Algoritme stappenteller in je iPhone

Wat is een algoritme eigenlijk?
Algoritmes zijn óveral. Van je Facebooktijdlijn en Spotify tot boekingswebsites, Google, Tinder, Twitter en zo kunnen we nog heel lang doorgaan. Maar, wat is een algoritme nu eigenlijk?

Het begin
Het woord algoritme en het systeem erachter hebben we te danken aan de Perzische wiskundige Al-Chwarizmi. Die bedacht een wiskundige constructie die allerlei componenten in een bepaalde volgorde samenvoegt om uiteindelijk een vooraf bepaald doel te bereiken. Het bijzondere hierbij is, is dat het systeem rekening houdt met allerlei mogelijke gebeurtenissen en zich daardoor continu kan aanpassen.

Voorbeeld
Je krijgt berichten op je tijdlijn te zien die het algoritme van Facebook voor je heeft geselecteerd. De makers van Facebook hebben dit zo ingesteld dat ze door middel van het algoritme hun doel kunnen bereiken. Voor 2018 heeft het bedrijf ‘meer interactie’ tussen gebruikers als een van haar doelen. Dat betekent dat het algoritme is ingesteld om interactie tussen gebruikers zo gemakkelijk mogelijk te maken. Like je bijvoorbeeld continu foto’s van katten of zet je reacties onder voetbalnieuws? Dan zal het algoritme steeds vaker dat soort berichten in je tijdlijn naar voren laten komen, omdat het weet dat die Facebook helpen bij het behalen van hun doel.

Aanpassingen
Elk algoritme heeft een eigen reeks van acties, maar is ook ingesteld op zogenoemde ‘mogelijke handelingen’. Stel dat je de afgelopen twee jaar alleen maar kattenvideo’s of voetbalberichten hebt geliket en nu ineens ook reageert op berichten die gaan over schaatsen of zonnige vakantielanden, dan kan het ritme daarop inspelen. De formule wordt altijd aangepast aan het doel dat vooraf is bepaald.

Maar ook de resultaten die bijvoorbeeld getoond worden in zoekmachines als Google zijn het resultaat van een algoritme. Op basis van jouw zoekgeschiedenis en voorkeuren worden er relevante resultaten getoond. En ook hier geldt weer dat het ritme een verzameling is van allerlei componenten die samen naar eenzelfde doel werken. Zo kijkt Google niet alleen naar wat jij te weten wil komen, maar ook naar hoe goed een website is die getoond wordt in zoekresultaten.

Leuk om te weten
Tegenwoordig lijkt het alsof de algoritmes geen einde kennen. Je kunt bijvoorbeeld oneindig lang door blijven scrollen op Facebook en als je iets zoekt op Google krijg je ontelbaar veel pagina’s waaruit je kan kiezen. Toch is de formule die achter het algoritme schuilgaat wél eindig. Maar door de digitale ontwikkelen van de afgelopen jaren is de reeks van componenten steeds langer geworden, waardoor het haast onmogelijk is om écht naar het einde te scrollen.

Moet je echt tienduizend stappen per dag zetten om gezond te blijven?
Daar is de wetenschap nog niet over uit. Wat wel zeker is, is dat de stappenteller de afgelopen jaren ongekend populair is geworden. Je hoeft tegenwoordig zelf niet langer voor een Fitbit te kiezen: je vindt een zogenoemde ‘pedometer’ ook in de meeste smartphones en -watches. Maar hoe tellen die eigenlijk stappen, en hoe betrouwbaar zijn ze? Stappentellers meten de beweging van je lichaam als je loopt en proberen daar stappen uit te herleiden. Ouderwetse stappentellers doen dit door te kijken naar de beweging van je heupen. Het moment dat je een stap zet, beweegt je lichaam namelijk subtiel naar de zijkant. Zodra je lichaam zich weer ‘rechtop’ bevindt, kan een stap worden geteld.

Vroegere stappentellers
De allereerste stappentellers maten dat via een mechanisme dat op een klok lijkt. Je trekt de riem met stappenteller aan. Bij elke stap zorgt de beweging van je heup ervoor dat een zwengel in werking wordt gesteld. Die zwengel zwiept eenmaal naar de zijkant en valt dan weer terug in de standaardpositie: één stap. In de loop der jaren zijn er versies van dit mechanisme ontwikkeld die deels elektronisch zijn. De zwengel is dan onderdeel van een circuit. Afhankelijk van de stappenteller wordt een stap geteld als het circuit verbroken wordt, of als deze weer dichtvalt.

Moderne stappentellers
Gespecialiseerde stappentellers, smartphones en smartwatches maken geen gebruik meer van zwengels of andere mechanische trucs. Ze zijn volledig elektronisch en werken met een aantal bewegingssensoren. De belangrijkste is de versnellingsmeter: die meet hoe hard het apparaat in welke richting versnelt. De gemiddelde smartphone heeft een zogenoemde drie-assen-versnellingsmeter, waarmee de telefoon bijvoorbeeld meet of hij geschud wordt. Dankzij de drie assen kan er in drie dimensies worden gemeten: breedte, lengte en hoogte.

Tijdens het lopen versnel je telkens een beetje, en dan stop je weer: als die versnelling hoger is dan een bepaalde waarde, wordt een stap geteld. Naast de versnellingsmeter gebruiken de meeste stappentellers een reeks andere sensoren om het resultaat zo precies mogelijk te maken. Zo is er de gyroscoop, die kleine draaiingen kan meten. Zo weet je smartphone bijvoorbeeld of je hem horizontaal of verticaal vasthoudt. De gyroscoop kan de versnellingsmeter corrigeren als je met je telefoon schudt: nee, er wordt niet gelopen. Ook kan de gyroscoop meten of je met je armen beweegt en zo duiden wat voor beweging je maakt.

Kompas in de telefoon
Daarnaast zit er ook een kompas in de telefoon, om te bepalen in welke richting je je verplaatst: dat weten zowel de gyroscoop als de versnellingsmeter niet. Sommige smartphones hebben een hoogtemeter, waardoor je stappenteller bijvoorbeeld weet of je een trap oploopt. Hoe meer verschillende typen sensoren, hoe betrouwbaarder het eindresultaat. Een smartwatch als de Apple Watch meet bijvoorbeeld ook je hartslag. Komt die boven een bepaalde waarde, dan gaat de smartwatch ervan uit dat je je met enige intensiteit inzet en dus met een work-out bezig bent.

Lengte van de stap
Overigens kijken smartwatches meestal naar de beweging van je armen om in te schatten hoe die zich verhoudt tot de beweging van je benen – ze kunnen niet als een ouderwetse stappenteller of smartphone op de beweging van je torso letten.
De stappenteller gebruikt de geregistreerde informatie ook om te bepalen hoelang jouw stappen ongeveer zijn. Je kan daar zelf ook data aan toevoegen, zoals je lengte. Ook de lengte van je stappen weegt mee in de telling. Heb je lange benen, dan zal je op dezelfde afstand minder stappen zetten. Bij het eerste gebruik maakt een stappenteller vaak gebruik van de gemiddelde lengte voor je geslacht: 0,66 meter voor vrouwen en 0,76 meter voor mannen. Vaak wordt er voor afstanden gekozen om te meten met de ‘stride length’, de lengte van twee stappen achter elkaar.

Algoritmes proberen te bepalen hoe je beweegt
Moderne stappentellers gebruiken verschillende algoritmes om te bepalen of je beweegt, hoeveel, met welke intensiteit, en hoe groot de afstand is die je hebt afgelegd. Sommige apparaten corrigeren bijvoorbeeld de inschatting van de gemeten afstand met gps-data, of gebruiken alleen gps om te bepalen hoe ver je hebt gelopen.

Probeer je af te vallen?
Stappentellers gebruiken een rekensom om te bepalen hoeveel calorieën je waarschijnlijk hebt verbrand. Ze kijken naar je leeftijd, geslacht, lengte en gewicht, maar nemen zo mogelijk ook je hartslag mee. Niet getreurd als het cijfer niet zo hoog is als je zou willen, want volgens schattingen van Canadese onderzoekers lopen mensen die tienduizend stappen per dag zetten eigenlijk 11.340 stappen per dag: lang niet iedereen neemt zijn telefoon mee als hij even naar de wc gaat.

Ten slotte zijn stappentellers betrouwbaarder als je harder loopt?
Bij een langzame wandeling zal je gemiddeld 9.4% méér stappen zetten dan je iPhone denkt, aldus de onderzoekers. Loop je sneller, dan valt dat onder de 5%. Uiteindelijk geeft een stappenteller je dus een schatting van het aantal stappen op basis van een groot aantal factoren. Hoe meer sensoren, hoe beter gemeten kan worden – maar 100% accuraat is een stappenteller nooit.

Bronnen: NU.nl, Google, Apple en optimoose.nl.