Sportas ir mokslas

Vienas iš jų – plaukikas amerikietis Maiklas Pfelpsas, laimėjęs aštuonis aukso medalius. Kitas – sprinteris iš Jamaikos Usainas Boltas, fantastiškai lengvai laimėjęs 100 metrų bėgimą ir pasiekęs naują pasaulio rekordą. Kuo šie du sportininkai skiriasi nuo daugelio kitų profesionalų? Pirmiausia kūno sudėjimu, kuris idealiai tinka jų kultivuojamai sporto šakai. Kita vertus, tuos fizinius duomenis reikia mokėti išnaudoti efektyviausiu būdu. Ir čia be mokslo jau neįmanoma išsiversti. Treneriai naudoja naujausias sportininkų stebėsenos technologijas, o biomechanikos principai padeda iki tobulybės nušlifuoti judesius. Naujos technologijos keičia treniruočių metodikas ir gimdo naujus čempionus.

Biomechanika

Sporto biomechanika ėmė vystytis praėjusio amžiaus viduryje. Lietuvoje ji atsirado palyginti neseniai, kadangi šios technologijos gan brangios. Be to, užtruko parengti specialistus. Prieš aštuoniolika metų tuometinio kūno kultūros instituto mokslininkai  pirmuosius pradėjo tirti plaukikus, analizuoti jų techniką. Sporto judesių analizei taikomi įvairūs metodai. Naudojant šiuos metodus, siekiama nustatyti varžybinės veiklos parametrus. Sportininkų techniką, reakciją, kūno atsaką į krūvius. Pavyzdžiui, sportininkai filmuojami per varžybas, kadangi negalima klijuoti ant jų jokių daviklių. Po to tie duomenys apdorojami, kaip įprasta, kompiuteriais.

Be abejo, ir šioje srityje yra niuansų. Mokslininkų patarimų ne visada klausoma. Sportininkai ir jų treneriai nuogastauja, kad pradėjus tobulinti techniką, ją lengva išderinti. O pakeisti geresne sunku. Todėl reikia įtikinti ir trenerius, ir sportininkus šių tyrimų nauda. Bet geri pavyzdžiai užkrečia. Pavyzdžiui, pakeitus ieties metimo techniką, remiantis mokslininkų rekomendacijomis, galima sumažinti traumų riziką.

Jamaikietis Usainas Boltas yra pirmasis sprinteris istorijoje, per vienerias olimpines žaidynes pasiekęs pasaulio rekordus trijose – 100 m, 200 m ir 400 m estafetės – rungtyse. Šaltinis: Wikipedia

Be abejo, įdomu pažiūrėti, kaip būsimieji ar esami sportininkai tampa bandomaisiais triušiais gerąja šio žodžio prasme. Lietuvos kūno kultūros universitete Kaune atliekami įvairūs sportininkų būsenos tyrimai, kompiuterinė įvairių fiziologinių rodiklių analizė. Specialiomis kameromis biomechanikos specialistai filmuoja plaukikus baseine, judančiu takeliu bėgančius bėgikus, arba stebi irkluotojų judesius. Viskas vardan geresnio žmogaus kūno pažinimo ir būsimųjų rekordų.

Siekiant pagerinti Lietuvos sportininkų rezultatus, jų techniką, mokslininkams reikia turėti tų sporto šakų elitinių sportininkų domenis. Kad turėtų su kuo palyginti. Vienas tokių pavyzdžių – JAV plaukikas Maiklas Phelpsas. Jis treniruojasi šešiskart per savaitę po šešias valandas. Jo plaučių tūris – 12 litrų, t.y. du su puse karto didesnis už vidutinio vyro. Ūgis – 194 cm. Maiklas nešioja 49 numerio avalynę, o vaikystėje jam buvo diagnozuotas hiperaktyvumo sindromas. Plaukimo metu jo raumenyse pieno rūgštis kaupiasi perpus lėčiau, negu varžovams. Todėl M. Phelpso organizmas greičiau atsigauna. Unikali kūno struktūra, darbštumas ir biomechanikos metodų naudojimas treniruotėse – štai sėkmės receptas.

Žmogus – dinaminė, nuolat kintanti sistema. Sportininkų technika irgi nuolat kinta. Standartizuoti ją būtų sudėtinga. To ir nereikia daryti. Tačiau svarbu rasti bendrus dėsningumus, padėti sportininkams kuo efektyviau išnaudoti kūno galimybes. Ir išsklaidyti kai kuriuos mitus. Geriau vieną kartą pamatyti, negu šimtą kartų išgirsti. Ši auksinė taisyklė praverčia daugelio sporto šakų atstovams ir jų treneriams.

Ką byloja prakaitas?

Įsivaizduokime įvairių jūsų kūno skysčių, pavyzdžiui, prakaito analizę realiu laiku. Bet kuriuo metu, dieną ar naktį. Tai padėtų medikams laiku pastebėti pirmuosius kokios nors klastingos ligos simptomus. Beveik neabejotina, kad kada nors išauš diena, kai nebereikės eiti į polikliniką, kur seselė it koks mandagus vampyras pipete trauks iš jūsų kraują analizei. Pakaks namuose užsidėti specialius marškinelius su jutikliais bei davikliais, ir informacija apie jūsų prakaito sudėtį bei jo pokyčius akimirksniu pasieks šeimos gydytoją. Šią ateitį kuria įvairių šalių, taip pat ir Airijos bei Vokietijos mokslininkai. Be abejo, šiuo metu tokios technologijos privalumais jau naudojasi sporto specialistai, vertindami sportininko būseną treniruočių ar varžybų metu.

Žmogaus prakaitas gali daug pasakyti apie jo sveikatos būklę. Štai kodėl biotechnologinio projekto Dubline dalyviai kuria prakaito analizės metodus. Naujausias prototipas turi biocheminius jutiklius, kurie fiksuoja tokius parametrus kaip prakaito sūrumas, rūgštingumas ir temperatūra. Be abejo, duomenys iš karto persiunčiami į kompiuterį bevieliu būdu.

Deirdre Morris, Biochemikė inžinierė iš Dublino miesto universiteto sako: „Mes paimame audinio gabalą. Tame audinyje surandame kapiliarinį kanalą. Palei tą kanalą mes priklijuojame PH jutiklį, laidumo jutiklį, Natrio jutiklį ir temperatūrų jutiklius. Laikui bėgant, prakaito sudėtis kinta. Todėl svarbu įvertinti jo savybes, kai kūnas jį išskiria. Tai gana sunku. Todėl mes šioje sistemoje nustatėme kanalą ir, prie jo galo pritaisę absorbentą, nuolat renkame ir analizuojame šviežią prakaitą, kuris išsiskiria, asmeniui atliekant pratimus. Anksčiau to nebuvo įmanoma padaryti”.

Sporto pramonė viena pirmųjų pasinaudos šios dėvimos technologijos teikiamais privalumais. Gudriais sportbačiais arba marškinėliais, kuriuose įmontuoti jutikliai. Prakaito analizė nepakeis tradicinių metodų – tokių, kaip kraujo tyrimai, bet juos papildys. Tai kur kas draugiškesnė žmogui sistema. Juk mes nelabai mėgstame atlikti kraujo tyrimus. Kai kuriuos žmones tokia procedūra labai sujaudina, jie netgi gali nualpti. Ateityje ši sistema bus integruota marškinėliuose. Juose bus ir kitokių jutiklių. Vadinasi, turėsime visapusišką fiziologinį besitreniruojančio asmens vaizdą. Ši technologija netrukus taps ginklu prieš dopingo vartojimą sporte. Arba instrumentu, kurį fizikai ir treneriai naudos, be paliovos stebėdami atleto būseną. Bet kuriuo atveju sportui tai bus naudinga.  

Amerikietis Michaelas Phelpsas 2008 m vasaros olimpinėse žaidynėse Pekine susišlavė rekordinį aukso medalių skaičių – iš viso aštuonis. Šaltinis: Sports Crunch

Sporto mokslų profesorė Niall Moyna iš Dublino universiteto sako: „mes jau turime pirmosios kartos jutiklius. Tai turėtų sukelti revoliuciją sportininkų ruošimo, jų treniruočių proceso planavimo srityse. Mes galėsime stebėti kiekvieną sportininką. Nustatyti, kurių žaidėjų kondicija susilpnėjo. Nustatysime jų tonuso sumažėjimą operatyviai ir laiku atliksime pakeitimus. Taip pat tiksliau parinksime kiekvieno žaidėjo poziciją, kad jis optimaliai išnaudotų savo stipriąsias puses. Visai tai leidžia stebėjimai realiu laiku.

Tokios pačios technologijos bus pradėtos naudoti ir medicinos srityje. Pavyzdžiui, nuo diabeto ar cistinės fibrozės kenčiantys žmonės savo namuose bus nuolat stebimi gydytojų. Galimybės dar labiau išaugs, kai tyrėjams pavyks įveikti kai kurias kliūtis.

Chemijos mokslų daktaras Kim Lau: „tekstiliniai audiniai yra minkšti. Elektronika – kieta. Cheminės medžiagos nelabai stabilios. Integruoti sistemos komponentus į drabužius ar avalynę itin sunku. Tačiau situacija kinta. Jau įmanoma sumažinti komponentų dydį. Geriausia būtų, kad pats audinys veiktų kaip jutiklis, užuot integravus jutiklį į audinį. Manau, kad per artimiausius dešimt metų rinkoje pasirodys produktai, kuriais bus galima matuoti biometrinius parametrus, analizuoti prakaitą, seiles ir galbūt ašaras.

Perspektyvos

Įvairūs jutikliai ir davikliai drabužiuose ir kitur plinta žaibišku greičiu. Jie vis mažesni ir vis protingesni. Juos naudoja treneriai, medikai ir kitų sričių atstovai. Ar tokios technologijos reiškia totalitarinio pasaulio viziją, kur valdžia žinos viską? Net ir tą, kaip ir kada jūs prakaituojate. O gal minimos technologijos bus pritaikytos tik mūsų saugumui padidinti?

Dėvimos technologijos vystymo centre Brėmene mokslininkai kuria prietaisus, skirtus keliems uždaviniams atlikti. Vartotojai gali dirbti fizinį darbą, tuo pačiu metu naudodamiesi kompiuteriu. Projekto „Wear it at work” vadovas Brėmeno universitete aiškina, kad pagrindinė mintis – sukurti įvairius prietaisus, pritaikytus konkrečiam darbui. Tai vadinama dėvimu kompiuteriu.

Projekto „Wear it at work” vadybininkas Michael Lawo sako: „naudojant dėvimą kompiuterį, informacija gaunama judant. Tai skiriasi nuo mobiliosios kompiuterijos, kadangi pastaruoju atveju informacija gaunama iš aplinkos. Programa nustato aplinkos, kurioje esate, savybes, ir pritaiko tas aplikacijas, kurių reikia, jūsų specifinėje darbo aplinkoje”.

Ekstremalių situacijų ir gelbėjimo tarnybos – tai viena iš tyrimo sričių. Įvairūs jutikliai yra integruoti gaisrininko aprangoje – pavyzdžiui, jo batuose. Gaisrininkų brigados beveliu būdu iš kompiuterio galėtų gauti vaizdus tos vietos, kur prastas matomumas. Galbūt ši sistema galėtų nustatyti ir nuodingų dūmų sudėtį. Kelios komandos Europoje jau dalyvavo tokiuose bandymuose.

Svarbu suprasti, ką vartotojai iš tiesų jaučia darbo metu. Kokius sunkumus jie patiria ir kokias problemas turi spręsti. Pavyzdžiui, ką daro gaisrininkai ir kaip jie ruošiasi gesinti gaisrus. Kita naudojimo sritis – chirurgija. Ant riešo užsisegęs elektroninę apyrankę ir apsijuosęs specialiu diržu, gydytojas naudojasi savo kompiuteriu ir perduoda duomenis nuotoliniu būdu. Bandymų metu šios sistemos kūrėjai patobulino gaminį, atsižvelgdami į įvairius faktorius. Įskaitant psichologinius, kadangi kai kuriuos pacientus ši technologija šiek tiek gasdina.

Naujoji žmogaus sąveika su kompiuteriu neturėtų komplikuoti kasdieniškų užduočių. Jos tikslas – suteikti reikalingus duomenis ir įspėti apie kylančias arba gresiančias problemas. Technologijos kūrėjai mėgina be paliovos inovuoti, tobulinti šiuos ateities prietaisus.

Rüdigeris Leibrandtas iš Bremeno universiteto sako: „Ant atspausdintos elektroninės schemos  sumontuotas Bluetooth modulis, nedidelis energijos šaltinis ir sąsajos, sujungtos su jutiklių moduliais ir su identifikavimo radijo dažniu skaitytuvu. Taigi, šis modulis kaupia informaciją iš RFID skaitytuvo, jutiklių ir per Bluetooth bevielį ryšį perduoda į asmeninį kompiuterį. Prietaiso dizainas neriboja judesių. Juo bus galima manipuliuoti norimu greičiu bet kuriuo laiku. Papildoma informacija turi padėti dirbančiam įvykio vietoje atlikti pradinę užduotį.

Darbas su kompiuteriu, nenaudojant klaviatūros ar pelės atveria puikias galimybes. Technologija jau egzistuoja laboratorijose. Netrukus galėsime ja naudotis darbe ir netgi namie.