功能模拟方法的特点及其在体育科学研究中的作用

二、功能模拟方法的特点及其在体育科学研究中的作用

功能模拟方法是指不追究原型的物质形态和内部物质结构,仅仅以功能相似为基础,通过建立实体模型,来再现原型的功能的一种科研方法。

1.功能模拟方法特点

首先,功能模拟方法是仅着眼于所分析的系统的功能描述和模拟它对外界刺激的反应方式,而不要求分析系统内部的机制及个别特征,也不追求模型结构与原型的相同。人们通过对模型的研究来认识原型本身,预测原型的功能变化。如在研究人体体温控制系统模型的基础上,可以预测在高原训练、高低气温下训练、缺氧训练的条件下,人体的体温可能出现的变化和反应。

其次,功能模拟法可以通过模拟来研制某些技术装置,用来代替自然原型去执行某些功能,甚至通过模拟来掌握要求某些比自然原型更好、更快、更准确地履行相应功能的技术装置,如乒乓球训练中的陪练机装置、田径训练中控制练习节奏的微机装置等等。

还有,功能模拟法与传统的模拟方法相比基础不一样。一切模拟方法都必须以原型与模型之间的相似作为基础。而功能模拟法则是抛开过程的具体性质,着眼于功能或行为的相似性。如通过给不能打开的黑箱输入一定值,然后分析它的输出值,就可以推导它的内部结构及运动状态来达到对它本身的认知。又如对儿童是否能承受大运动量训练是未知的,然而通过一定的大运动量训练,根据儿童机体的变化,就可以知道儿童是否能接受大运动量训练,从而达到对儿童机体本身的认识。

2.功能模拟方法在体育科学技术研究中的作用

功能模拟方法在现代体育科学技术研究中有着许多重要的作用。

第一,它可以使电脑代替人脑的部分思维功能成为可能,为人工智能的研究提供有效方法。例如在田径场上电脑(或机器人)可以在训练中担任领跑器的角色,有助于训练跑的节奏感。在技巧性运动训练中帮助运动员掌握时间和空间的感觉,保护运动员避免受伤。在游泳运动训练中进行水下技术摄影,帮助运动员掌握速度和节奏,协助改进出发和转身技术。1959年美国赛缪尔设计制造出一架能在失败中吸取教训的电脑下棋机,这种机器表现出惊人的决策能力和行为。

第二,为研究人体运动系统的特点和规律提供了一条重要的途径。如电子计算机作为人体的功能模型,对研究人体在运动训练过程中的机能的变化都有着重要作用。在现代体育科学技术研究中,通过对运动员缺氧控制系统的技术模型研究,成功的预测运动员在缺氧的条件下进行训练,运动员机体可能出现的反应和变化。

第三,开辟了向生物界寻求科学技术设计思想的新途径。自然界中的生物都有特殊的功能,如,灵活机动的飞行动物、水中鱼类、部分陆上动物,其运动阻力最小、运动速度最高。生物的这些特殊功能,是在几万年,几十万年甚至几百万年的自然发展选择和淘汰作用中形成的,它们的生理机制和器官系统的原理比人类设计的各种方案要完备得多。因此,应用生物系统的原理去研究体育运动技术系统,模拟生物系统的各种特殊功能,设计出人类体育运动所需要的各种控制装置,不仅节省人力和物力缩短科学技术创造发明过程,而且还可以为人类体育运动开辟寻求科学技术设计的新途径,为人类体育运动提供更多的各种不同功能的技术装置。