず、何を一歩と数えたかを決めておくと比べやすくなります。
道具の数字を生活にどう生かすか
歩数計は、昨日より多く歩いたか、散歩を続けられているかなど、生活の変化を見る目安になります。しかし測定条件が頻繁に変わるなら、数字の差が実際の活動量の差なのか分かりにくくなります。できるだけ同じ持ち方や同じアプリで比べると傾向が読みやすくなります。
一日5000歩と表示されたからといって、すべての人に同じ運動効果があるという意味ではありません。体調、歩く速さ、個人差などの条件は含まれていません。歩数は活動の一面を表す数字であり、健康を直接保証する点数ではないのです。
スマホは足を見ていなくても、動きの特徴を測り、推定して数を作ります。その間には「測定」「判定」「表示」という段階があることを知ると、数字を便利に使いながら過信しない姿勢が身につきます。
