Дигиталните двойници дават мощен тласък на олимпийските плувци в преследването на нови рекорди

Усилените тренировки, добрата мотивация и перфектната самодисциплина със сигурност се отплащат в спорта.

 

Но в епохата на научно-техническия прогрес и дигитализацията способностите на човешкото тяло и човешкия дух получават нов мощен тласък в преследването на още по-високи успехи и златни отличия чрез добавяне на трета ключова съставка към формулата – интелект, естествен и изкуствен!

 

Спортната индустрия, като всяка друга, разчита все повече на технологиите, а математиката, физиката и авангардните достижения при сензорите, AI алгоритмите и виртуалното моделиране водят до истинска революция в света на спорта. И ето че олимпийските игри в Париж това лято вече не са просто игри на волята, но и на иновациите.

 

Как дигиталните двойници, ИИ, големите обеми данни (Big Data) и симулациите помагат на олимпийските плувци да преодолеят границите на възможното разказва от трибуната на престижния американски научен журнал Scientific American (SciAm) самата Кейт Дъглас – 22-годишната спортна надежда на САЩ, която преди броени дни спечели своето първо олимпийско злато, като триумфира във финала на 200 метра бруст за жени и постави нов национален рекорд с впечатляващия си резултат от 2:19.24 минути.

 

Игрите се завръщат в Париж след цял век, но вече нищо не е същото

 

Завръщането на летните игри в Париж след цели сто години създава елегантна възможност да се подчертае една от основните концепции на олимпиадата – да утвърждава непреходна традиция в един непрекъснато развиващ се свят. Да, Айфеловата кула продължава да се извисява над града, а Сена все още се вие през него, но иначе почти нищо вече не е същото в сравнение с предишните игри там през 1924 г. – последните, организирани лично от Пиер дьо Кубертен.

 

Днес стадионите, залите и басейните на Париж отново са пълни с хиляди амбициозни млади хора, готови да дадат 200% от себе си в борбата за медалите. Този път на помощ обаче са им последните достижения при сензорите, изкуствения интелект, цифровите двойници и инструментите за обработка и анализ на данни – грандиозни еволюционни скокове в технологиите, които със сигурност никой преди век дори не си е и представял.

 

За модерните атлети плуването е далеч повече от физическо предизвикателство за бързина, сила и издръжливост. То е комплексен физичен и математически проблем, в който с правилното оптимизиране на биомеханичните и хидродинамичните променливи можеш да се приближиш повече от всякога до съвършенството. За разлика от допинга обаче, сензорите и AI алгоритмите не дават нечестни физически предимства на плувците. Но пък значително помагат на треньорските им екипи прецизно да рационализират стратегиите за атакуване на рекордите.

 

 

Сензорите са навсякъде, защо не и върху плувците?

 

Със същата идея наум екип от изследователи от университетите Емори и Вирджиния в САЩ през 2015 г. стартира футуристичен проект, в който оборудва плувци с т. нар. инерциални измервателни модули – сензорни устройства, предназначени да измерват ускорението, ориентацията и силата на спортистите при движението им в басейна. На вид устройствата не са нищо повече от обикновени смарт гривни, носени на китката или глезена.

 

С тях треньорите могат цифрово да "заснемат" или документират всеки опит на своите състезатели. Вместо със стандартните 24 кадъра в секунда от видеоматериал обаче екипът разполага с огромни обеми информация, генерирани от датчиците чрез снемане на данни от тялото на плувеца цели 512 пъти в секунда!

 

Изследователите непрекъснато разширяват функционалността на технологията, например с усъвършенствани сензори, които измерват силата, генерирана от ръцете на плувците. Те отчитат разликата в налягането между дланта и страничната част на ръката, като така определят и посоката на силата.

 

Така вместо спортистът да бъде наблюдаван само отгоре от камерите, движенията му могат да бъдат превърнат в серии от прецизни графики и триизмерни изображения, разкриващи разпределението на силата в различни направления. По този начин треньорите идентифицират усилията, които отиват в друга посока, без да подпомагат движението напред – т. нар. пропиляна сила.

 

 

В търсене на оптималната техника и стратегия

 

На база всички събрани данни от сензорите екипът може да изготви точен дигитален двойник на атлета, който улавя движенията му до милисекундата. Чрез анализ на модела могат да бъдат дадени препоръки за оптимизиране на техниката на плуване и траекторията на движение, както и да бъдат идентифицирани силните и слабите страни на спортиста в изготвянето на най-добрата стратегия за покоряване на конкретна цел или побеждаване на даден противник.

 

Чести проблеми, регистрирани от платформата, са лоша позиция на главата, твърде ниско разположение на краката, небалансирано завъртане на тялото или пък неефективно дишане.

 

С помощта на двойника е възможно дори прогнозиране на това какви резултати могат да бъдат постигнати чрез прилагане на съответната предложена от изкуствения интелект и/или треньора мярка (например с колко би се съкратило времето за опит при промяна на позицията на краката в дадена фаза на опита). Към днешна дата базата с данни на проекта включва цифрови двойници на повече от 100 от най-добрите плувци в САЩ.

 

 

Рекордите в неравна битка с технологиите

 

Звездата на проекта е младата американска плувкиня Катрин (Кейт) Дъглас, която се присъединява към екипа през 2020 г., когато все още е в колежански отбор. Макар дисциплината, в която преди дни Кейт завоюва олимпийско злато – 200 м бруст (един от най-зрелищните, но и най-трудните стилове), тогава да не е сред приоритетите й заради традиционно ниските й резултати, високотехнологичната платформа изчислява, че девойката има физическите способности и дихателния капацитет да се състезава на световно ниво - с някои подобрения в техниката и тренировъчната програма.

 

Само с коригиране на позицията на главата Кейт успява да свали от 0,1 до 0,15 секунди от времето си на едно обръщане в басейна, а за общо четирите такива по време на опитите на 200 м резултатът й се подобрява с цели 0,4-0,6 сек. След три години усилена работа с помощта на платформата за цифрови двойници, през 2023 г. младата плувкиня чупи американския рекорд с време 2:19.3 минути, сваляйки 0,29 сек. от предишното най-добро време на национално ниво при жените, регистрирано през 2012 г.

 

Дигиталните двойници на олимпийските плувци могат да им помогнат да ревизират цялостно стратегията си за атакуване на рекордите, като сегментират всеки опит на съставните му елементи или фази – гмуркане, загребване, подводно/делфиново движение, плъзгане, обръщане, камшично ритане… Така всяко от движенията може да бъде анализирано и подобрявано поотделно, както и да бъдат изчислявани други ключови променливи, например оптимален брой ритници на фаза или дори брой вдишвания за определно разстояние. Дишане по график? Разбира се, всичко може да бъде математика, а успехът със сигурност има точна формула!

 

Едно от най-важните предимства на платформата със сензори и изкуствен интелект е, че дава възможност най-добрата техника и стратегия да бъдат генерирани виртуално, цялостно и наготово от двойника, за да бъдат директно упражнявани от плувеца, без той да губи ценно време и усилия в изтощително изпробване на различни комбинации от промени със седмици, месеци или дори години в басейна.

 

Повече за това как олимпийското плуване се пренася в бъдещето с помощта на високите технологии - вижте във видеото:

 

 

Източник: SciAm; снимки: SciAm, Dreamstime

Ключови думи: SciAm   Кейт Дъглас   олимпийски игри   Париж   олимпиада   плуване   изкуствен интелект   дигитален двойник   Big Data   сензори  

Област: Автоматизация