□孫立國(guó)（大連市中山區(qū)第42中學(xué)遼寧大連116029）

大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下我國(guó)中學(xué)生體質(zhì)研究的新思維

□孫立國(guó)（大連市中山區(qū)第42中學(xué)遼寧大連116029）

以大數(shù)據(jù)時(shí)代為背景，通過對(duì)國(guó)內(nèi)外科研領(lǐng)域?qū)Υ髷?shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀分析，闡述了在我國(guó)中學(xué)生體質(zhì)研究中的應(yīng)具備的四種新思維。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)階段云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)以及智能終端技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，提出了今后我國(guó)中學(xué)生體質(zhì)研究的“健康物聯(lián)網(wǎng)”新模式。

大數(shù)據(jù)體質(zhì)研究科研方法健康物聯(lián)網(wǎng)

隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，人類信息數(shù)字化能力不斷地加強(qiáng)，云計(jì)算服務(wù)以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐漸成熟，使人們生活中數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)的速度不斷地加快，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換形式更加地多樣化，我們正迎來一個(gè)數(shù)據(jù)爆炸式增長(zhǎng)的“大數(shù)據(jù)”時(shí)代。大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)標(biāo)志著人類收集和處理數(shù)據(jù)以及利用數(shù)據(jù)進(jìn)行決策分析的能力有了一個(gè)質(zhì)的提升。大數(shù)據(jù)在科研界又被稱為“數(shù)據(jù)密集性科學(xué)”，是繼實(shí)驗(yàn)科學(xué)、理論科學(xué)和計(jì)算科學(xué)之后出現(xiàn)的第四種科研范式，它的基本特征是以數(shù)據(jù)為中心和驅(qū)動(dòng)，基于對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理和分析去發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)。大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨標(biāo)志著以海量數(shù)據(jù)為研究基礎(chǔ)的新科研思維和新研究模式必將替代現(xiàn)有科研范式的思維和模式。因此，我國(guó)中學(xué)生體質(zhì)研究如何能夠順應(yīng)科研研究的發(fā)展趨勢(shì)，轉(zhuǎn)變研究思維、創(chuàng)新研究模式對(duì)于我國(guó)中學(xué)生體質(zhì)研究具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

1、大數(shù)據(jù)時(shí)代中學(xué)生體質(zhì)研究的新思維

1.1、研究樣本趨近于總體

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，我們進(jìn)行中學(xué)生體質(zhì)研究首先要改變思維觀念。隨著大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和云計(jì)算技術(shù)的成熟，我們已經(jīng)具備了收集和運(yùn)算海量數(shù)據(jù)的能力，研究對(duì)象由“總體”代替“樣本”的時(shí)代已經(jīng)到來了?！翱傮w”代替“樣本”的研究新思維從某種意義上來說也是我們對(duì)現(xiàn)在科研技術(shù)水平的一種無意識(shí)的自省，一直以來我們將與數(shù)據(jù)交流中出現(xiàn)的困難看成是自然的，而沒有意識(shí)到這種困難只是當(dāng)時(shí)技術(shù)條件下的一種瓶頸。大數(shù)據(jù)時(shí)代所帶來的技術(shù)革新將一舉打破隨機(jī)抽樣的弊端。現(xiàn)階段云存儲(chǔ)和云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用非常普遍，人們可以免費(fèi)注冊(cè)到400TB容量的云盤來儲(chǔ)存文件，同時(shí)也可以申請(qǐng)利用公用云服務(wù)器進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的運(yùn)算。研究人員可以將海量的數(shù)據(jù)存入云服務(wù)器，在建立運(yùn)算模型后通過超出以往運(yùn)算能力幾百倍的云計(jì)算對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。因此，一些科學(xué)家預(yù)測(cè)研究對(duì)象由“總體”代替“樣本”的時(shí)代已經(jīng)到來了。

1.2、擴(kuò)大數(shù)據(jù)的研究范圍，接受數(shù)據(jù)的混雜性

人工智能專家彼得？諾維格（Peter Norvig）認(rèn)為：“大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的簡(jiǎn)單算法比小數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的復(fù)雜算法更加有效，而有效的秘訣就是數(shù)據(jù)的混雜性”。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，研究數(shù)據(jù)的混雜性主要體現(xiàn)在大數(shù)據(jù)的包容性更強(qiáng)，能夠允許錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，也能夠容納不同格式的數(shù)據(jù)同時(shí)存在。

大數(shù)據(jù)混雜性的另一個(gè)特點(diǎn)是能夠容納不同格式的數(shù)據(jù)同時(shí)存在。我們可以將數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單地分為兩類：一類能夠用數(shù)據(jù)或統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)加以表示的信息，我們稱之為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如數(shù)字、符號(hào)；而另一類信息無法用數(shù)字或統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)表示，如文本、圖像、聲音、網(wǎng)頁等，我們稱之為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)體質(zhì)監(jiān)測(cè)研究由于受限于數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和分析能力，為了使研究數(shù)據(jù)能夠便于統(tǒng)計(jì)分析，提高統(tǒng)計(jì)結(jié)果的精確性，在研究之初就已經(jīng)將要收集的數(shù)據(jù)類型人為地設(shè)定為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。但是這種研究方法使我們?cè)诔闃舆^程中失去了很多非常重要但不易統(tǒng)計(jì)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)所包含的信息可能是之前研究從未發(fā)現(xiàn)的新領(lǐng)域。大數(shù)據(jù)的混雜性特點(diǎn)將我們的研究視野提高到了一個(gè)新的高度。

1.3、關(guān)注研究數(shù)據(jù)間的相關(guān)關(guān)系

大數(shù)據(jù)分析的核心是建立在相關(guān)分析法基礎(chǔ)之上的預(yù)測(cè)功能。相關(guān)分析是通過尋找與研究對(duì)象有關(guān)的事物來對(duì)研究對(duì)象的未來發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)的，這種預(yù)測(cè)是建立在與研究對(duì)象有關(guān)事物的分析之上的，而不是去探究研究對(duì)象的內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制?，F(xiàn)階段研究人員在進(jìn)行問題研究之前，首先要進(jìn)行研究假設(shè)，再通過實(shí)驗(yàn)的方式去印證之前的研究假設(shè)，最后根據(jù)研究對(duì)象和結(jié)果的因果關(guān)系制定問題的解決方案，而這種建立在小數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的因果關(guān)系研究結(jié)果受抽樣的限制未必是準(zhǔn)確的。在大數(shù)據(jù)研究中，大量數(shù)據(jù)支持下的相關(guān)分析能夠迅速地找到與研究對(duì)象有關(guān)的事物，并以此為根據(jù)判斷出研究對(duì)象未來的發(fā)展方向，這相比于以前基于因果關(guān)系進(jìn)行的研究更加的準(zhǔn)確有效。中學(xué)生體質(zhì)研究的目的是通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行體質(zhì)測(cè)試，然后根據(jù)體質(zhì)測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)過綜合分析后得出的信息，開出運(yùn)動(dòng)處方，科學(xué)指導(dǎo)人們更加有效地開展體育活動(dòng)。良好的身體素質(zhì)不僅僅與體育活動(dòng)有關(guān)，它還與人的飲食、作息以及精神狀態(tài)等許多因素有關(guān)，而且人的身體素質(zhì)因人而異具有較高的個(gè)體性。我們完全可以將大數(shù)據(jù)引入到中學(xué)生體質(zhì)研究中來，這種大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)能夠?qū)⒏嗯c體質(zhì)有關(guān)的因素吸收進(jìn)來，這樣可以使對(duì)中學(xué)生體質(zhì)的發(fā)展趨勢(shì)判斷和決策更加準(zhǔn)確。

1.4、注重?cái)?shù)據(jù)的潛在價(jià)值，將一切與研究有關(guān)的信息數(shù)據(jù)化

在信息化社會(huì)中，全球的數(shù)據(jù)量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，可以毫不夸張地說我們生活每時(shí)每刻都在產(chǎn)生數(shù)據(jù)，我們移動(dòng)電話上的定位信息、網(wǎng)絡(luò)日志、微博、網(wǎng)絡(luò)聊天工具信息、網(wǎng)絡(luò)搜索記錄和網(wǎng)購(gòu)記錄等都會(huì)源源不斷地上傳到運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)器當(dāng)中，這些數(shù)據(jù)為大數(shù)據(jù)研究提供了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，我們可以隨時(shí)隨地利用互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)電話、可穿戴設(shè)備以及傳感器來獲取我們需要信息的同時(shí)上傳我們現(xiàn)有的信息，實(shí)現(xiàn)我們與外界的信息交換。這種數(shù)據(jù)的即時(shí)交互模式具有非常高的潛在價(jià)值，它使中學(xué)生體質(zhì)監(jiān)測(cè)的信息數(shù)據(jù)化構(gòu)想即將成為現(xiàn)實(shí)?！洞髷?shù)據(jù)時(shí)代》一書的作者肯尼思？庫(kù)克耶（Kenneth Cukier）認(rèn)為：“大數(shù)據(jù)與大小無關(guān)，它指的是如何利用數(shù)據(jù)來產(chǎn)出新的東西。我們正在隨時(shí)隨地收集我們自己的呼吸以及心率數(shù)據(jù)—這是從前只有大的調(diào)查研究室才能做到的，而如今這樣的數(shù)據(jù)正在爆發(fā)。”大數(shù)據(jù)將人體心率和肺活量指標(biāo)的實(shí)時(shí)測(cè)量收集變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，現(xiàn)在只需要一部智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備，被試者的心率和肺活量等數(shù)據(jù)就會(huì)源源不斷地上傳到服務(wù)器中，研究者隨時(shí)可以調(diào)取被試者任何時(shí)段的心肺機(jī)能數(shù)據(jù)。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，現(xiàn)在中學(xué)生體質(zhì)研究中被認(rèn)為過時(shí)無用的數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值將再次被激發(fā)出來，人體健康信息的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)化將使我國(guó)中學(xué)生體質(zhì)研究由靜態(tài)監(jiān)測(cè)研究形式逐步向動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究形式發(fā)生轉(zhuǎn)變。

2、大數(shù)據(jù)時(shí)代中學(xué)生體質(zhì)研究的新模式

2008年美國(guó)《連線》雜志主編凱文·凱利首次提出了“量化自我”的概念。“量化自我”是利用可穿戴設(shè)備、傳感器以及智能手機(jī)等設(shè)備對(duì)佩戴者自身的生物節(jié)律和健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，使佩戴者能夠?qū)ψ陨淼慕】登闆r有一個(gè)直觀的了解，并根據(jù)自身情況有針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)節(jié)的一種新的健康運(yùn)動(dòng)。“量化自我”的基礎(chǔ)是建立在對(duì)人體高度數(shù)字化的基礎(chǔ)之上的，隨著智能手機(jī)、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、云計(jì)算以及智能傳感器技術(shù)的逐漸成熟，人類已經(jīng)具備了數(shù)字化人體的能力。已經(jīng)有學(xué)者將人類行為動(dòng)力學(xué)研究模型與數(shù)字化人體所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)相結(jié)合，對(duì)智能手機(jī)佩戴者的位置信息、社交網(wǎng)絡(luò)日志以及其他數(shù)據(jù)與其健康數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，這樣與人體健康有關(guān)的因素就很容易被分析出來供研究者使用。本研究在“量化自我”的基礎(chǔ)之上提出了利用“健康物聯(lián)網(wǎng)”進(jìn)行體質(zhì)研究新模式，“健康物聯(lián)網(wǎng)”是指運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人體感知技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)以及大數(shù)據(jù)處理技術(shù)將每個(gè)人納入到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)之中人與服務(wù)器之間可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的健康信息交換。研究者能夠?qū)Ρ槐O(jiān)控者實(shí)時(shí)健康信息進(jìn)行分析，并反饋給被監(jiān)控者，指導(dǎo)其有針對(duì)性地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，改善其身體健康狀況。健康物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)示意圖見圖1：

圖1　健康物聯(lián)網(wǎng)模式圖

健康物聯(lián)網(wǎng)研究模式能夠使我國(guó)中學(xué)生體質(zhì)監(jiān)測(cè)部門實(shí)時(shí)掌握被監(jiān)控者的健康信息，將分析后的數(shù)據(jù)以可視化信息的形式反饋到被監(jiān)控者的智能終端設(shè)備中，使被監(jiān)控者能夠直觀地了解到自身的健康狀況，并根據(jù)專家所提供的運(yùn)動(dòng)處方進(jìn)行鍛煉，提高身體素質(zhì)。

3、結(jié)語

（1）從事中學(xué)生體質(zhì)研究工作的科研人員應(yīng)從現(xiàn)在開始積極轉(zhuǎn)變思維，轉(zhuǎn)變研究思路，運(yùn)用大數(shù)據(jù)思維來提高中學(xué)生體質(zhì)研究的水平。在今后以大數(shù)據(jù)為背景的中學(xué)生體質(zhì)研究中，新的技術(shù)革新要求研究者必須更新四種研究思維：研究樣本由“隨機(jī)樣本”向“總體”轉(zhuǎn)變；擴(kuò)大研究樣本的范圍，接受樣本的混雜性；關(guān)注變量間的相關(guān)關(guān)系；將一切與研究有關(guān)的信息數(shù)據(jù)化。

（2）現(xiàn)階段我國(guó)中學(xué)生體質(zhì)研究在監(jiān)測(cè)手段、數(shù)據(jù)收集以及分析處理技術(shù)方面仍沒有與當(dāng)今世界最前沿的科學(xué)技術(shù)接軌。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，將無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、無線傳感技術(shù)以及人工智能技術(shù)與智能終端設(shè)備相結(jié)合，今后每一個(gè)擁有智能終端設(shè)備的人都將成為大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的一部分。隨著大數(shù)據(jù)和智能終端設(shè)備技術(shù)的逐漸成熟，“健康物聯(lián)網(wǎng)”這一概念的誕生標(biāo)志著我國(guó)中學(xué)生體質(zhì)監(jiān)測(cè)的新時(shí)代即將到來。全國(guó)各級(jí)體質(zhì)監(jiān)測(cè)研究機(jī)構(gòu)應(yīng)積極進(jìn)行準(zhǔn)備，與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司進(jìn)行合作，建立監(jiān)測(cè)服務(wù)站進(jìn)行健康數(shù)據(jù)收集工作，形成健康物聯(lián)網(wǎng)的雛形，相信隨著智能手機(jī)的普及和可穿戴設(shè)備成本的逐漸降低，將會(huì)有更多的人加入到健康物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，健康物聯(lián)網(wǎng)也必將成為大數(shù)據(jù)時(shí)代我國(guó)中學(xué)生體質(zhì)研究的新模式。

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