Google Research 发布 SensorFM:训练自一万亿分钟穿戴数据,35 项健康任务赢 33 项

500 万人、20 亿小时可穿戴数据预训练,冻结编码器接一个线性头就在 34/35 个健康任务上超过监督学习基线。
作者:Google Research07-10 · 8 分钟⚑ 研究论文
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  • Google Research 发布 SensorFM,一个基于超一万亿分钟可穿戴传感器数据预训练的健康基础模型,对应论文见 arXiv:2605.22759。
  • 训练数据来自 500 万授权用户,覆盖 100 多个国家和美国全部 50 个州、20 多种 Fitbit 和 Pixel Watch 设备型号,时间跨度 2024 年 9 月到 2025 年 9 月。
  • 在跨四个数量级的规模实验里,最大模型 SensorFM-B 在 35 个健康预测任务中赢下 33 个;把编码器冻住、只加一个线性头,也能在 34/35 个任务上超过传统的特征工程加监督学习。
  • 核心技术是 AIM(自适应继承掩码):把设备真实丢掉的数据和训练时人为盖住的数据同等对待,让模型天生就能处理残缺信息。
  • 在结合个人健康智能体的临床医生盲测里,用 SensorFM 预测生成的健康摘要,和用真实医学测量值生成的摘要相比,评分在统计上没有明显差距。
⚑ 这是 Google Research 官方博客对自家模型 SensorFM 的介绍。下文的数据规模、任务胜率、盲测结论都来自 Google 官方口径和其论文,尚未经过第三方独立复现。
1背景问题

可穿戴设备攒的数据,大多没被真正用起来

过去十年,手表和手环记录下海量的心率、血氧、睡眠和运动数据。可这些数据大多沉睡在设备里,或者只被用来做一件很窄的事:算算今天走了多少步、睡得好不好。想让它们真正去预测健康风险,传统做法会撞上三堵墙。

困境 01

一个任务,一个模型

想预测糖尿病就单独训一个糖尿病模型,想预测抑郁再训一个抑郁模型。每个模型都要自己的一套标注数据,彼此之间的知识没法共享。

困境 02

标签又贵又难拿

一个健康标签(比如「这个人确诊了糖尿病」)背后是医学检查、化验和诊断,慢且贵。很多标签根本无法回溯,你没法让一个人回到三年前补一次体检。

困境 03

个体差异太大

同样一段心率曲线,在一个人身上完全正常,在另一个人身上可能就是风险信号。一刀切的模型接不住这种因人而异。

2登场

Google Research 交出了答案:SensorFM

2026 年 7 月 9 日,Google Research 发布博客,介绍一个叫 SensorFM 的可穿戴健康数据基础模型,对应论文发表在 arXiv(编号 2605.22759)。

它想用一个统一的模型读懂人体的各种生理信号,再把这套能力迁移到几十种健康预测任务上:从心血管到代谢,从睡眠到心理健康。上一节那三堵墙,正是它要拆的。
💡
这是目前训练可穿戴健康模型用过的最大数据集:超一万亿分钟、500 万人。最大的模型在 35 个健康预测任务里赢下 33 个;把编码器冻住、只加一个线性头,也能在 34/35 个任务上压过传统的特征工程加监督学习。
打个比方

就像 GPT 用海量文本学会了语言的通用规律,SensorFM 用超一万亿分钟的传感器数据,去学人体生理的通用规律。它先学出一套通用底座,再往上接不同的具体任务。

3训练数据

喂了它什么:一万亿分钟身体数据

先看它到底吃了多少数据。这批数据来自 500 万名授权用户,时间跨度是 2024 年 9 月到 2025 年 9 月,覆盖 100 多个国家和美国全部 50 个州。

500 万人授权提供数据的用户
100+ 国家覆盖范围,含美国全部 50 州
20+ 型号Fitbit 与 Pixel Watch 设备
20 亿小时每人抽取数周信号累加
1 万亿分钟分钟级分辨率的信号总时长

这是迄今为止用来训练模型的最大、也最多样的一批可穿戴数据。它把 34 个每分钟聚合特征整合到一起,来自五种传感器。

传感器缩写测量什么
光电容积描记PPG心率、心率变异性、血氧饱和度
加速度计Accelerometry运动、步数
皮肤电活动EDA皮肤导电率(压力反应)
皮肤温度Skin Temp体温变化
高度计Altimetry海拔 / 爬升

其中两个缩写解释一下。PPG(光电容积描记)就是手表贴着皮肤发光,靠血管吸收光线的变化反推心跳和血氧,这也是智能手表测心率的主要原理。EDA(皮肤电活动)测的是皮肤表面导电率,人一紧张出汗,导电率就会变,所以常被用来间接反映压力和情绪。

4核心创新 · AIM

手表会掉线,模型怎么学会不较真

SensorFM 最关键的一处设计,是它怎么对待「缺不全的数据」。手表会被摘下来充电,会进省电模式,传感器会开开关关。对可穿戴数据来说,残缺是家常便饭。

核心创新 · AIM

过去处理残缺数据有两条老路:一条是猜着填补空缺,可猜出来的值可能是错的,会带进偏差;另一条是直接丢掉残缺的时间窗,可这样会浪费大量宝贵数据。SensorFM 走了第三条路,AIM(自适应继承掩码):把设备真实丢掉的数据,和训练时人为盖住的数据,当成同一回事来处理,让模型天生就习惯了信息残缺,把「缺失」本身当作要自己补全的部分去学。

老办法

填补空缺,猜错就带进偏差;丢弃残缺窗,白白浪费数据。前提是「数据必须完整」。

AIM 的办法

真实缺失和人为遮盖同等对待,把补全缺失当成训练任务本身。前提是「残缺本来就正常」。

两种缺失,同一种处理 真实缺失 设备摘下 / 省电 人为遮盖 训练时故意盖住
同一条心率波形,灰块是设备真实丢掉的数据,斜纹是训练时人为盖住的数据。AIM 把两者当成同一件事,让模型把盖住的部分(闪动的红线)重新还原出来。
打个比方

有点像训练一个人在信号不好的电话里,靠上下文猜出漏听的那几个字,而不用要求信号必须满格才肯听。AIM 就是让模型习惯在「听不全」的情况下也能还原出完整的意思。

这样训练出来的 SensorFM 天生就是「缺失感知」的:它不光能容忍数据残缺,还能反过来利用残缺来学习。

SensorFM 缺失感知的掩码重建预训练示意
SensorFM 通过「缺失感知的掩码重建」,在超一万亿分钟的多模态传感器数据上预训练。来源:Google Research
5规模效应

规模一放大,效果就跟着涨,还没到头

把数据和模型一起放大,效果会怎样?Google 做了一组跨越四个数量级的实验:数据量从 200 万传感器小时加到 20 亿,模型从 10 万参数长到 1 亿。

-31%
最大模型相比最小模型的重建损失降幅
+9%
分类任务平均 AUC 的提升幅度
+21%
回归任务皮尔逊系数的提升幅度
33/35
最大模型 SensorFM-B 赢下的任务数

预训练损失随着数据和模型变大稳稳往下走,35 个任务里赢了 33 个。更关键的一点:性能曲线还没见顶的迹象,也就是继续加数据、加参数,它大概率还能更强。

这里的两个指标解释一下。AUC 衡量分类判断准不准(0.5 相当于瞎猜,1 是完美判断);皮尔逊系数衡量预测值和真实值有多同步(数值从 -1 到 1,越接近 1 越同步)。

SensorFM 规模化实验曲线
数据量和模型容量同时按数量级放大,预训练和下游任务性能都持续爬升,看不到饱和的迹象。来源:Google Research
6迁移能力

冻住模型不动,接一个线性头就够用

一个模型学到的表示到底够不够用,有个很省事的测法:把模型本体冻住,一个参数都不改,只在它输出的生理表示上外接一个简单的线性头(这叫线性探针,linear probe),看它能不能直接干活。

冻结的 SensorFM 编码器
→
生理表示
→
线性头(只训这一层)
→
健康预测

在 35 个判别性健康任务上测(数据来自 3 项 IRB 批准的前瞻性研究,共 13,985 名参与者),覆盖六大类健康信号。

心血管健康 代谢风险 心理健康 睡眠 人口统计 生活方式

35 个任务里,34 个超过传统基线(每个圆点是一个任务,空心的那个是唯一没赢的):

只训练那个轻量线性头,就在 34 个任务上超过了「特征工程加监督学习」的传统基线。还有两个细节:模型越大,越能自己隐式抓到年龄、性别这类人口统计特征(再额外喂这些信息带来的提升越来越小);对抑郁、焦虑这种在传感器里信号很微弱、很难测的状况,它也能捕捉到,而且只要少量标注样本就能超过基线。

这意味着同一套生理表示能迁移到几十种健康预测任务上,适配一个新任务所需的标注数据和开发周期都大幅压缩。

SensorFM 线性探针下游任务性能提升
在冻结的 SensorFM 表示上只加一个线性探针,在各类判别性健康任务上相对基线的性能提升。来源:Google Research
7核心创新 · 智能体教室

一屋子 AI 智能体,抢着帮它接上预测头

把生理表示变成某个具体任务的预测器,传统上得靠人工做特征工程、挑架构、调超参数,很繁琐。Google 干脆让 AI 自己来干这件事。

核心创新 · Agentic Classroom

他们搭了一间「多智能体协作教室」(agentic classroom):一群 AI 智能体互相协作、又互相竞争,反复地生成、测试、改进可执行代码,来搭建预测头。整个系统前后搜索了超过 3 万个候选方案。

生成预测头代码
→
自动测试打分
→
协作 + 竞争,改进
↻
收敛出更优方案
一群 AI 智能体反复循环这个流程,累计搜索超过 3 万个候选方案。
16/20
分类任务上,智能体设计的预测头胜过简单线性探针
12/15
回归任务上,智能体设计的预测头胜过简单线性探针

还有两条规律:方案质量随着搜索一路单调变好;换用更强的 AI 模型(比如更新版本的 Gemini),能得到更好的方案。

AI 智能体教室迭代编写代码构建预测头
一间「教室」里的 AI 智能体反复编写、测试、改进代码,为 SensorFM 表示构建预测头,方案随时间不断变好。来源:Google Research
8盲测验证

AI 猜的和真实体检结果,医生分不出来

最后,Google 把 SensorFM 放进一个「个人健康智能体」(Personal Health Agent)里,做了一个设计得很严的实验:让它生成健康摘要,比较三种输入条件下的质量。

条件一 · 基线

人口统计 + 每日指标

只用基本信息和每天的可穿戴数据生成摘要。五个维度里全面垫底。

条件二 · SensorFM

再加 SensorFM 预测

在基线之上,加进模型对健康指标的推断。每个维度都高于基线。

条件三 · 上限参照

再加真实测量值

在基线之上,加进真实的医学测量(ground-truth),作为能达到的上限来对照。

基线 < SensorFM 预测 ≈ 真实测量值
≈ 表示临床医生评分在统计上没有明显差距

具体做法:一组临床医生在盲测条件下,从背景、相关性、合理性、个性化、潜在危害五个维度给摘要打分,一共打出 1,860 个评分,花掉超过 40 小时的专家评估时间。

1,860 次
临床医生盲测的专家评分总量
40+ 小时
专家投入的评估时间

两个结论:加进 SensorFM 预测后,五个维度全都高于基线;更关键的是,用 SensorFM 预测和用真实测量值相比,临床医生的打分在统计上没有明显差距。也就是说,在这个健康助手的场景里,模型的推断几乎和真实的医学测量一样有用。

SensorFM 作为个人健康智能体工具提升回答质量
把 SensorFM 作为个人健康智能体的工具后,临床医生对生成回答的评分提升。来源:Google Research
9局限

这事还差什么:隐私、临床验证和相关性陷阱

这套结果之外,还有几件事得说清楚。

隐私

500 万人的健康数据,怎么保证安全?Google 强调用的是「授权」且「去标识化」的数据,但大规模健康数据的隐私始终是要盯住的问题。

临床验证

目前还停在研究阶段,离真正进入医疗应用,还隔着严格的临床试验。

可及性

它依赖 Fitbit、Pixel Watch 这类设备,买不起或用不上的人就被挡在门外,存在数字鸿沟。

相关不等于因果

模型学到的是信号之间的相关性,能拿来预测,但不代表能解释背后的因果。

冻结编码器,只训练一个轻量线性头,就在 34/35 个健康任务上超过了传统的特征工程加监督学习。 Google Research · SensorFM
本文为小互解读站基于 Google Research 官方博客《SensorFM: Towards a general intelligence and interface for wearable health data》(2026 年 7 月 9 日发布,对应论文 arXiv:2605.22759)整理。文中全部数据规模、任务胜率与盲测结论均来自 Google 官方口径及其论文,尚未经第三方独立复现。图片来源:Google Research。
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