О рационализации комплексного контроля спортсменов на основе веб-технологий и экспертных систем

В связи с возрастающими требованиями к функциональному состоянию спортсменов эффективность подготовки теперь во многом зависит от качества комплексного контроля как инструмента управления тренировочным процессом. Комплексный контроль основывается на мониторинге и интерпретации педагогических, социально-психологических, медикобиологических и биохимических показателей, что дает всестороннюю оценку подготовленности спортсмена в условиях тренировочных и соревновательных нагрузок.

При этом при существующей реализации процедуры комплексного контроля имеются следующие серьезные недостатки:

• –    полная диагностика всех компонентов занимает как минимум два дня, перед которыми должен быть день отдыха;

• –    нарушается тренировочный процесс и привычный план подготовки к соревнованиям;

• –    как следствие, нарушается процедура проведения комплексного контроля и наблюдается неполнота собранной информации;

• –    при этом отсутствует интегральный показатель подготовленности, что делает невозможным выдачу достоверного заключения об уровне спортивной формы;

  – при этом многие показатели остаются «за кадром», в частности не выявляются острые и хронические болезни, как правило, также плохо отслеживается реакция организма спортсменов на тренировочные и соревновательные нагрузки, не отслеживается реакция на применение различных средств восстановления и повышения работоспособности (фармакологические средства, биологически активные добавки, процедуры и т.п.).

Решением данной проблемы мы предполагаем организацию тщательного экспериментального подбора инструментальных методик психологической и медико-биологической диагностики и разработку на их основе интегральных показателей.

Анализ экспериментальных данных и поиск в них закономерностей возможны на основе применения методов машинного обучения по прецедентам (в частности аппарат искусственных нейронных сетей). Для сохранения универсальности разрабатываемых методик для различных видов спорта требуется создание обучаемой экспертной системы с удобным инструментарием для сбора информации (веб-ориентированность).

Идея решения проблемы

Итак, мы полагаем, что для повышения эффективности комплексного контроля необходима разработка веб-ориентированной системы комплексного мониторинга подготовленности спортсменов с применением современных средств машинного обучения и экспертных систем.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач.

• 1.    Системный анализ комплексного контроля – создание концептуальной модели путем проведения междисциплинарных исследований по выявлению необходимого и достаточного набора педагогических, социально-психологических, медико-биологических и биохимических показателей подготовленности спортсменов, а также взаимосвязей и закономерностей между ними под влиянием тренировочных и соревновательных нагрузок.

• 2.    Создание первоначального набора правил для интегральной оценки степени подготовленности и составления рекомендаций по каждому направлению комплексного контроля. Разработка теоретической базы для программной реализации экспертной системы.

• 3.    Разработка архитектуры и программная реализация клиент-серверной веб-ориентированной информационной системы на основе разработанной концептуальной модели комплексного контроля с учетом таких требований к проектируемой системе, как возможность управления подготовкой и осуществление сбора данных по четырем технологически различным направлениям (педагогическое, социальнопсихологическое, медико-биологическое и биохимическое).

• 4.    Апробация и внедрение разработанной информационной системы, накопление и анализ данных, оценка эффективности и модификация системы.

Методологические подходы, принципы и методы разработки

Основные положения, на которые мы опираемся в исследовательской работе, – следующие.

• I.    Качество реализации данного проекта обусловлено используемой методологией прикладного системного анализа. Системный анализ играет важную роль в процессе контроля, планирования и управления подготовкой спортсменов. Системный подход при реализации проекта предполагает прохождения следующих пяти этапов:

• 1)    изучение системы комплексного контроля (проведение исследований, в том числе междисциплинарных и экспериментальных);

• 2)    получение вербальной модели системы (формализация);

• 3)    реализация модели на основе информационных технологий;

• 4)    испытание полученной системы;

• 5)    внедрение системы комплексного контроля подготовленности спортсменов в общий технологический процесс подготовки.

II. Разработка системы комплексного контроля предполагается в рамках передовой концепции развития физической культуры и спорта на основе синтеза достижений культур Востока и Запада. Таким образом, подбор методов и средств комплексного контроля будет производиться на основе достижений и традиций как западных, так и восточных систем диагностики психофизиологического и биоэнергетического состояния человека (Калмыков С.В., 1994-2013).

В ходе разработки методики комплексного контроля предполагается рассмотрение следующих перспективных и инновационных методов:

• 1)    педагогические: анализ техники и тактики на основе статистического анализа формализованных экспертных мнений, cоставленных на основе наблюдения за соревновательной и тренировочной деятельностью спортсменов; инструментальное тестирование физической подготовленности с учетом вида спорта; занесение полученных оценок в базу данных системы;

• 2)    социально-психологические: оценка психофизиологического типа личности (согласно традиционной восточной медицинской системе «ветер-желчь-слизь»); тестирование личностных и морально-волевых качеств по психологиче-

• ским методикам; тренерская оценка стабильности выступления на соревнованиях с участием соперников высокой квалификации и умение показывать хорошие результаты на ключевых соревнованиях; сосредоточенность внимания; устойчивость к стрессовым ситуациям;

• 3)    медико-биологические: беспроводной мониторинг пульса в режиме реального времени с помощью пульсометров (Polar, Garmin); диагностика центральной нервной системы, сердечнососудистой, вегетативной нервной системы, медленно-волновой активности головного мозга, нервно-мышечной системы, физической работоспособности и энергосбережения (аппаратнопрограммный комплекс «Омега-спорт-2»); методы диагностики традиционных восточных медицинских систем (аппаратная пульсовая и электропунктурная диагностика, диагностика по языку, по глазам и моче).

• 4)    биохимические: неинвазивные и эргономичные методы биохимического анализа крови (анализ мочи, выдыхаемого воздуха, глюкометры типа «Symphony tCGM System») для определения уровня тренированности.

Анализ экспериментальных данных, полученных с помощью вышеописанных методик в процессе подготовки в различных видах спорта, и формализация принципиальной схемы комплексного контроля подготовленности спортсменов.

• III.    Формализация экспертных мнений о трактовке результатов анализа данных, полученных с помощью вышеописанных методик, наполнений базы знаний, разработка подсистемы поддержки принятия решений управления тренировочной и соревновательной нагрузкой.

• IV.    Повышение экспериментальной базы за счет автоматизации рутинных процессов, повышения наглядности и доступности результатов контроля.

Создание информационно-аналитической системы, включающей большое количество приложений, связанных потоком информации различной структуры, предполагает наличие хранилища данных, представленных в едином формате, и средств для их обработки. Система должна подразумевать возможность хранения и обработки данных в течение продолжительного периода, возможность «модификации», «обуче- ния» системы при поступлении новых данных. Все подсистемы или модули должны обеспечивать передачу информации через веб-интерфейс. Для всех направлений обследования должна быть предусмотрена выгрузка результатов обследований в популярные файловые форматы (XLS, XML и т.п.) для анализа во внешних пакетах обработки (STATISTICA, SPSS и др.). Обязательным является организация клиент-серверной архитектуры с многоуровневым доступом к данным комплексного контроля.

• V.    Информационная система не должна становиться для пользователя самоценным продуктом, это полноценный инструмент организации работы на всех уровнях, начиная с определения стратегии и заканчивая реализацией конкретных рабочих процедур.

Заключение

Таким образом, первоначальный анализ позволит нам получить систему формализованных зависимостей путем анализа как экспериментальных данных, так и экспертных знаний. Система выявленных закономерностей, в свою очередь, позволит выработать цельную систему управления уровнем подготовленности спортсменов, включающую как технологию сбора, передачи и хранения экспериментальных данных с учетом принятого разделения на четыре направления (педагогическое, социальнопсихологическое, медико-биологическое и биохимическое), так и методологию принятия управленческих решений.

Реализация веб-ориентированной информационной системы комплексного контроля подготовленности спортсменов с элементами экспертной системы, оснащенной аппаратом анализа экспериментальных данных, а также используемый математический и алгоритмический инструментарий позволят сохранить разработанную систему способной к адаптивному изменению и повторному использованию.