En Hızlı Yüzücüler Altın Madalyayı Kazanmak İçin Matematiği Nasıl Kullanıyor?

Yüz yıl önce, 1924 Paris Olimpiyatları’nda Amerikalı Johnny Weissmuller, erkekler 100 metre serbestte 59 saniyelik derecesiyle birinci olmuştu. Yaklaşık 100 yıl sonra, en son Olimpiyatlar’da, Tokyo’daki ertelenen 2020 Oyunları’nda Caeleb Dressel, aynı yarışı Weissmuller’den 12 saniye daha hızlı bir dereceyle kazandı.

Yüzme süreleri eğitimdeki yenilikler, toparlanma stratejisi, beslenme ve bazı ekipman gelişmeleri de dahil olmak üzere çeşitli faktörlerin bir sonucu olarak son yüzyılda çok daha hızlı hale geldi.

Yıllar içinde yüzme performanslarındaki iyileşmenin bir bileşeni biyomekaniğin rolü; yani yüzücülerin sırtüstü, kurbağalama, kelebek ya da serbest stilde vuruşlarını nasıl optimize ettikleri.

Yüzücüler rakiplerine karşı bir avantaj elde etmek için onlarca yıldır farklı teknikler deniyorlar. Ancak daha yakın yıllarda, matematik ve bilim prensiplerinin uygulanması ve giyilebilir sensör teknolojisinin antrenmanlarda kullanılması, Virginia Üniversitesi yüzme takımı üyeleri de dahil olmak üzere bazı sporcuların performanslarını yeni zirvelere taşımalarına olanak tanıdı.

Bu kavramları ve yöntemleri takıma tanıtan bir UVA profesörü ve antrenmana yönelik bu yeni yaklaşımı benimseyen bazı yüzücüler, yeni bir araştırma makalesinde verilerin kullanımının rekabetçi yüzücülerin elit hale gelme biçimlerini nasıl dönüştürmeye yardımcı olduğunu ortaya koyuyor.

‘Verilerle Yüzmek’

Ken Ono yüzme takımlarıyla çalışma zamanının sona erdiğini düşünüyordu. Matematik profeserü Ono yıllarca rekabetçi yüzücülerle çalışmıştı; önce Atlanta’daki Emory Üniversitesi’nde ve sonra yıllar içinde Olimpiyat yüzücüleri de dahil olmak üzere diğer üniversite takımlarıyla.

Ancak, 2019’da UVA’e geldiğinde işinin bu yönünü sürdürmeyi planlamamıştı. 2017’de UVA yüzme programını devralan Todd DeSorbo ile yaptığı bir toplantıdan sonra, Ono kısa sürede kendini sporcularla yakın bir şekilde çalışırken buldu ve 2020-21 sezonunda takım için danışman olarak çalışmaya başladı. UVA kadın yüzme takımı o yıl üst üste dört ulusal şampiyonluğun ilkini kazanacaktı.

“Bu işte en çok hoşuma giden şeylerden biri de yüzmenin çılgınca zor olması. Biz asla yüzücü olmak için yaratılmadık ve bu hem atletik bir meydan okuma hem de bilimsel bir meydan okuma – her şeye sahip.”

Geçtiğimiz sonbaharda, DeSorbo’nun önerisi üzerine Ono, UVA’de çok başarılı olduğu kanıtlanmış yüzme performanslarını iyileştirmeye yönelik bilim odaklı yaklaşımı ana hatlarıyla açıklayan bir ders verdi, ancak materyalin ciddiyeti hakkında hiçbir yanlış anlaşılma olmadığından emin olmak istedi.

“İnsanların bunun yüzücüler için sunulan bir pasta kursu gibi algılanmasını istemiyoruz” dedi Ono.

Bu nedenle Ono, UVA öğrencileri Kate Douglass, August Lamb ve Will Tenpas ile Üniversitede lisans öğrencisiyken Ono ve UVA yüzme takımıyla çalışmış olan MIT lisansüstü öğrencisi Jerry Lu ile birlikte dersin temel unsurlarını ve Ono’nun yüzücülerle yaptığı çalışmaları kapsayan bir makale hazırlamak için bir araya geldi.

Tenpas ve Lamb yakın zamanda Veri Bilimi Okulu’ndaki yerleşik yüksek lisans programını ve yarışmacı üniversite yüzücüleri olarak kariyerlerini tamamladılar. NCAA tarihindeki en çok ödül alan yüzücülerden biri olarak UVA yüzme kariyerini 2023’te tamamlayan Douglass, Üniversitede istatistik alanında lisansüstü öğrencisi ve 2020 oyunlarında bronz madalya kazandıktan sonra Paris Olimpiyatları’nda yarışmaya hazırlanıyordu.

Grup “Verilerde Yüzme” başlığını verdikleri makaleyi iki ayda hazırladı ve makale The Mathematical Intelligencer tarafından hızla kabul edildi. Ono makalenin izleme başladığından beri bir STEM konusu hakkında en çok okunan makalelerden biri haline geldiğini söyledi.

“Görünüşe göre hızla yaygınlaştı,” dedi Ono.

Dijital ikizlerin etkisi

Makale, yüzmenin son 100 yıldaki evrimini özetledikten sonra, matematik ve fizik anlayışının bireysel düzeyde veri elde etmek için teknoloji kullanımıyla birleştirilmesinin performansları en üst düzeye çıkarmaya nasıl yardımcı olabileceğini açıklıyor.

Makale, kulaçlarla ilgili bilimsel prensipleri anlamak için Newton’un hareket yasalarının önemli olduğunu söylüyor. Tenpas’a göre eylemsizliği, ivmenin bir nesnenin kütlesine ve uygulanan kuvvet miktarına bağlı olduğu fikrini ve bir nesnenin diğerine uyguladığı eylemin eşit ve zıt bir tepkiyi ortaya çıkardığı ilkesini kapsayan yasalar, yüzmeyle ilgili birçok biyomekanik faktör hakkında nasıl düşünülmesi gerektiğini basitleştirmeye yardım ediyor.

Duke’ta makine mühendisliği okuduktan sonra UVA’nın veri bilimi bölümüne ve sonra da yüzme takımına kaydolan Tenpas “Her türlü esneklik sınırlaması var. Size doğru hareket eden su var, dalgalar var, akıntılar var – faktörlerin sayısı nedeniyle felç olmak kolay” diyor.

“Newton’un yasalarına sahip olmanın güzel olduğunu düşünüyorum çünkü hepimizin üzerinde anlaşabileceği bir temel sağlıyor” diye ekliyor.

Ono’ya göre bu, yüzücülerin kendilerini ileriye doğru itmek için kullanmaları gereken sezgiye aykırı hareketler göz önüne alındığında havuz mekaniğini anlamanın bir yolu.

“Newton’un hareket yasalarını hatırlamak için çok çabalıyoruz. Böylece bir yüzücüyü test ettiğinizde önemli olan faktörleri parçalayabiliriz” dedi.

Bu testleri yürütmek için Ono ve ekibi atalet ölçüm birimleri olarak ölçülen ivme verilerini toplamak için yüzücülerin el ve ayak bileklerine ya da sırtlarına yerleştirilebilen sensörler kullanıyor. Bu bilgiler daha sonra bir yüzücünün hareketlerini tam olarak kopyalayan dijital ikizler adı verilen şeyleri üretmek için kullanılıyor.

Bu ikizler güçlü ve zayıf yönlerini ortaya koyarak Ono ve koçluk ekibinin teknik ve strateji konusunda önerilerde bulunmasına olanak tanıyor. Örneğin; bir yüzücünün gerçek rakibi olan sürtünme kuvvetini nasıl azaltacakları gibi. Bu konuda anında iyileşme yaratılabiliyor. Aslında verilerin analizi ve Newton yasalarının kullanımı yoluyla bir yüzücünün belirli bir ayarlamayı yaparak ne kadar zaman kazanabileceği hakkında doğru bir tahminde bulunmak mümkün.

Bilgisayar bilimi lisans öğrencisiyken ve ardından veri bilimi yüksek lisans öğrencisiyken beş yıl boyunca UVA için yüzen Lamb dijital ikizleri kendinizin hayalet versiyonuyla yarışabileceğiniz popüler Nintendo oyunu Mario Kart’taki bir özelliğe benzetti.

“Bir ay test edip ardından bir veya iki ay bu ayarlamayı yapıp tekrar test edip farkın ne olduğunu görebileceğiniz bu kaynağa sahip olmak inanılmaz derecede değerli” dedi.

Dijital ikizlerin potansiyelini anlamak için makalede atıfta bulunulan ortak yazarlardan Douglass’ın örneğine bakmak yeterlidir.

200 metre kurbağalamada baş pozisyonunda bir kusur tespit edildi. Dijital ikizini kullanarak Ono ve koçluk ekibi bariz yeteneği ve aerobik kapasitesini göz önüne alarak bir değişiklik yaptı ve her akıcı kaymada ne kadar zaman kazanabileceğini ölçtüler. Bunu yaptı ve sonuçlar dikkat çekiciydi. Kasım 2020’de tekniği test edildiğinde 200 metre kurbağalama etkinlik listesinde bile değildi. Üç yıl sonra, Amerika rekorunu elinde tutuyordu.

“Artık herkes yapıyor”

UVA’in Ono’nun veri odaklı stratejik tavsiyelerini benimseyen koçu DeSorbo, kadın takımına liderlik ediyor.

Birçok hevesli yüzücü şüphesiz önümüzdeki haftalarda onu izleyecek ve hangi seviyede olursa olsun tam atletik potansiyellerine nasıl ulaşabileceklerini merak edecek.

Tenpas, genç yüzücülerin teknolojiye ve verilere erişimi olanlarını bundan yararlanmaya teşvik etti.

Bir yüzücünün sporun en üst seviyelerine ulaşmak için önemli miktarda zaman harcaması gerektiğini belirtti ve 12 yaşından beri tahminen haftada altı kez yüzdüğünü söyledi.

Tenpas “Eğer tüm bu çalışmayı yapacaksanız, en azından akıllıca yapın,” dedi.

Aynı zamanda Lamb henüz bu teknolojiye erişimi olmayabilecek genç yüzücüleri gelişme potansiyellerine olan inançlarını kaybetmemeleri konusunda uyardı.

“Bu, tekniğinizi ve kulaçınızı geliştirmek için inanılmaz derecede kullanışlı bir araç olsa da her şeyin sonu değil,” dedi.

Lamb, UVA’de kullanılan veri yöntemleri hakkında “Geliştirme yapmanın birçok farklı yolu var ve zaman geçtikçe bunun daha erişilebilir hale geleceğini umuyoruz” dedi.

Ono verilerin ve giyilebilir teknolojinin hızla artan kullanımı ve bulunabilirliğiyle birlikte yüzme stratejileri oluşturma konusundaki bilimsel yaklaşımının yakında norm haline geleceğini düşünüyor.

“Bence bundan beş yıl sonra hikayemiz bir hikaye olmayacak. ‘Ah, herkes artık bunu yapıyor’ olacak.”

GÖRSEL: Yakın zamanda UVA yüzme kariyerini sona erdiren ve veri bilimi alanında yüksek lisans derecesiyle mezun olan August Lamb

kaynak: Virgina Üniversitesi