Mašīnmācīšanās algoritms aprēķina godīgu distanci sacensībām starp Useinu Boltu un tālsatiksmes skrējēju Mo Faru

Ir acīmredzami negodīgi salīdzināt sprinteru un garo distanču skrējēju sniegumu. Šie centieni izvirza pilnīgi atšķirīgas prasības ķermenim, tāpēc labi sprinteri ir pilnīgi neatbilstoši maratona skriešanas prasībām, un distanču skrējēji sprintā veic vājus rezultātus.

Bet kur atrodas krustojuma punkts? Kāda distance būtu godīga sacīkste starp abām galējībām, piemēram, starp 100 metru pasaules rekordistu Useinu Boltu un olimpisko 10 000 metru zelta medaļas ieguvēju Mo Faru?

Šodien mēs saņemam atbildi, pateicoties Dankana Blaita darbam Berlīnes Humbolta universitātē un Franča Kiraļa darbam Londonas Universitātes koledžā. Šie puiši ir izstrādājuši jaunu modeli, kas nodrošina dažāda veida sportisko sniegumu, kas nepieciešams īso, vidējo un garo distanču skriešanai.

Modele pat prognozē sportista sniegumu vienā distancē, ņemot vērā viņa sniegumu citās distancēs. Tādā veidā viņi ir izdomājuši perfektu distanci, kurā Bolts un Fara varētu godīgi sacensties.

Sporta zinātnieki jau sen ir zinājuši, ka pasaules rekordi dažādu distanču skriešanā atbilst spēka likumam. Kad Useins Bolts 2009. gada augustā uzstādīja rekordu 100 metru skrējienā, viņš skrēja ar vidējo ātrumu nedaudz virs 10 metriem sekundē. Pasaules rekorda ātrums jūdzē ir nedaudz vairāk par septiņiem metriem sekundē. Un 2014. gadā Kenijas skrējējs Deniss Kimetto uzstādīja pasaules rekordu maratonā, skrienot ar ātrumu nedaudz mazāk par sešiem metriem sekundē 42 kilometrus.

Citiem vārdiem sakot, neliels vidējā ātruma pieaugums krasi samazina attālumu, kurā iespējams sasniegt pasaules rekordu. Taču saikne starp ātrumu un attālumu patiesībā ir sarežģītāka par šo.

Kad pētnieki nosaka pasaules rekorda ātrumus pret attālumu, tas rada spēka likuma līkni ar dīvainu formu. Tas ir gandrīz tā, it kā viens spēka likums regulē skriešanas ātrumu distancēs, kas ir īsākas par jūdzi, bet cits regulē skriešanas ātrumu garākos attālumos.

Tradicionāls izskaidrojums tam ir tāds, ka sprinteri sadedzina enerģiju anaerobā veidā, bet garo distanču skrējēji to sadedzina aerobiski. Sašķiebšanās notiek sportista enerģijas patēriņa krustojumā.

Šī modeļa problēma ir tā, ka tam ir ierobežota prognozēšanas spēja. Ņemot vērā sprintera sniegumu īsās un vidējās distancēs, modelim nav nekā ko teikt par to, cik labi viņš vai viņa būs garo distanču skriešanā. Tas tāpat klusē par maratona skrējēja sprinta spējām.

Šeit parādās Blaita un Kiraļa darbs. Šie puiši sāka ar milzīgu sportisko sasniegumu datubāzi kopš 1954. gada Lielbritānijā. Viņi ņem laikus un attālumus gandrīz 1,5 miljoniem individuālu abu dzimumu priekšnesumu, sākot no amatieru līdz elitei, gan jauniem, gan veciem. Šie rekordi attiecas uz 10 dažādām distancēm: 100 metri, 200 metri, 400 metri, 800 metri, 1500 metri, jūdze, 5 kilometri, 10 kilometri, pusmaratons (21 kilometrs) un pilnais 42 kilometru maratons.

Pēc tam viņi izmantoja mašīnmācības algoritmu, lai atrastu vienādojumu, kas vislabāk atbilst datiem tādā veidā, kas prognozē indivīda sniegumu vienā attālumā, ņemot vērā viņa vai viņas sniegumu citos attālumos. Šim vienādojumam ir jārada arī slavenais pārkāptās jaudas likums, kas apraksta pasaules rekordu izpildījumu izplatību.

Nav grūti atrast vienādojumus, kas apraksta gandrīz jebkuru sadalījumu. Viss, kas nepieciešams, ir tik daudz papildu parametru, cik nepieciešams, lai pareizi pielāgotu līkni. Un, protams, iekārta atrada šādu vienādojumu.

Taču pārsteigums ir tāds, ka šis vienādojums izmanto tikai trīs parametrus, lai aprakstītu katras personas veiktspēju datu bāzē.

Pirmais parametrs šajā modelī ir parasts spēka likums, kas raksturo indivīda vispārējo sniegumu. Tas ir pārsteigums, ņemot vērā pasaules rekordu sadalījumu. Tomēr pārējās divas sastāvdaļas modificē šo spēka likumu tādā veidā, kas atveido pārkāpto spēka likumu.

Otrais parametrs raksturo to, vai sportistam ir lielāka izturība vai lielāks ātrums. Un trešais parametrs raksturo, vai sportists ir labāks vidējās, nevis īsās vai garās distancēs.

Kopā šie trīs parametri pilnībā raksturo sportista individuālo sniegumu visās distancēs, tādējādi radot pilnīgi jaunu sportisko spēju modeli. Mūsu analīze sniedz pārliecinošus pierādījumus tam, ka trīs skaitļu kopsavilkums atspoguļo sportistu fizioloģiskās un/vai sociālās/uzvedības īpašības, piemēram, treniņu stāvokli, specializāciju un to, kādu distanci sportists izvēlas izmēģināt, teiksim Blaita un Kiralī.

Atklājuši un izmēģinājuši šo modeli, Blaita un Kiralī to izmanto, lai pirmo reizi gūtu ieskatu vairākos sportistiem svarīgos jautājumos. Piemēram, viens jautājums, par kuru maratona skrējēji ir ilgi domājuši, ir tas, vai labāk ir attīstīt lielāku maksimālo ātrumu vai veidot izturību.

Blaits un Kiralija saka, ka viņu modelis sniedz skaidru atbildi: ir tikai viens veids, kā būt ātram maratonistam, t.i., ar augstu izturības līmeni, nevis spēju braukt krastā attiecībā pret lielu maksimālo ātrumu, viņi saka.

Modelis arī liek domāt, ka skrējējs, kurš nav pasaules līmenī virs 10 kilometriem, diez vai būs pasaules klases maratona distancē 42 kilometru garumā.

Pētnieki pat spēj izteikt prognozes par atsevišķiem sportistiem. Viena no tām ir Kenenisa Bekele, Etiopijas garo distanču skrējēja, kurai pieder pasaules rekordi gan 5000 metru, gan 10 000 metru distancē. Blaits un Kiralī stāsta, ka viņu modelis prognozē, ka Bekelem maratonu vajadzētu noskriet 2:00:36, kas ir gandrīz trīs minūtes ātrāk nekā pašreizējais pasaules rekords.

Un kā ar sākotnējo jautājumu par godīgu distanci skrējienam starp garo distanču skrējējiem un sprinteriem? Blaitam un Kiralī ir atbilde arī šeit. Mēs prognozējam, ka godīga sacīkste starp Mo Faru un Useinu Boltu pārsniedz 492 m, viņi saka.

Tagad šīs ir sacensības, kuras ir vērts gaidīt.

Atsauce: arxiv.org/abs/1505.01147 : Individuālā sportiskā snieguma prognozēšana un kvantitatīva noteikšana

paslēpties