大數據時代背景下我國中學生體質研究的新思維

□孫立國（大連市中山區第42中學遼寧大連116029）

大數據時代背景下我國中學生體質研究的新思維

□孫立國（大連市中山區第42中學遼寧大連116029）

以大數據時代為背景，通過對國內外科研領域對大數據技術應用的現狀分析，闡述了在我國中學生體質研究中的應具備的四種新思維。同時，根據現階段云計算、互聯網以及智能終端技術的發展趨勢，提出了今后我國中學生體質研究的“健康物聯網”新模式。

大數據體質研究科研方法健康物聯網

隨著計算機和互聯網技術的不斷發展和廣泛應用，人類信息數字化能力不斷地加強，云計算服務以及移動互聯網技術的逐漸成熟，使人們生活中數據量增長的速度不斷地加快，數據的轉換形式更加地多樣化，我們正迎來一個數據爆炸式增長的“大數據”時代。大數據的出現標志著人類收集和處理數據以及利用數據進行決策分析的能力有了一個質的提升。大數據在科研界又被稱為“數據密集性科學”，是繼實驗科學、理論科學和計算科學之后出現的第四種科研范式，它的基本特征是以數據為中心和驅動，基于對海量數據的處理和分析去發現新的知識。大數據時代的來臨標志著以海量數據為研究基礎的新科研思維和新研究模式必將替代現有科研范式的思維和模式。因此，我國中學生體質研究如何能夠順應科研研究的發展趨勢，轉變研究思維、創新研究模式對于我國中學生體質研究具有重要的理論與現實意義。

1、大數據時代中學生體質研究的新思維

1.1、研究樣本趨近于總體

在大數據時代，我們進行中學生體質研究首先要改變思維觀念。隨著大數據存儲和云計算技術的成熟，我們已經具備了收集和運算海量數據的能力，研究對象由“總體”代替“樣本”的時代已經到來了。“總體”代替“樣本”的研究新思維從某種意義上來說也是我們對現在科研技術水平的一種無意識的自省，一直以來我們將與數據交流中出現的困難看成是自然的，而沒有意識到這種困難只是當時技術條件下的一種瓶頸。大數據時代所帶來的技術革新將一舉打破隨機抽樣的弊端。現階段云存儲和云計算技術已經在我們日常生活中應用非常普遍，人們可以免費注冊到400TB容量的云盤來儲存文件，同時也可以申請利用公用云服務器進行大數據量的運算。研究人員可以將海量的數據存入云服務器，在建立運算模型后通過超出以往運算能力幾百倍的云計算對大量數據進行分析處理。因此，一些科學家預測研究對象由“總體”代替“樣本”的時代已經到來了。

1.2、擴大數據的研究范圍，接受數據的混雜性

人工智能專家彼得？諾維格（Peter Norvig）認為：“大數據基礎上的簡單算法比小數據基礎上的復雜算法更加有效，而有效的秘訣就是數據的混雜性”。在大數據時代，研究數據的混雜性主要體現在大數據的包容性更強，能夠允許錯誤數據的出現，也能夠容納不同格式的數據同時存在。

大數據混雜性的另一個特點是能夠容納不同格式的數據同時存在。我們可以將數據簡單地分為兩類：一類能夠用數據或統一的結構加以表示的信息，我們稱之為結構化數據，如數字、符號；而另一類信息無法用數字或統一的結構表示，如文本、圖像、聲音、網頁等，我們稱之為非結構化數據。傳統體質監測研究由于受限于數據的儲存和分析能力，為了使研究數據能夠便于統計分析，提高統計結果的精確性，在研究之初就已經將要收集的數據類型人為地設定為結構化數據。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計的非結構化數據，而這些數據所包含的信息可能是之前研究從未發現的新領域。大數據的混雜性特點將我們的研究視野提高到了一個新的高度。

1.3、關注研究數據間的相關關系

大數據分析的核心是建立在相關分析法基礎之上的預測功能。相關分析是通過尋找與研究對象有關的事物來對研究對象的未來發展進行預測的，這種預測是建立在與研究對象有關事物的分析之上的，而不是去探究研究對象的內部運行機制。現階段研究人員在進行問題研究之前，首先要進行研究假設，再通過實驗的方式去印證之前的研究假設，最后根據研究對象和結果的因果關系制定問題的解決方案，而這種建立在小數據基礎上的因果關系研究結果受抽樣的限制未必是準確的。在大數據研究中，大量數據支持下的相關分析能夠迅速地找到與研究對象有關的事物，并以此為根據判斷出研究對象未來的發展方向，這相比于以前基于因果關系進行的研究更加的準確有效。中學生體質研究的目的是通過對學生進行體質測試，然后根據體質測試數據經過綜合分析后得出的信息，開出運動處方，科學指導人們更加有效地開展體育活動。良好的身體素質不僅僅與體育活動有關，它還與人的飲食、作息以及精神狀態等許多因素有關，而且人的身體素質因人而異具有較高的個體性。我們完全可以將大數據引入到中學生體質研究中來，這種大數據分析系統能夠將更多與體質有關的因素吸收進來，這樣可以使對中學生體質的發展趨勢判斷和決策更加準確。

1.4、注重數據的潛在價值，將一切與研究有關的信息數據化

在信息化社會中，全球的數據量呈爆發式增長，可以毫不夸張地說我們生活每時每刻都在產生數據，我們移動電話上的定位信息、網絡日志、微博、網絡聊天工具信息、網絡搜索記錄和網購記錄等都會源源不斷地上傳到運營商的服務器當中，這些數據為大數據研究提供了穩定的數據源。隨著網絡技術和移動技術的發展，我們可以隨時隨地利用互聯網、移動電話、可穿戴設備以及傳感器來獲取我們需要信息的同時上傳我們現有的信息，實現我們與外界的信息交換。這種數據的即時交互模式具有非常高的潛在價值，它使中學生體質監測的信息數據化構想即將成為現實。《大數據時代》一書的作者肯尼思？庫克耶（Kenneth Cukier）認為：“大數據與大小無關，它指的是如何利用數據來產出新的東西。我們正在隨時隨地收集我們自己的呼吸以及心率數據—這是從前只有大的調查研究室才能做到的，而如今這樣的數據正在爆發。”大數據將人體心率和肺活量指標的實時測量收集變為現實，現在只需要一部智能手機和可穿戴設備，被試者的心率和肺活量等數據就會源源不斷地上傳到服務器中，研究者隨時可以調取被試者任何時段的心肺機能數據。在大數據時代，現在中學生體質研究中被認為過時無用的數據的潛在價值將再次被激發出來，人體健康信息的實時數據化將使我國中學生體質研究由靜態監測研究形式逐步向動態監測研究形式發生轉變。

2、大數據時代中學生體質研究的新模式

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。“量化自我”是利用可穿戴設備、傳感器以及智能手機等設備對佩戴者自身的生物節律和健康狀況進行實時監控，使佩戴者能夠對自身的健康情況有一個直觀的了解，并根據自身情況有針對性地進行調節的一種新的健康運動。“量化自我”的基礎是建立在對人體高度數字化的基礎之上的，隨著智能手機、大數據存儲、云計算以及智能傳感器技術的逐漸成熟，人類已經具備了數字化人體的能力。已經有學者將人類行為動力學研究模型與數字化人體所產生的數據相結合，對智能手機佩戴者的位置信息、社交網絡日志以及其他數據與其健康數據進行相關分析，這樣與人體健康有關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”的基礎之上提出了利用“健康物聯網”進行體質研究新模式，“健康物聯網”是指運用互聯網技術、人體感知技術、云計算技術以及大數據處理技術將每個人納入到一個網絡中，在這個網絡之中人與服務器之間可以進行實時的健康信息交換。研究者能夠對被監控者實時健康信息進行分析，并反饋給被監控者，指導其有針對性地進行運動，改善其身體健康狀況。健康物聯網服務示意圖見圖1：

圖1　健康物聯網模式圖

健康物聯網研究模式能夠使我國中學生體質監測部門實時掌握被監控者的健康信息，將分析后的數據以可視化信息的形式反饋到被監控者的智能終端設備中，使被監控者能夠直觀地了解到自身的健康狀況，并根據專家所提供的運動處方進行鍛煉，提高身體素質。

3、結語

（1）從事中學生體質研究工作的科研人員應從現在開始積極轉變思維，轉變研究思路，運用大數據思維來提高中學生體質研究的水平。在今后以大數據為背景的中學生體質研究中，新的技術革新要求研究者必須更新四種研究思維：研究樣本由“隨機樣本”向“總體”轉變；擴大研究樣本的范圍，接受樣本的混雜性；關注變量間的相關關系；將一切與研究有關的信息數據化。

（2）現階段我國中學生體質研究在監測手段、數據收集以及分析處理技術方面仍沒有與當今世界最前沿的科學技術接軌。大數據時代的到來，將無線網絡技術、云計算技術、無線傳感技術以及人工智能技術與智能終端設備相結合，今后每一個擁有智能終端設備的人都將成為大數據網絡中的一部分。隨著大數據和智能終端設備技術的逐漸成熟，“健康物聯網”這一概念的誕生標志著我國中學生體質監測的新時代即將到來。全國各級體質監測研究機構應積極進行準備，與網絡服務公司進行合作，建立監測服務站進行健康數據收集工作，形成健康物聯網的雛形，相信隨著智能手機的普及和可穿戴設備成本的逐漸降低，將會有更多的人加入到健康物聯網當中，健康物聯網也必將成為大數據時代我國中學生體質研究的新模式。

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