УДК / UDC: 004.42:796.011
ИНФОРМАЦИОННАЯ
система интеллектуального анализа данных: модуль «спортивная школа дзюдо»
Доктор биологических наук, профессор С.И. Логинов Кандидат технических наук А.А. Егоров Заслуженный тренер РФ по дзюдо В.А. Ермаков Сургутский государственный университет ХМАО-Югры, Сургут
DATA MINING SYSTEM: «JUDO SPORT SCHOOL» MODULE S.I. Loginov, professor, Dr.Biol. Surgut State University Khanty-Mansi Autonomous Region Yugra, Surgut AA. Egorov, Ph.D., Surgut State University Khanty-Mansi Autonomous Region Yugra, Surgut V.A. Ermakov, Honored coach of the RF in judo
Surgut State University Khanty-Mansi Autonomous Region Yugra, Surgut Keywords: elite sport, computer technology, informational support, data mining.
Nowadays information (digital) technology is an indispensable attribute of sports, health and fitness and biomedical practice. Electronic document management is being carried out and statistical reports and databases are being prepared with the help of specially designed software in most of sports, educational and medical institutions. A more complex product of digital technology (DT) is information support of sports events and games in professional team sports leagues. Data mining systems (MedMining) are of particular attention in the spheres of elite sport and biomedicine. However, notwithstanding the general remarkable success of DT, the application of data mining techniques in the field of sport is still limited. They mainly concern the issues such as evaluation of game strategy, forecast of efficiency of training load and risk of injury, analysis of team and individual actions in various, mostly team, sports. The number of studies devoted to the development of data mining systems in sport in general and combat sports in particular is very limited. The researchers of the Laboratory of Biomechanics and Kinesiology, the Department of Automated Information Processing and Management Systems, LLC Design office «Automated systems and system analysis»under Surgut State University, perform a joint project involving development of the program for collection, processing, analysis and management of biomedical indicators of athletes of the Children's Sports School of the Olympic Reserve in Surgut. In the present paper we examine the main prerequisites for the establishment of the data mining system and possible aspects of its implementation during the long-term training of the Olympic reserve and elite judokas.
Ключевые слова: спорт высших достижений, компьютерные технологии, информационное обеспечение, интеллектуальный анализ данных.
Введение. Информационные (цифровые) технологии сегодня - непременный атрибут спортивной, физкультурно-оздоровительной и биомедицинской практической деятельности [1]. Почти повсеместно с помощью специально разработанных компьютерных программ осуществляется электронный документооборот в спортивных, образовательных и медицинских учреждениях, готовятся статистические отчеты и базы данных [8]. Более сложный продукт цифровых технологий (ЦТ) - информационное обеспечение спортивных соревнований и матчей в профессиональных лигах игровых видов спорта [6]. Особого внимания заслуживают информационные системы интеллектуального анализа данных (MedMining) в спорте высших достижений и биомедицине [1, 3]. Однако несмотря на серьезные успехи ЦТ в целом, применение методов интеллектуального анализа данных в области спорта все еще носит ограниченный характер. Главным образом они затрагивают такие разделы, как оценка стратегии игры, прогноз эффективности тренировочных нагрузок и опасности возникновения травм, анализ командных и индивидуальных действий в различных, преимущественно командных, видах спорта [5, 7]. Исследований, посвящённых разработке систем интеллектуального анализа данных в спорте вообще и спортивных единоборствах в частности, крайне мало [1, 9]. Лаборатория биомеханики и кинезиологии, кафедра автоматизированных систем обработки информации и управления, ООО «Конструкторское бюро "Автоматизированные системы и системный анализ"» Сургутского государственного университета выполняют совместный проект, предусматривающий разработку программы для сбора, обработки, анализа и управления медико-биологическими показателями спортсменов СДЮШОР г. Сургута. В данной статье рассматриваются основные предпосылки для создания системы интеллектуального анализа данных и возможные аспекты её реализации на этапах многолетней подготовки олимпийского резерва и элитных спортсменов дзюдо.
Цель исследования - на основе авторских математических и статистических моделей создать информационную систему автоматизированной обработки, хранения, анали-
за, мониторинга и управления учебно-тренировочной и соревновательной деятельностью спортивных школ олимпийского резерва: модуль Дзюдо.
Результаты исследования и их обсуждение. Тренировочный процесс представляет собой классическую систему управления. В качестве субъектов (актеров) системы выступают тренер и спортсмен. При этом спортсмен является объектом управления, а тренер - субъектом, принимающим решение, т. е. оказывающим управляющее воздействие. При этом сущность «спортсмен» обладает, как внутренним состоянием, так и состоянием, определяемым внешней средой. Внешняя среда представляет собой совокупность детерминант, характерных для конкретного социума. Она носит вероятностный характер и отображает неопределенность природы. Выходом системы является множество показателей и личных достижений спортсмена. В общем виде схема приведена на рис. 1.
Рис. 1. Система управления тренировочным процессом спортсмена. Условные обозначения: х0 (t) - начальное состояние спортсмена до тренировки, х (t) -состояние спортсмена после тренировки, у0 (t) - управляющее воздействие тренера согласно результатам анализа предыдущих состояний, у (t) - сумма воздействий на спортсмена до тренировки и в процессе тренировки, I (t) - неопределенность природы
Рис. 2. Система управления тренировочным процессом группы из п спортсменов
Рис. 3. Примерная структура сущностей и отношений информационной системы интеллектуального анализа данных в спорте
Приведенная схема отображает суть индивидуальных тренировок. На практике тренировочный процесс чаще всего носит групповой характер. Объект управления в таком случае представлен множеством спортсменов (5-20 спортсменов), где каждый спортсмен оказывает воздействие у'0на оставшуюся часть множества спортсменов (рис. 2).
Наличие в системе семи и более объектов управления указывает на высокую сложность системы. При этом каждый объект управления, в свою очередь, также является сложной, трудно формализуемой системой. Количество выходных параметров спортсмена в момент времени Т представляется сотней и более числовых значений. Таким образом, управляющий объект (тренер) должен оперировать тысячами показателей в процессе принятия решения.
Модель предметной области. Предметную область образует множество сущностей и связей между ними. Все функции информационной системы подчиняются логике, приведенной на рис. 3. Структура отображает основные сущности предметной области тренировочного процесса СДЮШОР по спортивной дисциплине «дзюдо». Отношения между этими сущностями изображены взаимосвязями между объектами.
Модель предметной области описывает процессы, протекающие в рамках учебно-тренировочного процесса (УТП), организацию и управление спортивными соревнованиями, отображает связи между тренерами-группами спортсменов -схватками-спортсменами.
Ключевой сущностью модели является спортсмен. Фактически эта сущность - самостоятельная модель, описывающая множество групповых и интегральных показателей реального спортсмена. К таким показателям относятся: послужной список спортсмена (достижения, см. рис. 1); карта тактико-технического оснащения; журнал учета посещаемости, базовые данные спортсмена; контактные данные спортсмена и родителей; данные медико-биологического паспорта
№ 2^ 2015 Февраль | РеЬгиагу
http://www.teoriya.ru
91
Рис. 4. Структура взаимодействия модулей информационной системы интеллектуального анализа данных в спорте высших достижений. БД ЭТ - база данных электронного тренера
спортсмена; список рисков заболеваний; показатели общефизической (ОФП) и специальной физической подготовленности (СФП); показатели морфофункциональных оценок; социологические и психологические показатели.
К дополнительным процессам, реализуемым информационной системой, относятся: управление спортивной школой; управление пользователями системы; управление тренерами; управление спортивными группами; управление планированием учебно-тренировочного процесса; управление подсистемой отчетности; управление подсистемой опросов; управление методиками морфофункциональной оценки; управление процессом переводных испытаний; управление планированием соревновательной деятельности школы.
Структура информационной системы. Информационная система построена на основе трехзвенной архитектуры и содержит следующие программные компоненты: сервер приложений - реализует основную бизнес-логику взаимодействия объектов системы, обеспечивает взаимодействие серверного и клиентского приложений на основе протокола TCP/IP, транслирует запросы к серверу базы данных и обрабатывает его ответы. Сервер баз данных (СУБД) - работает с системой управления базами данных. В базе данных хранятся все данные системы. Клиент - приложение, запущенное в браузере клиентского оборудования (рис. 4).
Информационная система состоит из следующих основных модулей. Интерфейс системы реализован на базе платформы MVC 5 и представляет собой тонкого клиента, выполненного в виде Web-приложения с помощью языка разметки HTML5. Модуль «математическое обеспечение» реализует функционал интеллектуального анализа данных. Данный модуль содержит набор инструментов статистического анализа
данных, аппарат нейронных сетей, аппарат решения дифференциальных уравнений.
Модуль доступа к данным реализован на базе платформы Entity Framework 6.0 и Framework 4.5. Он содержит в себе объектно-ориентированную модель предметной области, обеспечива
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.