Automatski stroj za detekciju hobbyjoggera
Automatski stroj za detekciju hobbyjoggera
Anonim

Korištenje strojnog učenja za prepoznavanje tko je ozbiljan natjecateljski trkač, a tko nije moglo bi nas naučiti nečem korisnom o izbjegavanju ozljeda

Jedna od najdugovječnijih opsesija poznatih neuobičajenih oglasnih ploča Letsrun.com jest kako i gdje povlačite granicu između ozbiljnih natjecateljskih trkača i pukih rekreativnih hobijoggera. Odgovor se obično svodi na nešto poput “Svatko brži od mene je talentirani i vrijedan atletski kolos koji osvaja svijet, a bilo tko sporiji od mene je patetični hobijogger kojem se ne bi smjelo dopustiti da kupuje tenisice za trčanje.”

Ovakva definicija nekako nikada ne uspijeva riješiti raspravu, pa sam uzbuđen što mogu izvijestiti da su znanstvenici stvorili stroj koji vas može gledati kako trčite i odmah vas klasificirati ili kao "natjecateljskog" ili "rekreativnog" trkača. Ovo nije tako glupo ili elitistički kako zvuči – zapravo, ima potencijal pomoći u donošenju nijansiranog pristupa procjeni rizika od ozljeda na temelju suptilnih detalja u vašoj formi trčanja. Istraživanje dolazi od cijenjene grupe za biomehaniku na Sveučilištu u Calgaryju na čelu s Reedom Ferberom, direktorom sveučilišne klinike za ozljede trčanjem, a objavljeno je u Journal of Sports Sciences.

Osnovni cilj studije bio je zalijepiti nosivi akcelerometar na donji dio leđa 41 trkača (koristili su akcelerometar nazvan Shimmer3) i vidjeti može li se zaključiti koji su trkači natjecateljski u odnosu na rekreativni koristeći strojno učenje. Definirali su natjecatelja kao svakoga tko je nedavno imao izvedbu utrke između 5K i maratona koja je premašila 60 posto svjetskog rekorda za tu udaljenost na temelju tablice ocjenjivanja po dobi Svjetske udruge majstora, praga koji SAD atletska atletska trka definira kao „lokalni razred.” Prema ovoj definiciji, 17 trkača smatra se natjecateljskim, dok se 24 smatra rekreativcima.

Trodimenzionalni podaci o koracima koje je prikupio akcelerometar generirali su 24 različite karakteristike koraka svakog trkača. To nisu bile uobičajene stvari kao što su kadenca i duljina koraka, budući da na te čimbenike uvelike utječe brzina trčanja – što, kao što zna svaki wizened masters natjecatelj, nije uvijek dobar barometar koliko ste konkurentni. Umjesto toga, fokus je bio na suptilnijim značajkama koje se odnose na varijabilnost koraka (npr. koliko se mijenja duljina vašeg koraka od koraka do koraka?) i pravilnosti (npr. koliko je slično trenutno ubrzanje vašeg tijela u svakoj od tri dimenzije tijekom uzastopnih koraka).

Razlike između dvije skupine trkača manje su očite golim okom nego što možete zamisliti. Ako se držite konvencionalnih parametara koraka, ne vidite baš ništa: natjecateljske trkačice, na primjer, imale su prosječnu kadencu od 168,2; njihovi rekreativci imali su gotovo identičan prosjek od 169,1. Čak i uz sofisticiranije mjere konzistentnosti koraka, razlike nisu očite. Stoga su istraživači ubacili sve podatke u sustav strojnog učenja nazvan stroj vektora podrške i pustili računalo da shvati koji čimbenici razlikuju natjecateljske i rekreativne trkače. Važno je da su odvojeno analizirali muške i ženske trkače, budući da bi obilježja "natjecateljskog" koraka mogla biti različita u dvije skupine.

Naravno, korištenjem podataka o konzistentnosti koraka, računalo je uspjelo ispravno klasificirati muške trkače kao natjecateljske ili rekreativne u 82,6 posto vremena, a žene u 80,4 posto vremena. Specifični čimbenici koji su bili najvažniji bili su različiti u dvije skupine – što nije iznenađujuće, objasnio je glavni autor Christian Clermont u e-poruci, jer “strukturalne razlike u muškoj i ženskoj anatomiji sigurno utječu na način na koji trčimo”. Muški model uključivao je 12 različitih značajki koraka, dok je ženski model uključivao 10 različitih značajki, a sve su se odnosile na varijabilnost i pravilnost koraka.

Prednost strojnog učenja je u tome što može odabrati suptilne obrasce u velikom broju varijabli koje nikada ne biste pronašli samo buljeći u podatke. Nedostatak je što nije uvijek očito što ti obrasci znače. Zašto je, na primjer, najvažnija razlikovna značajka za muškarce postupna korelacija ubrzanja središta mase duž osi stražnje i prednje, dok je za žene to srednji kvadratni prosjek tog ubrzanja? Ali ako se odmaknete od detalja, možete vidjeti veći obrazac: iskusni trkači trče dosljednije od manje iskusnih, a svaki korak je sličniji onima prije i poslije.

Zašto je ovo važno? Iako se ne želim upuštati u vrijednosne prosudbe u stilu Letsruna, postoje razlozi za vjerovanje da je natjecateljski hod bolji od rekreativnog. Studije su općenito otkrile da se neiskusni trkači ozlijeđuju puno više od iskusnih unatoč tome što manje trče, a imaju tendenciju da se ozlijede na različitim mjestima. Rekreativni trkači obično dobivaju više ozljeda koljena i kuka, možda zbog neoptimizirane forme trčanja; natjecateljski trkači imaju tendenciju da dobiju više ozljeda stopala i potkoljenice, možda zbog prekomjerne upotrebe povezane s većim trenažnim opterećenjem. Dakle, saznanje da li vaša forma trčanja postaje "natjecateljskija" ili više "rekreativnija" mogla bi vam teoretski dati neke naznake o tome funkcionira li vaš trening i gdje biste mogli biti najosjetljiviji na ozljede.

Akcelerometar korišten u ovoj studiji nije prikladan za gotovu upotrebu kod potrošača. Ipak, kaže Clermont, postoje neki korisni parametri koji bi se u načelu mogli izračunati pomoću stvari kao što su Garmin Running Dynamics Pod ili LumoRun (koji je nažalost bankrotirao prošli mjesec). Čak i s jednostavnijim pametnim satovima ili stopalima, mogli biste izmjeriti koliko dugo traje svaki korak - a zatim, što je ključno, izračunati koeficijent varijacije, pokazatelj koliko se to vrijeme razlikuje od koraka do koraka. To bi vam dalo osjećaj koliko je vaš korak dosljedan, postaje li manje dosljedan umoru i postaje li s vremenom sve dosljedniji. Promatranje trendova moglo bi vam dati osjećaj da li vam trening pomaže ili šteti. Ako dovoljno ljudi zatraži takvu značajku, možda će je tvrtke poput Garmina učiniti dostupnom. (A možda je već negdje dostupan: nosivi svijet tehnologije trčanja toliko se širi i brzo se razvija da ga je teško pratiti.) Predložit ću naziv za ovaj parametar: Hobbyjogger Index.

Preporučeni: