Ассоциация содействия развитию физической культуры и спорта "Федерация спортивной медицины" подготовила обзор актуальных современных технологий, применяемых ведущими спортсменами планеты. Руководитель аналитической группы по данной тематике - д.м.н. Курашвили Владимир Алексеевич. Спорт высших достижений требует максимального включения всех систем организма. Тренеры постоянно отслеживают показатели атлета, чтобы увидеть, улучшаются ли они. Новые технологии позволяют тренерам более точно измерять результаты спортсмена. Это позволяет тренерам увидеть даже незначительный выигрыш в производительности. Таким образом, они могут даже увидеть улучшение всего на 0,001 процента. В легкой атлетике разница между победой и поражением может доходить до миллисекунд или миллиметров. Как спортсмен может получить преимущество? Развитие современной спортивной индустрии и инфраструктуры ставит комплексные задачи и предъявляет особые требования к спортивным специалистам. Читать далее...
Спорт высших достижений требует максимального включения всех систем организма. Тренеры постоянно отслеживают показатели атлета, чтобы увидеть, улучшаются ли они. Новые технологии позволяют тренерам более точно измерять результаты спортсмена. Это позволяет тренерам увидеть даже незначительный выигрыш в производительности. Таким образом, они могут даже увидеть улучшение всего на 0,001 процента.
В легкой атлетике разница между победой и поражением может доходить до миллисекунд или миллиметров. Как спортсмен может получить преимущество? Развитие современной спортивной индустрии и инфраструктуры ставит комплексные задачи и предъявляет особые требования к спортивным специалистам.
Развитие современной микроэлектроники позволяет непосредственно изучать реакцию организма на то или иное воздействие, что дает важную информацию для диагностики работоспособности и функциональной готовности.
Цель этих измерений - получить ответы на следующие вопросы: как влияют тренировки на человека, какую физическую нагрузку он может выдержать на данный момент. Ответы на эти вопросы важны для профессионального спортсмена, а начинающим спортсменам и их тренерам данная информация поможет определить режим тренировок.
Уже разрабатываются аппаратно-программные комплексы, которые позволяют отслеживать текущую информацию о состоянии спортсмена в процессе физической нагрузки, то есть о его ритме дыхания и темпе шагов; антропометрические и физиологические параметры испытуемого; сведения об уровне мастерства спортсмена и другие необходимые исследователю параметры.
На сегодняшний день рынок мониторов сердечного ритма изобилует разнообразием. Это обусловлено ключевыми и неоспоримыми преимуществами продукции: Понятный для эксплуатации интерфейс пульсометров; Возможность синхронизации устройства с гаджетами; Широкая линейка приборов для контроля за уровнем сердечного ритма; Функция GPS и подбора идеальных тренировочных зон и территорий; Система управления калориями; Социальная сеть для владельцев пульсометров; Высокое качество мониторов ритма и высокий срок их службы и др. Читать далее...
На сегодняшний день рынок мониторов сердечного ритма изобилует разнообразием. Это обусловлено ключевыми и неоспоримыми преимуществами продукции:
Понятный для эксплуатации интерфейс пульсометров;
Возможность синхронизации устройства с гаджетами;
Широкая линейка приборов для контроля за уровнем сердечного ритма;
Функция GPS и подбора идеальных тренировочных зон и территорий;
Система управления калориями;
Социальная сеть для владельцев пульсометров;
Высокое качество мониторов ритма и высокий срок их службы и др.
В самой элементарной форме спортсмены использовали данные для измерения производительности с момента изобретения секундомера. Но для современных спортсменов современные системы сбора данных и аналитики в настоящее время используются для улучшения тренировок и производительности несколькими ключевыми способами.
Учитывая огромный ассортимент приборов на рынке спортивного инвентаря, понять, какой пульсометр лучше выбрать для тренировок или для бега, непросто. По мнению экспертов, топ-10 устройств для мониторинга сердечного ритма выглядит так:
Рассмотрим возможности мониторинга на примере устройства для сбора и хранения данных - кардиомонитора Forerunner компании Garmin. Этот пульсометр использует GPS-приемник для точной записи пройденного расстояния, времени, темпа и скорости на заданном отрезке. Данные каждого забега хранятся в памяти устройства. Читать далее...
Устройство Forerunner включает датчик частоты пульса (монитор сердечного ритма), с помощью которого можно наблюдать за количеством сокращения сердечной мышцы в минуту. Кроме того, на основе данных частоты пульса прибор обеспечивает точный расчет количества сожженных калорий. Отслеживать свои данные также можно с помощью Garmin Connect - веб-сайта с бесплатными инструментами для анализа результатов и обмена информацией.
На грудную клетку испытуемого крепится ремешок-стреп, на котором находится монитор сердечного ритма. После условного сигнала испытуемый выполняет шесть контрольных упражнений. Во время испытания наручный браслет находится у тренера. Перед началом и концом каждого упражнения тренер нажимает кнопку «start» и «stop» соответственно. Упражнения выполняются в строго регламентированном порядке. Так как при повышении нагрузки на сердечную мышцу ЧСС повышается, целесообразно после каждого упражнения давать испытуемому отдых 5 минут. За это время организм восстанавливается, частота пульса становится нормальной.
Данные о ЧСС, скорости, времени преодоления дистанции и калориях каждого испытуемого хранятся в памяти пульсометра.
Другим образцом для отслеживания тренировочной нагрузки у спортсменов может служить монитор сердечного ритма «Polar», которые производят автоматический подсчет времени в пяти разных пульсовых зонах (SportZones) в процессе тренировок.
С помощью пульсометра и бегового тредбана можно определить уровень физической работоспособности (модификация теста PWC170). Показатели физической работоспособности определяют резервные возможности организма спортсменов, выявляют слабые звенья адаптации к физическим нагрузкам и выделяют факторы, лимитирующие физическую работоспособность, уточняют отклонения в состоянии здоровья спортсменов, обеспечивают возможность оценки уровня их функционального состояния.
Системы сбора и анализа данных преобразуют спорт по всему миру, моделируя поведение и регистрируя производительность. Акселерометры, магнитометры и гироскопы могут собирать огромное количество информации, а в сочетании с системами GPS и видеоанализа некоторые системы могут измерять до 1000 точек данных в секунду.
Следует отметить, что кроме стандартного и уже хорошо известного нам показателя ЧСС (частота сердечного ритма) есть ещё один важный показатель — вариабельность сердечного ритма (HRV). Именно он может справиться с задачей, о которой мы сказали в самом начале — определить реальные физические возможности спортсмена. Вариационный анализ ритма сердца дает возможность количественной и дифференцированной оценки степени напряженности или тонуса симпатического и парасимпатического отделов ВНС, их взаимодействия в различных функциональных состояниях, а также деятельности подсистем, управляющих работой различных органов. Читать далее...
Следует отметить, что кроме стандартного и уже хорошо известного нам показателя ЧСС (частота сердечного ритма) есть ещё один важный показатель — вариабельность сердечного ритма (HRV). Именно он может справиться с задачей, о которой мы сказали в самом начале — определить реальные физические возможности спортсмена.
Вариационный анализ ритма сердца дает возможность количественной и дифференцированной оценки степени напряженности или тонуса симпатического и парасимпатического отделов ВНС, их взаимодействия в различных функциональных состояниях, а также деятельности подсистем, управляющих работой различных органов.
Базовая вариабельность сердечного ритма — это изменение во времени между последовательными сердечными сокращениями (также называемыми интервалами между ритмами, интервалами R-R, интервалами N-N).
В отличии ЧСС (частота сердечных сокращений или пульс), которая усредняет количество ударов сердца за минуту, ВСР отслеживает малейшие изменения сердечного ритма, возникающие в качестве ответа на внутренние и внешние события.
Вариабельность сердечного ритма напрямую связана с автономной нервной системой. Она может быть использована для получения более точной информации о состоянии вашей нервной системы, стрессе и процессе восстановления организма.
Высокий уровень ВСР обычно связывается с хорошей физической формой и аэробной подготовкой. Низкий показатель означает, что пора притормозить и отдохнуть.
Мобильное приложение Elite HRV Heart Rate Variability с помощью нагрудного датчика Polar H7 поможет вам отслеживать показатель ВСР и на его основе выстраивать расписание и интенсивность тренировок и отдыха.
Вегетативная нервная система прочно связана с умственным, физическим и эмоциональных стрессом, которое испытывает наше тело, и его восстановлением. Благодаря использованию этого приложения вы менее чем за 5 минут в день будете получать более глубокое понимание о состоянии своего тела: скорости его восстановления и способности справляться с повышенным уровнем стресса (физического, умственного и эмоционального).
Также вы можете выяснить, какая из систем на данный момент является доминантной — симпатическая или парасимпатическая? Испытываете ли вы постоянное напряжение и вот-вот выстрелите, как сжатая пружина, или же, напротив, слишком расслабились и необходим волшебный стимул?
Биофидбек Elite HRV включает в себя:
Визуальный дисплей с отображением ВСР в реальном времени.
Аудиогиды по дыханию.
Визуальные гиды по дыханию.
Изменение скорости дыхания так, чтоб она соответствовала уровню получаемого стресса.
Управление стрессом и балансом вегетативной нервной системы.
Показания ВСР быстро помещаются в ситуативные данные для выявления более полезных трендов. Вы можете создавать свои собственные метки: детали упражнения, относительная воспринятая интенсивность упражнения, качество сна, продолжительность сна, метки для настроения и другие произвольные метки.
Используя эти метки вы можете отслеживать скорость восстановления ЧСС, охлаждение после тренировки, влияние алкоголя и вообще практически всё, что может прийти вам в голову.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ АНАЛИЗА БОЛЬШИХ ДАННЫХ
Носимые датчики могут записывать такие данные, как электрокардиограмма, частота сердечных сокращений, частота и объем дыхательных движений, температур поверхности кожи, уровень активности, постуральное положение спортсмена, а также, мощность, контакт с землей, частота вращения педалей (для велосипедистов) и вертикальные колебания. Информация о предыдущих участниках и спортсменах также может быть проанализирована для сравнения. Это создает значительный объем данных о каждом отдельном спортсмене и о том, как они выступают. Но неумолимо возникает вопрос: что со всем этим делать? Читать далее...
Носимые датчики могут записывать такие данные, как электрокардиограмма, частота сердечных сокращений, частота и объем дыхательных движений, температур поверхности кожи, уровень активности, постуральное положение спортсмена, а также, мощность, контакт с землей, частота вращения педалей (для велосипедистов) и вертикальные колебания. Информация о предыдущих участниках и спортсменах также может быть проанализирована для сравнения. Это создает значительный объем данных о каждом отдельном спортсмене и о том, как они выступают. Но неумолимо возникает вопрос: что со всем этим делать?
Носимые электронные датчики могут собирать все виды метрик данных о производительности спортсмена. Но это только первый шаг. Только программное обеспечение для анализа больших данных может понять эти данные, предоставляя информацию, позволяющую тренерам адаптировать обучение и повышать производительность спортсмена.
Спортивная аналитика начинается с сбора данных, установления базовых показателей эффективности и выявления слабых мест. Практическая реализация принципов теории регулирования тренировочных нагрузок требует применения специальных технических средств, оснащенных современными и универсальными электронными вычислителями для экспресс-анализа текущего состояния спортсмена.
В видах спорта с преимущественным проявлением выносливости, управление нагрузкой должно осуществляться по объективно установленным данным непрерывного проявления физиологических параметров по ходу движения. А средства, создающие управляющее воздействие, должны работать на основе принципа прямой и обратной связи.
Оптимальное управление заключается в выборе наилучших, по некоторому критерию эффективности, управляющих воздействий из множества возможных в соответствии с установленной целью управления, с учетом ограничений и на основе информации о состоянии управляемого объекта и внешней среды.
Все эти необработанные данные могут быть переданы в аналитические платформы для создания индивидуальных отчетов. Такого рода отчеты могут быть использованы для раннего выявления спортивных талантов, формирования тренировочного режима, адаптированного для отдельного спортсмена, и информирования об анализе результатов соревнований.
Под интеллектуальным анализом данных (Data Mining) понимают совокупность методов для обнаружения в данных ранее неизвестных, нетривиальных, практически полезных и доступных интерпретации знаний, необходимых для принятия решений в различных сферах человеческой деятельности. Технологии интеллектуального анализа данных применяются в широком спектре предметных областей, в том числе в медицине и физиологии. Одной из сфер приложения технологий интеллектуального анализа данных в медицине и физиологии является спорт высших достижений. Мониторинг, накопление и интеллектуальный анализ данных о физической и биохимической активности спортсменов направлены на определение ключевых показателей результативности и эффективности методики тренировок и поиск трендов и аномалий в этих показателях для гибкого изменения тренировочного графика. Читать далее...
Под интеллектуальным анализом данных (Data Mining) понимают совокупность методов для обнаружения в данных ранее неизвестных, нетривиальных, практически полезных и доступных интерпретации знаний, необходимых для принятия решений в различных сферах человеческой деятельности. Технологии интеллектуального анализа данных применяются в широком спектре предметных областей, в том числе в медицине и физиологии. Одной из сфер приложения технологий интеллектуального анализа данных в медицине и физиологии является спорт высших достижений. Мониторинг, накопление и интеллектуальный анализ данных о физической и биохимической активности спортсменов направлены на определение ключевых показателей результативности и эффективности методики тренировок и поиск трендов и аномалий в этих показателях для гибкого изменения тренировочного графика.
Обследование производится в следующей последовательности. Перед началом каждой фазы обследования (тренировки) исследователь выполняет снятие показаний состояния спортсмена. Полученные показатели исследователь вносит в систему.
После калибровки оборудования АПК спортсмен начинает тренировку. Во время тренировки исследователь следит за состоянием спортсмена. Показатели физиологического состояния спортсмена поступают в ПО АПК, на котором проходит данная фаза обследования. По окончании тренировки Исследователь выполняет выгрузку обработанных и необработанных данных исследования и вносит их в систему.
Полученные данные хранятся на сервере системы — как в виде текстовых файлов, так и в виде таблиц хранилища.
Собранные данные подвергаются интеллектуальному анализу по выбору исследователя. Система обеспечивает решение следующих основных задач интеллектуального анализа данных: кластеризация, классификация и анализ ассоциативных правил.
Система обеспечивает экспорт результатов измерений в хранилище данных. Поддерживается хранение как необработанных результатов измерений (значений, поступающих непосредственно с приборов), так и их обработанных аналогов (получаемых путем усреднения, аппроксимации или других интегрирующих действий над обработанными данными). Интеллектуальный анализ результатов измерений направлен на определение ключевых показателей результативности и эффективности методики тренировок и поиск трендов и аномалий в этих показателях.
Система позволяет исследователю выполнять следующие основные функции:
выработка заключения о состоянии конкретного спорстмена;
проведение корректировок режима тренировок спортсмена;
выявление наиболее успешной методики тренировок;
исследование влияния тренировочного процесса на физиологическое состояние спортсмена (включая дополнительные параметры).
Дальнейшие исследования предполагается продолжить с помощью методов интеллектуального анализа данных, которые учитывают специфику данной предметной области (физиология профессиональных спортсменов).
Искусственный интеллект (artificial intelligence-AI) разрабатывает различные методы использования компьютеров для выполнения творческих задач, свойственных людям. Тесно связанные с AI понятия — машинное обучение и интеллектуальный анализ данных (data mining-DM). Машинное обучение (machine learning-ML) — это обширный подраздел AI, изучающий методы построения самообучающихся моделей. Читать далее...
Искусственный интеллект (artificial intelligence-AI) разрабатывает различные методы использования компьютеров для выполнения творческих задач, свойственных людям. Тесно связанные с AI понятия — машинное обучение и интеллектуальный анализ данных (data mining-DM). Машинное обучение (machine learning-ML) — это обширный подраздел AI, изучающий методы построения самообучающихся моделей.
Интеллектуальный анализ данных использует методы ML для извлечения нетривиальной и потенциально полезной информации из огромных наборов данных, доступных в различных областях науки и человеческой деятельности. Используя более сложные инструменты, которые могут работать непосредственно с данными, DM указывает тенденции в данных, которые выходят за рамки простого статистического анализа.
Современные методы AI (ассоциативные правила, деревья решений, модель гауссовых смесей, алгоритмы регрессии, нейронные сети, векторные машины поддержки, байесовские сети и т. д.) используются во многих областях для решения проблем ассоциации, классификации, сегментации, диагностики и прогнозирования. Вполне логично, что методы AI находят применение в такой экстремальной человеческой деятельности, как спорт уровня высоких достижений и все сопутствующие процессы.
Отмечается нарастающее использование методов AI для поддержки принятия решений по всем аспектам профессионального спорта: приобретение игроков и расходы команды, моделирование тренировочного процесса и стратегий матчей, прогнозирование и профилактика травматизма, прогнозирование исходов матчей, расчет коэффициентов ставок и многое другое.
Эффективность управления процессом тренировки тесно связана с моделированием - использованием моделей для определения различных характеристик спортивной тренировки и рационализация способов построения её структурных частей. В спортивной тренировке используются самые различные модели, объединяющиеся в две основные группы. В первую из них входят модели структуры соревновательной деятельности и её характеристик, необходимых для достижения заданного результата. Модели, характеризующие основные стороны подготовленности спортсмена и обеспечивающие спортивную соревновательную деятельность, относятся к этой же группе и могут быть рассмотрены в качестве моделей второго уровня, позволяющих раскрыть резервы достижения запланированных показателей соревновательной деятельности. Читать далее...
Эффективность управления процессом тренировки тесно связана с моделированием - использованием моделей для определения различных характеристик спортивной тренировки и рационализация способов построения её структурных частей.
В спортивной тренировке используются самые различные модели, объединяющиеся в две основные группы. В первую из них входят модели структуры соревновательной деятельности и её характеристик, необходимых для достижения заданного результата.
Модели, характеризующие основные стороны подготовленности спортсмена и обеспечивающие спортивную соревновательную деятельность, относятся к этой же группе и могут быть рассмотрены в качестве моделей второго уровня, позволяющих раскрыть резервы достижения запланированных показателей соревновательной деятельности.
Ряд экспертов рассматривает модель оценки эффективности процесса спортивной подготовки как трехэтапный линейный процесс: (I) распознавание, (II) критика, и (III) рекомендации. С вычислительной точки зрения, распознавание выполненного двигательного навыка (т. е. движения) предполагает приобретение и интерпретации биомеханических данных, достаточных для описания рассматриваемого умения (мастерства).
Для целей автоматизации процесса оценки эффективности можно выделить два уровня распознавания движений. Этап распознавания на низком уровне касается автоматизации количественной оценки биомеханических данных. Автоматизация на низком уровне стала возможной с изобретением систем визуального анализа движения. Распознавание высокого уровня присваивает смысл биомеханическим данным, полученным на низком уровне. Ключевым вопросом распознавания на высоком уровне является построение соответствующего классификатора для изучаемого спорта.
С вычислительной точки зрения этап „критика” может быть грубо классифицирован как диагностика и прогностическое моделирование. Диагностика выявляет любые несоответствия между ожидаемой эффективностью выполняемых двигательных навыков и тем, что спортсмен выполняет фактически, и исследует причины этих расхождений. Современные подходы к диагностике в контексте оценки эффективности спортивной техники включают разработку систем, основанных на знаниях (knowledge-based systems-KBS). В прогностическом моделировании акцент делается на анализ того, чего спортсмен может добиться. Наконец, на этапе рекомендаций с помощью AI предлагаются решения об исправлении выявленных недостатков.
В этом обзоре рассмотрены примеры датчиков (сенсоров) и целых аппаратно-программных комплексов, которые позволяют отслеживать текущую информацию о состоянии спортсмена в процессе физической нагрузки: о его ритме дыхания и темпе шагов; антропометрические и физиологические параметры испытуемого; сведения об уровне мастерства спортсмена и другие необходимые исследователю параметры. Показано, что кроме стандартного и уже хорошо известного показателя ЧСС (частота сердечного ритма) есть ещё один важный показатель — вариабельность сердечного ритма (HRV). Именно он лучше справляется со сложнейшей задачей — определить реальные физические возможности спортсмена. Читать далее...
В этом обзоре рассмотрены примеры датчиков (сенсоров) и целых аппаратно-программных комплексов, которые позволяют отслеживать текущую информацию о состоянии спортсмена в процессе физической нагрузки: о его ритме дыхания и темпе шагов; антропометрические и физиологические параметры испытуемого; сведения об уровне мастерства спортсмена и другие необходимые исследователю параметры.
Показано, что кроме стандартного и уже хорошо известного показателя ЧСС (частота сердечного ритма) есть ещё один важный показатель — вариабельность сердечного ритма (HRV). Именно он лучше справляется со сложнейшей задачей — определить реальные физические возможности спортсмена.
Огромные массивы полученных данных могут быть переданы в аналитические платформы для создания индивидуальных отчетов. Такого рода отчеты могут быть использованы для раннего выявления спортивных талантов, формирования тренировочного режима, адаптированного для отдельного спортсмена и информирования об анализе результатов соревнований.
Огромные массивы получаемых данных можно обработать только с помощью методов интеллектуального анализа данных - совокупности методов для обнаружения в данных ранее неизвестных, нетривиальных, практически полезных и доступных интерпретации знаний. Технологии интеллектуального анализа данных применяются в широком спектре предметных областей, в том числе в спорте, медицине и физиологии.
Представленные примеры использования методов искусственного интеллекта показывают возможности решения задач повышения эффективности в профессиональном спорте. Они свидетельствуют о том, что искусственный интеллект является незаменимым помощником спортсменам, тренерам и спортивным руководителям на пути достижения высоких результатов.
