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

□孫立國（大連市中山區(qū)第42中學(xué)遼寧大連116029）

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

□孫立國（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，通過對國內(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，提出了今后我國中學(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)，基于對海量數(shù)據(jù)的處理和分析去發(fā)現(xiàn)新的知識。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，轉(zhuǎn)變研究思維、創(chuàng)新研究模式對于我國中學(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現(xiàn)在科研技術(shù)水平的一種無意識的自省，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?，F(xiàn)階段云存儲和云計(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)注冊到400TB容量的云盤來儲存文件，同時(shí)也可以申請利用公用云服務(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)算對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。因此，一些科學(xué)家預(yù)測研究對象由“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；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)測研究由于受限于數(shù)據(jù)的儲存和分析能力，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在抽樣過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)測功能。相關(guān)分析是通過尋找與研究對象有關(guān)的事物來對研究對象的未來發(fā)展進(jìn)行預(yù)測的，這種預(yù)測是建立在與研究對象有關(guān)事物的分析之上的，而不是去探究研究對象的內(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象有關(guān)的事物，并以此為根據(jù)判斷出研究對象未來的發(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學(xué)生進(jìn)行體質(zhì)測試，然后根據(jù)體質(zhì)測試數(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，這樣可以使對中學(xué)生體質(zhì)的發(fā)展趨勢判斷和決策更加準(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

在信息化社會中，全球的數(shù)據(jù)量呈爆發(fā)式增長，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)購記錄等都會源源不斷地上傳到運(yùn)營商的服務(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)化將使我國中學(xué)生體質(zhì)研究由靜態(tài)監(jiān)測研究形式逐步向動(dòng)態(tài)監(jiān)測研究形式發(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《連線》雜志主編凱文·凱利首次提出了“量化自我”的概念?！傲炕晕摇笔抢每纱┐髟O(shè)備、傳感器以及智能手機(jī)等設(shè)備對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)自身情況有針對性地進(jìn)行調(diào)節(jié)的一種新的健康運(yùn)動(dòng)?！傲炕晕摇钡幕A(chǔ)是建立在對人體高度數(shù)字化的基礎(chǔ)之上的，隨著智能手機(jī)、大數(shù)據(jù)存儲、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中學(xué)生體質(zhì)監(jiān)測部門實(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)階段我國中學(xué)生體質(zhì)研究在監(jiān)測手段、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)志著我國中學(xué)生體質(zhì)監(jiān)測的新時(shí)代即將到來。全國各級體質(zhì)監(jiān)測研究機(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)代我國中學(xué)生體質(zhì)研究的新模式。

［1］Tony Hey，Tansley，Tolle，潘教峰譯.第四范式：數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)［M］.北京：科學(xué)出版社，2012，5.

［2］Viktor Mayer-Schnberger.Big Data：A Revolution That Will Transform How We Live，Work，and Think［M］.Eamon Dolan/Houghton Mifflin Harcourt，2013.

［3］鄔賀銓.大數(shù)據(jù)思維［J］.科學(xué)與社會，2014，01.

［4］Jeremy Ginsberg.et al.Detecting Influenza Epidemics Using Search Engine Query Data［J］.Nature，2009：457.http：//www.nature. om/nature/journal/v457/n7232/full/nature07634.html.

［5］Eric Topol.The Creative Destruction of Medicine［M］.Beijing：Publishing House of Electronics Industry，2014，1.

［6］托普，張南譯.大數(shù)據(jù)時(shí)代的個(gè)人健康革命［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2014，1.

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