Exklusives Interview mit dem Apple-Watch-Team: Mit dieser Uhr am Handgelenk sehen Sie den „Restakkustand“ Ihres Körpers

Auf der diesjährigen Herbst-Präsentation ist das iPhone natürlich nach wie vor die absolute Hauptattraktion. Nur wenige bemerken jedoch, dass die optisch fast unveränderte Apple Watch eine durchgreifende Umgestaltung durchlaufen hat.

Der Bereitschaftsindex zeigt dir jeden Morgen deinen körperlichen Zustand an, Siri Recap hilft dir, die Kernpunkte eines Gesprächs zu merken, und Live Rewind lässt dich einen verpassten Satz gerade eben zurückspulen …

Diese neuen Funktionen verbergen sich hinter dem vertrauten Zifferblatt und machen die Apple Watch von einem Gerät zur Datenerfassung zu einer Rolle, die Zustände versteht und das Leben aufzeichnet.

Am 10. September interviewte ifanr das Kernteam der Apple Watch, einschließlich Eugene Kim, Vice President für Hardware-Engineering bei Apple, um die Neupositionierung dieser Uhr klar zu erläutern.

Bereitschaftsindex: Siehe den „restlichen Akkustand“ deines Körpers

Der Bereitschaftsindex (Readiness) ist die wichtigste neue Funktion dieses Mal.

Jeden Morgen vergibt die Apple Watch eine Punktzahl für deinen Körper zwischen 0 und 10, ergänzt um vier Empfehlungsstufen: „Erholung“, „Nach Maß handeln“, „Bereit“ und „Vollgas geben“.

Um zu verstehen, wie diese Punktzahl zustande kommt, muss man mit HRV beginnen.

HRV steht für Heart Rate Variability (Herzratenvariabilität) und erfasst die Veränderungen der Abstände zwischen zwei aufeinanderfolgenden Herzschlägen. Der Herzschlagabstand ist nicht fest, er schwankt mit Stress, Trainingserholung, Schlaf und körperlicher Belastung und wird damit zu einem entscheidenden Hinweis für die Beobachtung von körperlichem Stress und Erholung – im Bereich der Sportwissenschaft ist die Erholungs-HRV auf Basis der RMSSD-Formel längst ein Standardindikator zur Bewertung des Zustands von Sportlern.

Bisher erfasste die Apple Watch die HRV etwa alle zwei bis vier Stunden, und dies konnte nur in relativ ruhendem Zustand mit Infrarotlicht durchgeführt werden.

Das neue Gesundheitssensorsystem erhöht die Frequenz der ruhenden HRV-Erfassung auf bis zu einmal alle fünf Minuten und die Hintergrundherzfrequenz auf bis zu einmal alle fünf Sekunden.

Sogar beim Gehen, Pendeln oder Sport kann die grüne LED kontinuierlich arbeiten, wobei die Messgeschwindigkeit bis zu 60 Mal schneller ist als bei der Vorgängergeneration.

Apple betrachtet die HRV in zwei Kategorien –

Die Erholungs-HRV basiert auf der RMSSD-Formel und spiegelt den kurzfristigen Zustand des autonomen Nervensystems wider: Bist du heute stark gestresst? Hast du dich gut erholt? Bist du fit für das nächste Training?

Die gesamte HRV basiert auf der SDNN-Formel und spiegelt den längerfristigen Trend der kardiovaskulären Gesundheit wider, sie ist zudem einer der Eingabewerte für das Health Age (Gesundheitsalter).

Die Erholungs-HRV kannst du direkt in der Herzfrequenz-App der Uhr einsehen, die gesamte HRV wird in der Gesundheits-App des iPhones gespeichert, du musst die Zeitachse ausdehnen, um Veränderungen zu erkennen.

Der Bereitschaftsindex basiert auf dichteren HRV-Signalen und kombiniert Aktivitätsumfang, Trainingsbelastung, Schlafbewertung und Vitalzeichen, um die Punktzahl für den jeweiligen Tag zu ermitteln.

Diese Punktzahl ist nicht festgelegt, sobald sie morgens ermittelt wird: Ein intensives Training kann sie senken, ein kurzes Mittagsschläfchen kann sie wieder anheben, und ungewöhnliche Vitalzeichen im Laufe des Tages werden ebenfalls in Echtzeit berücksichtigt.

Wenn du die Punktzahl öffnest, kannst du klar erkennen, ob Schlaf, Aktivität oder Vitalzeichen den Zustand verschlechtern.

Asha Chesnutt, klinische Ärztin bei Apple, fasst die Logik des Bereitschaftsindex so zusammen:

Der Bereitschaftsindex berücksichtigt drei Aspekte: Aktivität, Schlaf und Vitalzeichen, und fasst diese Informationen zusammen.

Die Schlafbewertung sagt dir, wie gut du letzte Nacht geschlafen hast, die Trainingsbelastung sagt dir, wie viel du in letzter Zeit trainiert hast, und die HRV spiegelt die Reaktion des Körpers auf Veränderungen wider – das Ziel des Bereitschaftsindex ist es, diese Daten zusammenzuführen, um den verfügbaren Zustand einer Person an dem jeweiligen Tag abzulesen.

Um die Punktzahl zuverlässig zu machen, hat das Apple-Engineering-Team zwei Überprüfungssätze durchgeführt:

Bei der internen Studie wurde der Algorithmus anhand der subjektiven Müdigkeitsgefühle der Probanden optimiert; extern erfolgte eine umfassende Untersuchung namens Apple Heart Movement mit über 200.000 Teilnehmern, um anhand der Datenverteilung einer großen Bevölkerungsgruppe zu bestätigen, ob die Punktzahlintervalle angemessen sind.

Natürlich ist die Bewertung für jede Person individuell und basierend auf den persönlichen Grundvoraussetzungen, sie ist erst als Referenz geeignet, nachdem du die Apple Watch mindestens eine Woche lang kontinuierlich getragen hast und genügend Schlafdaten gesammelt hast.

Asha Chesnutt erklärte, dass der Algorithmus nicht nur die absoluten Werte betrachtet, sondern auch deinen jüngsten Trend – beispielsweise wenn du langfristig nur fünf Stunden schläfst, aber dein Zustand stabil ist, wird die Punktzahl deswegen nicht abgesenkt.

Aber Apple scheint nicht vorzusehen, dass der Bereitschaftsindex dein Leben zu stark beeinflusst: Er gibt dir eine Punktzahl, erklärt dir auch die Gründe für die Punktzahl, zwingt dich aber nicht, etwas Bestimmtes zu tun. Chesnutt sagte zu ifanr:

Wir sagen dir nicht, was du tun sollst, sondern lassen dich nur verstehen, wie diese drei Aspekte deinen Zustand am Morgen beeinflussen.

Die Apple Watch fasst verstreute Signale wie Schlafzustand, Fitnessdaten und körperlichen Stress in einem kontinuierlichen körperlichen Koordinatensystem zusammen, sodass du zum ersten Mal sehen kannst, wie viel von deinem „restlichen Akkustand“ noch übrig ist.

Jenseits des Zifferblatts: Die Neugestaltung der Apple Watch

Um präzise Messungen rund um die Uhr zu ermöglichen, hat Apple die Apple Watch von innen nach außen vollständig umgestaltet – obwohl sich das Aussehen kaum verändert hat und der Bildschirmrand sogar etwas dicker geworden ist.

Um eine nahezu Echtzeit-HRV-Messung zu erreichen, musste zuerst der optische Herzfrequenzsensor der Apple Watch aufgerüstet werden.

Das Prinzip des optischen Herzfrequenzsensors ist nicht kompliziert: LEDs strahlen Licht in die Haut, Fotodioden empfangen das reflektierte Licht, und der Algorithmus berechnet daraus Herzfrequenz und HRV.

Aber um die HRV-Messung von einmal alle paar Stunden auf bis zu einmal alle fünf Minuten zu beschleunigen, reicht es nicht aus, nur die Anzahl der Probenahmen zu erhöhen – beim Gehen, Heben der Hand und beim Sport muss die Uhr kontinuierlich saubere Signale erhalten.

Die neue Generation der Apple Watch hat das gesamte Gehäuse um diese Funktion herum neu gestaltet.

Bei der vorherigen Generation der Apple Watch waren vier LEDs hinter einem einzigen Fenster konzentriert, die täglichen Messungen stützten sich hauptsächlich auf Infrarotlicht, aber Infrarotlicht ist bei Messungen während des Sports nicht sehr präzise und kann nur stabil funktionieren, wenn du still sitzt.

Daher weist das neu gestaltete Sensor für grüne LEDs separate Fenster zu, deren Größe mehr als verdoppelt ist und die eine höhere Energieeffizienz aufweisen.

Das bedeutet, dass die Apple Watch rund um die Uhr mit grünem Licht messen kann, ohne auf Infrarot zurückzugreifen – grünes Licht ist weit zuverlässiger für Messungen während des Sports als Infrarot, was der Schlüssel dafür ist, dass die Messgeschwindigkeit um das 60-fache gesteigert werden kann.

Die Anzahl der Fotodioden zum Empfang des reflektierten Lichts wurde von vier auf acht erhöht und neu zu einem trapezförmigen Ring um die Lichtquelle herum angeordnet. Die Kontaktfläche der Elektrodenensoren mit der Haut wurde um 24 % vergrößert, was eine größere Kontaktfläche für EKG-Messungen bietet.

Eugene Kim, Vice President für Hardware-Engineering bei Apple, betonte ausdrücklich:

LEDs sind nur ein Teil des gesamten Systems. Das neue Gesundheitssensorsystem der Series 12 führt verschiedene Messungen durch, indem es Infrarot-, Grün- und Rotlicht-LEDs verwendet.

Die Rückseite, die den Sensor abdeckt, besteht aus Zirkonoxid-Keramik – dieses Material ist hart, abriebfest, seine Isoliereigenschaften stören die Elektrodenensoren nicht, es eignet sich auch für das langfristige Tragen am Körper und verursacht selten Allergien.

Mit einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren integrierte Apple den lichtdurchlässigen Bereich und den lichtundurchlässigen Bereich in ein einziges Bauteil, sodass der Sensor auch in dynamischen Szenarien stabil arbeiten kann.

Der Sensor kann mehr Daten erfassen, aber es braucht auch einen geeigneten Chip zur Verarbeitung – daher hat Apple den SoC-Chip S11-Prozessor der Apple Watch neu entworfen.

In S11 gibt es ein ständig laufendes Modul, das speziell für Hintergrundaufgaben wie Herzfrequenzmessung, Sturzerkennung und Benachrichtigungen über unregelmäßigen Herzschlag zuständig ist; der Hauptprozessor dient den Vordergrundanwendungen.

Beide haben klar getrennte Aufgaben: Die Gesundheitsmessung muss den gesamten Hauptchip nicht wiederholt aufwecken – dadurch wird die hochfrequente Messung von einer gelegentlichen Probenahme zu einem täglichen Betrieb, ohne die Akkulebensdauer einzubüßen.

Nach der Hardware-Aufrüstung standen die Apple-Ingenieure vor einem völlig neuen Datenstrom. Steve Waydo, Direktor für Gesundheitssensorik bei Apple, sagte zu ifanr:

Wir müssen die vorhandenen maschinellen Lernalgorithmen an diesen neuen Datenstrom anpassen und sicherstellen, dass sie mit hoher Energieeffizienz laufen, um die Akkulebensdauer des Geräts nicht zu beeinträchtigen.

Größere grüne LEDs, acht Fotodiod