В предыдущих заметках я писал о концепции Области Нормального Функционирования — ОНФ. Основная идея проста: у любой динамической системы есть некоторая область нормального поведения. Но эта область не является постоянной. Она может расширяться, сужаться, смещаться, колебаться или резко меняться.
Мои ранние работы в этой области были связаны в основном с компьютерными системами: производительность, нагрузка, аномалии, точки изменения, тренды и прогнозы. Сейчас я пробую расширить этот подход на человеческие системы, в частности на спортивные данные.
После первого эксперимента с открытым набором данных SoccerMon я попробовал другой открытый набор данных — Injury Prediction for Competitive Runners.
Источник данных:
https://github.com/sonicjoy/Injury-Prediction-for-Competitive-Runners
Для первого анализа я выбрал одного бегуна с достаточно длинной историей и взял простую, но важную метрику:
общее количество километров за неделю (total kms)
С точки зрения спортивной науки это можно рассматривать как базовую внешнюю тренировочную нагрузку.
Как строилась ОНФ
Для каждой недели я рассчитывал границы ОНФ на основе предыдущих 12 недель:
- CL = скользящий P50
- UCL = скользящий P99
- LCL = скользящий P01
Область между LCL и UCL показывает недавний нормальный диапазон недельной нагрузки для данного бегуна.
Важно, что ОНФ здесь не фиксирована. Она движется вслед за изменением тренировочного режима спортсмена.
Рисунок 1 — ОНФ за всю историю наблюдений
На полном графике видно, что нормальная недельная нагрузка бегуна не была постоянной. Полоса ОНФ поднимается и опускается, отражая изменения типичного уровня тренировок.
Это уже интересно. Мы смотрим не просто на отдельные высокие или низкие недели, а на то, как меняется сама область нормальной нагрузки спортсмена.
Особенно заметен сильный нисходящий сдвиг ближе к концу ряда. Падает не только фактическая недельная нагрузка, но и сами границы ОНФ. В терминах ОНФ это означает, что нормальный диапазон нагрузки бегуна сместился вниз.
Это не доказывает причину. Такой сдвиг может быть связан с травмой, восстановлением, изменением тренировочного плана, сезонностью, занятостью или другими факторами. Но сам паттерн важен:
бегун больше не функционировал в прежнем диапазоне нормальной недельной нагрузки.
Рисунок 2 — Увеличенный фрагмент с поздним сдвигом
Увеличенный график делает этот поздний сдвиг более заметным. До него нормальный недельный километраж был существенно выше. После сдвига и центральная линия, и границы ОНФ перешли на более низкий уровень.
Это хороший пример того, зачем нужна ОНФ. Она помогает отличать:
- разовую аномалию,
- временное колебание,
- и реальное изменение функционального режима.
Я также сделал детектор точек изменения менее чувствительным, чтобы он не отмечал множество мелких колебаний. В результате остался более чистый и интерпретируемый сигнал — крупное изменение режима.
Возможная периодичность и тренировочные циклы
Еще одно интересное наблюдение: полоса ОНФ движется не совсем случайно. В ней заметны повторяющиеся волны подъема и снижения.
Предварительная проверка периодичности показала широкий повторяющийся цикл примерно около 46 недель, а также дополнительные среднесрочные паттерны примерно в диапазоне 28–40 недель.
Пока я бы не стал переинтерпретировать этот результат. Но он может отражать:
- сезонность,
- тренировочные макроциклы,
- фазы набора нагрузки и восстановления,
- или повторяющиеся изменения тренировочного плана.
Это важное расширение идеи ОНФ. Возможно, ОНФ помогает видеть не только аномалии и точки изменения, но и повторяющиеся циклы изменения нормального режима функционирования.
Почему это интересно
В инженерии производительности компьютерных систем мы часто задаем вопросы:
- Что является нормальным поведением системы?
- Когда система выходит за нормальные границы?
- Изменилась ли сама система?
- Есть ли тренд?
- Есть ли повторяющийся паттерн?
Оказывается, эти же вопросы могут быть полезны и для данных спортсмена.
Этот пример с бегуном показывает, что ОНФ может описывать:
- типичный диапазон недельной нагрузки,
- необычно высокие или низкие недели,
- крупный нисходящий сдвиг режима,
- и возможную периодическую структуру тренировочного процесса.
Для меня самый интересный результат — не просто падение нагрузки. Важнее то, что вниз сместилась сама область нормального функционирования.
Именно такие изменения ОНФ и должна помогать обнаруживать.
Первый вывод
Это пока исследовательский эксперимент, но он дает еще одно подтверждение, что ОНФ можно применять не только к техническим системам.
Бегун, как и компьютерная система, имеет меняющуюся область нормального функционирования. Эта область может расширяться, сужаться, смещаться, колебаться или резко меняться.
Понимание таких изменений может быть полезно не только в инженерии производительности, но и в спортивной науке, анализе тренировок и более широком исследовании человеческой производительности.
No comments:
Post a Comment