Limitující faktory pohybu člověka System of impact factor on human movement Limitující faktory pohybu člověka Jan Novotný Katedra kineziologie MU Brno novotny@fsps.muni.cz http://www.fsps.muni.cz/~novotny

System of impact factor on human movement Limitující faktory pohybu člověka CÍLE PŘEDMĚTU Získat základní přehled faktorů, které ovlivňují objekt zkoumání, Získat schopnost se v nich orientovat (systémový přístup k jejich uspořádání) Mít odrazový můstek pro zkoumání vztahů mezi nimi Podpořit základní činnosti studenta - plánování a realizaci výzkumného projektu doktorské práce: upřesnění a formulaci výzkumného problému upřesnění a formulaci hlavního cíle projektu formulaci výzkumných otázek formulaci hypotéz stanovení metodiky výzkumu volbu sledovaných ukazatelů, škál a jednotek volbu matematicko-statistických nástrojů k vyhodnocení výsledků popis a interpretaci výsledků, diskuzi (uvědomění si dalších faktorům které mohou ovlivnit výsledky výzkumu) formulování závěrů

System of impact factor on human movement Limitující faktory pohybu člověka OBSAH PŘEDMĚTU I. část (viz text) Limitující faktory pohybového výkonu člověka Úvod a základní schéma, Endogenní a exogenní faktory II. část (viz text) Fyziologické faktory a patologické stavy Vztahy mezi faktory, Vazby a interakce mezi faktory III. část (viz text) Úvod do fuzzy expertních systémů IV. část (viz text) Úvod do systémového přístupu řešení problému

System of impact factor on human movement Limitující faktory pohybu člověka OBSAH PŘEDMĚTU V. část (viz text) Aplikace systému limitujících faktorů na disertační práce doktorandů VI. část Každý doktorand uvede problémovou situaci, cíle výzkumu svého projektu a svoji první představu o vytvoření systému faktorů. Diskuse k uvedeným situacím a cílům. Návod a doporučení k vytvoření konkrétního systému faktorů. VII. část Prezentace diagramů zobrazujících systémy faktorů, které studenti vytvoří. Diskuse a případná doporučení ke korektuře vytvořených systémů.

System of impact factor on human movement Limitující faktory pohybu člověka ZAKONČENÍ PŘEDMĚTU ústní zkouškou s hodnocením Student předloží svůj vytvořený systém limitujících faktorů aplikovaný na cíle projektu jeho disertační práce, podá jeho zevrubný popis a vysvětlí použité pojmy. soubor zdrojů odborných informací. Student prokáže znalosti o základním přehledu fyziologických faktorů, které limitují schopnosti člověka k pohybu. Minimum pro všechny je v textu. Studenti s fyziologickým tématem disertace prokážou hlubší znalosti.

Část I: Limitující faktory pohybového výkonu člověka Psychické faktory Genetické faktory Věk, Pohlaví Sociální faktory Rodina Škola Práce Přátelé Nervové faktory Kosterně-svalové faktory Habituální aktivity Koníčky Závislosti Duchovní život VÝKON SPORTOVCE Antropometrické faktory Metabolické faktory Tréninková a soutěžní činnost Regenerace sil Kardio-respirační faktory Zevní prostředí Čas EXOGENNÍ ENDOGENNÍ

TEXT EXOGENNÍ ENDOGENNÍ Část II: Fyziologické faktory a patologické stavy, vztahy mezi faktory Psychické faktory Genetické faktory Věk, Pohlaví Sociální faktory Rodina Škola Práce Přátelé Nervové faktory Kosterně-svalové faktory Habituální aktivity Koníčky Závislosti Duchovní život VÝKON SPORTOVCE Antropometrické faktory TEXT Metabolické faktory Tréninková a soutěžní činnost Regenerace sil Kardio-respirační faktory Zevní prostředí Čas EXOGENNÍ ENDOGENNÍ

System of impact factor on human movement Část II: Fyziologické faktory a patologické stavy, vztahy mezi faktory Nalezení a popis faktorů a vztahů mezi nimi. - příčina (nezávislý faktor) - následek (závislý faktor) - vícenásobná příčina - vícenásobný následek - vzájemné ovlivnění Myslet na váhu faktorů (cíl výzkumu?). SVALOVÉ KONTRAKCE DUŠEVNÍ ZATĚŽ GLYKÉMIE KREVNÍ TLAK

System of impact factor on human movement Část II: Fyziologické faktory a patologické stavy, vztahy mezi faktory Poloha a role faktorů v problémové situaci Diagram zjednodušeného příkladu FAKTORY ELEMENTY PROMÉNNÉ A VZTAHY STAV DIABETU ADAPTACE NA ZÁTĚŽ REAKCE DIABETIKA NA CVIČENÍ POHLAVÍ GENOTYP ? CVIČENÍ Intenzita, trvání ... ZEVNÍ PODMÍNKY

Fyziologické faktory pohybu člověka 2 problémy: Neurčitost → fuzzy logika Nepřehlednost → systém

System of impact factor on human movement Část III: Úvod do fuzzy expertních systémů Proč fuzzy logika? ŘEŠENÍ BIOLOGICKÝCH PROBLÉMŮ včetně oblasti pohybové aktivity člověka - komplikované neuro-humorální regulace, - pohyb, - zdraví, - mentální funkce, - kvalita života, - pocit zátěže … mraky odkvetlá pampeliška Problém manipulace s nejistými pojmy a neohraničenými hodnotami bez jasného ohraničení – vágní - FUZZY Slovní hodnoty faktorů pravděpodobně – přibližně – asi – téměř – více-méně – spíše atd.

Borgova škála (1962) – Stupeň pocitu zátěže Číslo Slovní hodnota 6 7 VELMI VELMI LEHKÁ 8 9 VELMI LEHKÁ 10 11 LEHKÁ 12 13 PONĚKUD NAMAHÁVÁ 14 15 NAMAHÁVÁ 16 17 VELMI NAMAHÁVÁ 18 19 VELMI VELMI NAMAHÁVÁ 20

MOTIVACE + VÝŠKA + SRDCE + KOLENO SCHOPNOST K BASKETBALU Část III: Úvod do fuzzy expertních systémů CIL VĚDY = NAJÍT ŘETĚZEC FAKTORŮ A JEJICH VZTAHŮ OVĚŘENÍ HYPOTÉZ NOVÉ POZNATKY – NOVÉ NÁSTROJE K ŘEŠENÍ PROBLÉMŮ ŽIVOTA MOTIVACE + VÝŠKA + SRDCE + KOLENO SCHOPNOST K BASKETBALU EF I V P V L Š VÝBORNÁ V N V P L Š DOBRÁ V V P N L Š ŠPATNÁ N V - VYSOKÁ - NÍZKÁ - PLNÁ - ŠPATNÁ N P Š

Část III: Úvod do fuzzy expertních systémů Vytvoření modelů fuzzy množin hodnot faktorů Glykémie [mmol.l-1] GLYKÉMIE diabetika před cvičením 3,3---3,7 7,3--------16,2 Nízká Přijatelná Vysoká 1 Stupeň náležitosti 0,25 0,75 12,1

Část III: Úvod do fuzzy expertních systémů Vytvoření souboru expertních pravidel Použití: Hledání pravidla nejvíce se blížící skutečnosti pomocí principu MAX-MIN podle Zadeha (GM – stupeň náležitosti) VSTUPNÍ FAKTORY Převod min. GM VÝSTUPNÍ FAKTOR Výběr max. GM Glykémie GM Stav srdce GM Schopnost ke cvičení Nízká 0,00 Špatný 0,20  Velmi špatná 0,00 Dobrý 0,80 Špatná Přijatelná 0,25 0,20 Velmi dobrá 0,25 Vysoká 0,75 Vysoká 0,75 Dobrý 0,80 0,75

ZNALOSTNÍ BÁZE EPERTNÍ PRAVIDLA ROZHODOVACÍHO PROCESU SOUBOR ÚDAJŮ Část III: Úvod do fuzzy expertních systémů ZNALOSTNÍ BÁZE FUZZY EXPERTNÍHO SYSTÉMU TÝM EXPERTŮ: TRENÉŘI, FYZIOLOGOVÉ, LÉKAŘI, VÝZKUMNÍCI, ... PACIENT, SPORTOVEC PODPŮRNÝ ROZHODOVACÍ (EXPERTNÍ) SYSTÉM ZNALOSTNÍ BÁZE EPERTNÍ PRAVIDLA ROZHODOVACÍHO PROCESU SOUBOR ÚDAJŮ O PACIENT., SPORTOVCI EXPERT NA FUZZY LOGIKU POČÍTAČOVÝ PROGRAMÁTOR PROCES INFERENCE VÝSTUP: DOPORUČENÉ ŘEŠENÍ PROBLÉMU

ČÁST EXPERTNÍHO PRAVIDLA Část III: Úvod do fuzzy expertních systémů ČÁST EXPERTNÍHO PRAVIDLA Jestliže Pracovní fyxzická zátěž je méně než 50 min týdně a zjištěná dop. intenzita cvičení na ANP a bezpečnostní limit intenzity je vyšší než ANP a … další vstupní faktory mají takové hodnoty …. pak doporučujeme cvičení: 120-160 min týdně (4x 30-40 min) s intenzitou těsně pod úrovní ANP (např. rychlost běhu 8-10 km/h) ... RECOMMENDED DECISION → OUTPUT OF EXPERT SYSTEM

Síla fuzzy logiky v podpůrném rozhodovacím systému (umělá inteligence) Část III: Úvod do fuzzy expertních systémů ZÁVĚR Člověk: Myšlení Schopnost pracovat s nejistotou a slovními hodnotami Síla fuzzy logiky v podpůrném rozhodovacím systému (umělá inteligence) Počítač: Schopnost pracovat s velkým kvantem údajů, rychlost zpracování, neúnavnost. Propojení schopností člověka a počítače při vyhodnocování dat. Výhoda: Menší nárok na čas, méně chyb. Přesto jen podpůrný nástroj, nutnost závěrečné kontroly člověkem.

Atributy systémového přístupu I (P.Janíček, 2007) Část IV: Úvod do systémového přístupu řešení problému Atributy systémového přístupu I (P.Janíček, 2007) významové a obsahově správné vymezení pojmů vymezení entity - správný popis problémové situace související s entitou, formulace problému strukturovaný přístup k problémům Strukturu entity tvoří množina prvků a vazeb mezi nimi. účelové posuzování entit, posuzování podstatnosti považování entit za otevřené sledování cíleného chování entit, jako projev jejich stavů komplexní a hierarchické posuzování entit orientované posuzování entit (časově, příčinně, hierarchicky). zkoumání entit v běhu času – “dynamicky”

Atributy systémového přístupu II (P.Janíček, 2007) Část IV: Úvod do systémového přístupu řešení problému Atributy systémového přístupu II (P.Janíček, 2007) realizovat činnosti s entitami s ohledem na stochastičnost/determiničnost Pozn.: Počáteční stav deterministického procesu lze určit v minulosti i budoucnosti; stochastický proces je náhodný nepredikovatelný. uvažovat o možném výskytu deterministického chaosu a synergických procesech veškeré činnosti realizovat s využitím poznatků současné vědy a techniky nezastupitelnost člověka při řešení nestandardních situací řešení problému zakončit analýzou dosažených výsledků řešení zodpovědnost řešitele za věrohodnost výsledků dodržování etických pravidel obecných, osobnostních, společenských, geo-ekologických zájem řešitele o způsob implementace výsledků řešení problému

System of impact factor on human movement Část IV: Úvod do systémového přístupu řešení problému Komplexní analýza problémové situace a problému (modifikace podle P.Janíčka 2007) Analýza problémové situace by měla přinést znalostní, názorovou a zkušenostní základnu (bázi) pro formulaci problému. Formulace problému. Formulace cílů při řešení problému. Analýza podmínek pro řešení problému (časové, finanční, informační, subjektivní, personální, technické, prostorové, ekologické, polůitické, právní, etické atd.). Analýza možnosti využití informačních zdrojů (rešerše z databáze odborných publikací atd.). Analýza možnosti kooperací (materiální, technické, přístrojové, prostorové, personální, institucionální atd.). Analýza možností ověření správnosti výsledků řešení problému

System of impact factor on human movement Část IV: Úvod do systémového přístupu řešení problému Obecný systémový postup při řešení problémů I (modifikace podle P.Janíčka 2007) PŘÍPRAVA Vymezí problémové situace, její analýza a cíle řešení. Analýza problémového objektu. Formulace problému a cílů jeho řešení Rešeršní studie

System of impact factor on human movement Část IV: Úvod do systémového přístupu řešení problému Obecný systémový postup při řešení problémů II (modifikace podle P.Janíčka 2007) REALIZACE Vytvoření příslušných entit nebo veličin na objektu. Výběr efektivní metody pro řešení problému. Obvyklá je metoda systémové analýzy a syntézy, modelování a statistické metody. Zajištění vstupních údajů (dat) do algoritmů metod řešení (testování, měření, dotazování, studium dokumentů). Realizace algoritmů metody řešení problému – vlastní proces řešení problému (matematicko-statistické a jiné expertní vyhodnocení získaných dat). Vyjádření výsledků řešení. Analýza výsledků řešení problému (interpretace výsledků, diskuse k výsledkům). Syntéza - návrh dílčích modelů soustavy (aktivace, vazby s okolím, struktura, vlastnosti prvků a vazeb, řízení, procesy, chování). Verifikace výsledků řešení – jejich věrohodnosti (správnosti, přesnosti, úplnosti) a zda řešení vede k odstranění problémové situace. Analýza splnění cílů řešení problému.

System of impact factor on human movement Část IV: Úvod do systémového přístupu řešení problému Obecný systémový postup při řešení problémů III (modifikace podle P.Janíčka 2007) APLIKACE Sdělení a výsledků řešení problému zadavateli. Implementace výsledků řešení problému.

Doporučený postup vytvoření systému faktorů System of impact factor on human movement Limitující faktory pohybu člověka Doporučený postup vytvoření systému faktorů 1. INSPIRACE v centru vybraného vědeckého problému (REÁLNÝ SYSTÉM) - Sledovat objekty v akci (diabetik). - Hovořit s dalšími zúčastněnými osobami (rodiče, lékař, učitel...). 2. INSPIRACE: - Studovat literární zdroje (Current contents ...). - Konzultovat s experty. - Využít vlastní zkušenost. ZDOKONALOVÁNÍ SYSTÉMU 3. SBÍRAT FAKTORY A VZTAHY: NAKRESLIT DIAGRAM (příklad) a POPSAT (ABSTRAKTNÍ SYSTĚM). 4. ROZEZNAT: - faktory (aerobní kapacita) → definice, - ukazatele (parametry) faktorů (VO2max) → co a jak měřit?, - typ hodnot (kvantitativní - numerické – jednotky - ml/kg.min) → jak vyjádřit? OPAKOVÁNÍ

Studentský příklad systému faktorů Limitující faktory pohybu člověka Studentský příklad systému faktorů Jak ovlivňuje hodnotová orientace soutěžní gymnastický výkon? (Jalovecká, 20 October 2006) Osobnostní typ Věk Pohlaví Motivace Snaha Rodina Přátelé Somatotyp Gymnastický výkon Hodnotová orientace ? Tisk TV Fyziologické funkce Trénink Regenerace Technické vybavení Tělesná zdatnost psychologická průřezová studie - dotazníky

System of impact factor on human movement Limitující faktory pohybu člověka Úkol pro studenty Promyslet, nastudovat, nakreslit a popsat množinu faktorů a jejich vztahy, které se vztahují ke zkoumanému problému, k cíli výzkumu. Vytvořit diagram pro následnou diskusi. Orientace v problémové situaci je nezbytná.

Limitující faktory pohybu člověka ZÁVĚRY Pohyb člověka je ovlivněn mnoha faktory. Výzkum vyžaduje systémový přístup. Vytvoření systému faktorů (diagram), podporuje plánování a realizaci výzkumného projektu (výběr strategie a metod, vytvoření hypotéz, interpretaci výsledků, závěry). 4. Vytvoření systému vyžaduje čas. Spěchající výzkumník může zanedbat maličkost, která zhatí celé snažení (Jako závodník na startu). Start triatlnu v Brně 2006

Děkuji za Vaši pozornost. Obrázky z kurzů Fakulty sportovních studií Děkuji za Vaši pozornost. www.fsps.muni.cz/~novotny

intersection of values Část III: Úvod do fuzzy expertních systémů Model fuzzy množin vstupních faktorů 0,6 intersection of values 0,4

LEVEL OF PROBABILITY OF CARDIOMYOPATHY intersection of values Introduction to creating of knowledge base of fuzzy logic expert system for diagnostics Model fuzzy množin výstupního faktoru LEVEL OF PROBABILITY OF CARDIOMYOPATHY LOW MIDDLE HIGH 1 GRADE OF MEMBERSHIP (GM) 0,6 0,5 auxiliary scale 1 2 3 4 5 6 7 8 intersection of values NEXT DIAGNOSTIC AND THERAPEUTICAL STEPS