L'algoritmo di apprendimento automatico calcola la giusta distanza per una gara tra Usain Bolt e il corridore di lunga distanza Mo Farah

È ovviamente ingiusto confrontare le prestazioni di velocisti e corridori di lunga distanza. Questi sforzi pongono esigenze completamente diverse al corpo, motivo per cui i buoni velocisti sono del tutto inadatti alle esigenze della maratona e i corridori di distanza si comportano male negli sprint.

Ma dove si trova il punto di incontro? Quale distanza rappresenterebbe una gara leale tra i due estremi, ad esempio, tra il detentore del record mondiale dei 100 metri Usain Bolt e la medaglia d'oro olimpica dei 10.000 metri Mo Farah?

Oggi riceviamo una risposta grazie al lavoro di Duncan Blythe presso l'Università Humboldt di Berlino e Franz Király presso l'University College London. Questi ragazzi hanno sviluppato un nuovo modello che tiene conto dei diversi tipi di prestazioni atletiche richieste per la corsa a breve, media e lunga distanza.

Il modello prevede anche la prestazione di un atleta a una distanza data la sua prestazione su altre. Ed è così che hanno trovato la distanza perfetta alla quale Bolt e Farah potrebbero correre in modo equo.

Gli scienziati dello sport sanno da tempo che i record mondiali per la corsa su varie distanze seguono una legge di potenza. Quando Usain Bolt ha stabilito il record per i 100 metri nell'agosto 2009, ha corso a una velocità media di poco più di 10 metri al secondo. La velocità record mondiale per il miglio è di poco più di sette metri al secondo. E nel 2014, il corridore keniota Dennis Kimetto ha stabilito il record mondiale per la maratona correndo a una velocità di poco meno di sei metri al secondo su 42 chilometri.

In altre parole, un piccolo aumento della velocità media riduce drasticamente la distanza alla quale è possibile un record mondiale. Ma il legame tra velocità e distanza è in realtà più complesso di questo.

Quando i ricercatori tracciano velocità record rispetto alla distanza, produce una curva di legge di potenza con una strana piega nella sua forma. È quasi come se una legge di potenza regolasse le velocità di corsa su distanze inferiori a un miglio mentre un'altra regola le velocità di corsa su distanze maggiori.

La spiegazione convenzionale di ciò è che i velocisti bruciano energia in modo anaerobico mentre i corridori di lunga distanza la bruciano aerobicamente. Il nodo si verifica al crossover nel dispendio energetico di un atleta.

Il problema con questo modello è che ha un potere predittivo limitato. Date le prestazioni di un velocista sulle brevi e medie distanze, il modello non ha nulla da dire su quanto sarà bravo a correre sulle lunghe distanze. Allo stesso modo è silenzioso sull'abilità di sprint di un maratoneta.

È qui che entra in gioco il lavoro di Blythe e Király. Questi ragazzi hanno iniziato con un enorme database di prestazioni atletiche dal 1954 in Gran Bretagna. Prendono i tempi e le distanze di quasi 1,5 milioni di esibizioni individuali di entrambi i sessi, dal dilettante all'élite, sia giovani che anziani. Questi record si applicano a 10 diverse distanze: 100 metri, 200 metri, 400 metri, 800 metri, 1.500 metri, il miglio, 5 chilometri, 10 chilometri, la mezza maratona (21 chilometri) e la maratona completa di 42 chilometri.

Quindi hanno utilizzato un algoritmo di apprendimento automatico per trovare un'equazione che si adatta meglio ai dati in modo da prevedere le prestazioni di un individuo a una distanza, date le sue prestazioni ad altre distanze. Questa equazione deve anche produrre la famosa legge del potere infranto che descrive la distribuzione delle prestazioni da record mondiale.

Non è difficile trovare equazioni che descrivano quasi tutte le distribuzioni. Tutto ciò che serve sono tutti i parametri aggiuntivi necessari per modificare la curva nel modo giusto. E abbastanza sicuro, la macchina ha trovato una tale equazione.

Ma la sorpresa è che questa equazione utilizza solo tre parametri per descrivere le prestazioni di ogni individuo nel database.

Il primo parametro in questo modello è una normale legge di potenza, che descrive la prestazione complessiva di un individuo. Questa è una sorta di sorpresa data la distribuzione dei record mondiali. Tuttavia, le altre due componenti modificano questa legge di potenza in un modo che riproduce la legge di potenza infranta.

Il secondo parametro descrive se un atleta ha una maggiore resistenza o una maggiore velocità. E il terzo parametro descrive se un atleta è migliore sulle medie distanze piuttosto che sulle brevi o lunghe distanze.

Insieme, questi tre parametri descrivono completamente le prestazioni individuali di un atleta su tutte le distanze, portando a un modello completamente nuovo di capacità atletica. La nostra analisi fornisce prove evidenti che il riepilogo a tre numeri cattura le caratteristiche fisiologiche e/o sociali/comportamentali degli atleti, ad esempio lo stato di allenamento, la specializzazione e la distanza che un atleta sceglie di tentare, affermano Blythe e Király.

Dopo aver scoperto e testato questo modello, Blythe e Király lo usano per ottenere informazioni dettagliate per la prima volta su una serie di domande importanti per gli atleti. Ad esempio, una domanda su cui i maratoneti hanno riflettuto a lungo è se sia meglio sviluppare una velocità massima più elevata o aumentare la resistenza.

Blythe e Király affermano che il loro modello dà una risposta chiara: c'è solo un modo per essere un maratoneta veloce, cioè possedere un alto livello di resistenza, invece di essere in grado di percorrenza rispetto a una velocità massima elevata, dicono.

Il modello suggerisce anche che un corridore che non è di livello mondiale su 10 chilometri è improbabile che sia di livello mondiale sulla distanza della maratona di 42 chilometri.

I ricercatori sono anche in grado di fare previsioni sui singoli atleti. Una di queste è Kenenisa Bekele, una fondista etiope che detiene i record mondiali sia sui 5.000 metri che sui 10.000 metri. Blythe e Király affermano che il loro modello prevede che Bekele dovrebbe essere in grado di correre una maratona in 2:00:36, quasi tre minuti più veloce dell'attuale record mondiale.

E che dire della domanda originale su una discreta distanza per una gara tra corridori di lunga distanza e velocisti? Anche Blythe e Király hanno una risposta qui. Prevediamo che una gara leale tra Mo Farah e Usain Bolt superi i 492 m, dicono.

Questa è una gara che vale la pena aspettare.

Rif: arxiv.org/abs/1505.01147 : Previsione e quantificazione delle prestazioni atletiche individuali

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