Автор статьи: Cooper Allen
Сто лет назад, на Олимпийских играх 1924 года в Париже, американец Джонни Вайсмюллер выиграл заплыв на 100 метров вольным стилем среди мужчин за 59 секунд. Почти 100 лет спустя, на отложенных Олимпийских играх 2020 года в Токио, Келеб Дрессель выиграл то же самое соревнование за 47 секунд, что было на 12 секунд быстрее, чем у Вайсмюллера.
За последние сто лет время плавания во всех направлениях значительно ускорилось благодаря нескольким факторам, таким как инновации в тренировках, стратегии восстановления, питания и улучшений оборудования.
Одним из ключевых компонентов улучшения результатов в плавании является биомеханика, то есть то, как пловцы оптимизируют свой гребок, будь то на спине, брассом, баттерфляем или вольным стилем.
Пловцы десятилетиями экспериментировали с различными техниками, чтобы получить преимущество перед своими конкурентами. Однако в последние годы применение математических принципов, естественных наук и использование носимых сенсорных технологий в тренировочных режимах позволило некоторым спортсменам поднять свои результаты на новый уровень, включая членов команды Университета Вирджинии по плаванию.
За последние сто лет время плавания во всех направлениях значительно ускорилось благодаря нескольким факторам, таким как инновации в тренировках, стратегии восстановления, питания и улучшений оборудования.
Одним из ключевых компонентов улучшения результатов в плавании является биомеханика, то есть то, как пловцы оптимизируют свой гребок, будь то на спине, брассом, баттерфляем или вольным стилем.
Пловцы десятилетиями экспериментировали с различными техниками, чтобы получить преимущество перед своими конкурентами. Однако в последние годы применение математических принципов, естественных наук и использование носимых сенсорных технологий в тренировочных режимах позволило некоторым спортсменам поднять свои результаты на новый уровень, включая членов команды Университета Вирджинии по плаванию.
В новом исследовательском документе профессор Университета Виргинии (UVA) представил команде новые концепции и методы, которые были приняты несколькими пловцами, включая двух выпускников Школы инженерии и прикладных наук Университета Виргинии. Они рассказывают, как использование данных помогает превратить конкурентоспособных пловцов в элиту.
Плавание в данных
Кен Оно считал, что его время работы с плаванием подошло к концу. Он является профессором математики в Университете Виргинии, а также преподает курсы по науке о данных и консультирует по STEM у ректора университета. Он много лет работал с пловцами, начиная с его учебы в Университете Эмори в Атланте, и затем с командами других колледжей, включая олимпийских спортсменов, на протяжении многих лет.
Однако, когда он пришел в UVA в 2019 году, он не планировал продолжать заниматься этим аспектом своей работы. Однако после встречи с Тоддом ДеСорбо, который возглавил программу плавания UVA в 2017 году, Оно вскоре обнаружил, что снова тесно сотрудничает со спортсменами, начав свою работу в качестве консультанта команды в сезоне 2020-2021. В этом году женская сборная UVA по плаванию выиграет свой первый из четырех национальных чемпионатов подряд.
Однако, когда он пришел в UVA в 2019 году, он не планировал продолжать заниматься этим аспектом своей работы. Однако после встречи с Тоддом ДеСорбо, который возглавил программу плавания UVA в 2017 году, Оно вскоре обнаружил, что снова тесно сотрудничает со спортсменами, начав свою работу в качестве консультанта команды в сезоне 2020-2021. В этом году женская сборная UVA по плаванию выиграет свой первый из четырех национальных чемпионатов подряд.
“Одна из вещей, которая мне очень нравится в этой работе, - это то, что плавать безумно тяжело”, - сказал Оно. “Нам никогда не предназначалось быть пловцами, и это одновременно спортивный и научный вызов — в нем есть все”.
Прошлой осенью DeSorbo провел занятие, на котором рассказал о научно-ориентированном подходе к улучшению результатов в плавании, который оказался столь успешным в UVA. Он хотел убедиться, что не возникло неправильных представлений о серьезности материала.
Итак, Оно объединился со студентами UVA Кейт Дуглас, Августом Лэмбом и Уиллом Тенпасом, а также с аспирантом Массачусетского технологического института Джерри Лу, который работал с Оно и командой UVA по плаванию, когда учился на бакалавра системной инженерии и экономики в университете. Они подготовили статью, в которой описали ключевые элементы занятий и работу Оно с пловцами.
Тенпас и Лэмб недавно завершили магистерскую программу в Школе Data Science, а также свою карьеру в качестве пловцов-профессионалов колледжа. Дуглас, завершившая свою карьеру пловца UVA в 2023 году и ставшая одной из самых титулованных пловчих в истории NCAA, является аспиранткой по статистике в университете и намерена принять участие в Олимпийских играх в Париже после завоевания бронзовой медали на играх 2020 года.
Группа подготовила документ, который они назвали "Плавание в данных", в течение двух месяцев, и он был быстро принят The Mathematical Intelligencer. По словам Оно, это стало одной из самых читаемых статей по теме STEM с момента начала отслеживания. В июле версия статьи также будет опубликована в Scientific American.
Тенпас и Лэмб недавно завершили магистерскую программу в Школе Data Science, а также свою карьеру в качестве пловцов-профессионалов колледжа. Дуглас, завершившая свою карьеру пловца UVA в 2023 году и ставшая одной из самых титулованных пловчих в истории NCAA, является аспиранткой по статистике в университете и намерена принять участие в Олимпийских играх в Париже после завоевания бронзовой медали на играх 2020 года.
Группа подготовила документ, который они назвали "Плавание в данных", в течение двух месяцев, и он был быстро принят The Mathematical Intelligencer. По словам Оно, это стало одной из самых читаемых статей по теме STEM с момента начала отслеживания. В июле версия статьи также будет опубликована в Scientific American.
“Кажется, дело сдвинулось с мертвой точки”, - сказал Оно.
После описания эволюции плавания за последние 100 лет в статье объясняется, как понимание математики и физики в сочетании с использованием технологий для получения данных индивидуального уровня может помочь добиться максимальных результатов. В статье говорится, что для понимания научных принципов, связанных с плавательным ударом, необходимы законы движения Ньютона. Законы, которые охватывают инерцию, идею о том, что ускорение зависит от массы объекта и величины приложенной силы, и принцип, согласно которому воздействие объекта на другой вызывает равную и противоположную реакцию, помогают упростить представление о многих биомеханических факторах, связанных с плаванием, согласно Tenpas.
“Существуют различные ограничения гибкости. Когда вода движется вокруг вас, возникают волны и течения, и вас легко парализовать под их воздействием”, - отметил Тенпас. После четырех лет обучения в университете Дьюка, где он изучал машиностроение, он поступил на программу по анализу данных в Университете Виргинии и присоединился к плавательной команде, получив право на пятый год обучения.
“Я думаю, что знание законов Ньютона приятно, поскольку это дает вам основу, с которой мы все можем согласиться”, - добавил он.
По словам Оно, это помогает понять механику бассейна, учитывая нелогичные движения, которые пловцы должны использовать, чтобы продвигаться вперед.
“Причина, по которой мы в значительной степени вспоминаем законы движения Ньютона, заключается в том, что мы можем разложить факторы, которые имеют значение при тестировании пловца”, - сказал он.
Для проведения этих тестов мы используем датчики, которые можно разместить на запястьях, лодыжках или спине пловцов, чтобы собрать данные об ускорении, измеряемом в инерциальных единицах. Затем эта информация используется для создания цифровых двойников, которые точно повторяют движения пловца.
Эти двойники раскрывают сильные и слабые стороны, позволяя нам и тренерскому штабу давать рекомендации по технике и стратегии, например, как уменьшить силу сопротивления, истинного противника пловца, что приведет к немедленному улучшению. Фактически, благодаря анализу данных и использованию законов Ньютона можно сделать точный прогноз о том, сколько времени пловец может сэкономить, внеся заданную корректировку.
Эти двойники раскрывают сильные и слабые стороны, позволяя нам и тренерскому штабу давать рекомендации по технике и стратегии, например, как уменьшить силу сопротивления, истинного противника пловца, что приведет к немедленному улучшению. Фактически, благодаря анализу данных и использованию законов Ньютона можно сделать точный прогноз о том, сколько времени пловец может сэкономить, внеся заданную корректировку.
Лэмб, выпускник факультета компьютерных наук Университета Вирджинии, который пять лет работал в области обработки данных, сравнил цифровых двойников с функцией в популярной игре Nintendo Mario Kart, где игроки могут соревноваться с призрачной версией самих себя.
“Возможность иметь доступ к этому ресурсу, чтобы провести тестирование в течение месяца, затем потратить месяц или два на корректировку, а затем снова протестировать и оценить разницу, — это действительно ценный инструмент”, — отметил он.
Чтобы понять потенциал цифровых двойников, достаточно посмотреть на пример Дугласа, одного из соавторов, упомянутого в статье.
Был обнаружен недостаток в положении ее головы на дистанции 200 метров брассом. С использованием цифрового двойника и помощью тренерского штаба было рассчитано, насколько она могла бы сэкономить время на обтекаемом скольжении, внеся модификации, учитывая ее очевидный талант и аэробные способности. Она последовала этим рекомендациям, и результаты были впечатляющими. В ноябре 2020 года, когда оценивалась ее техника, 200 м брассом даже не было в ее списке соревнований. Три года спустя она установила рекорд Америки.
Был обнаружен недостаток в положении ее головы на дистанции 200 метров брассом. С использованием цифрового двойника и помощью тренерского штаба было рассчитано, насколько она могла бы сэкономить время на обтекаемом скольжении, внеся модификации, учитывая ее очевидный талант и аэробные способности. Она последовала этим рекомендациям, и результаты были впечатляющими. В ноябре 2020 года, когда оценивалась ее техника, 200 м брассом даже не было в ее списке соревнований. Три года спустя она установила рекорд Америки.
Этим летом плавание займет центральное место в национальном сознании. В июне в Индианаполисе пройдут испытания олимпийской сборной США перед Олимпийскими играми в Париже в июле и августе. Женскую команду возглавит ДеСорбо, тренер UVA, который принял стратегические рекомендации Оно, основанные на данных.
Многие начинающие пловцы будут наблюдать за происходящим в ближайшие недели и задаваться вопросом, как они могли бы полностью реализовать свой спортивный потенциал.
Для тех, у кого есть доступ к технологиям и данным о своей технике, Tenpas призвал молодых пловцов воспользоваться преимуществами.
Он отметил значительное количество времени, которое пловец должен потратить, чтобы достичь высочайших уровней в спорте, подсчитав, что он плавал шесть раз в неделю с 12 лет.
Многие начинающие пловцы будут наблюдать за происходящим в ближайшие недели и задаваться вопросом, как они могли бы полностью реализовать свой спортивный потенциал.
Для тех, у кого есть доступ к технологиям и данным о своей технике, Tenpas призвал молодых пловцов воспользоваться преимуществами.
Он отметил значительное количество времени, которое пловец должен потратить, чтобы достичь высочайших уровней в спорте, подсчитав, что он плавал шесть раз в неделю с 12 лет.
“Если вы собираетесь выполнять всю эту работу, по крайней мере, делайте это с умом”, - сказал Тенпас.
В то же время Лэмб призвал молодых пловцов, которые, возможно, еще не имеют доступа к этой технологии, не терять веру в свой потенциал совершенствования.
“Хотя это невероятно полезный инструмент для улучшения вашей техники и вашего гребка, это еще не все”, - сказал он.
“Существует так много различных способов внести улучшения, и мы надеемся, что со временем они станут более доступными”, - сказал Лэмб о методах обработки данных, используемых в UVA.
Что касается того, к чему все это ведет, то с быстро расширяющимся использованием и доступностью данных и носимых технологий Оно считает, что его научный подход к разработке стратегий плавания скоро станет нормой.
“Я думаю, что через пять лет наша история перестанет быть историей. Это будет: ‘О, сейчас все этим занимаются”, ’ сказал он.