Mira e sensori inerziali negli arcieri: Quan 2016

Quattro ragazze della squadra di tiro con l'arco di una scuola media coreana, fra i 14 e i 16 anni e con un punteggio medio di 56,8 su 60 nella stagione precedente, hanno tirato 36 frecce ciascuna a 30 metri con nove sensori inerziali addosso. Per ogni freccia gli autori hanno preso i due secondi che precedono il rilascio e ne hanno ricavato ventisette numeri, uno per ogni asse di ogni sensore, chiamandoli la "configurazione di mira" di quel tiro. Poi hanno cercato, con una regressione passo a passo, quali di quei numeri prevedessero il punteggio della freccia.

Il risultato è che un modello si trova per tutte e quattro, ma è diverso per ognuna. Le variabili selezionate sono dieci per la prima arciera, tre per la seconda, undici per la terza e cinque per la quarta; la quota di variabilità del punteggio spiegata è rispettivamente del 64,0, 27,9, 72,0 e 45,6 per cento, con modelli significativi allo 0,12, 1,61, 0,55 e 0,40 per cento. Per la prima arciera pesano soprattutto braccio e avambraccio dell'arco, per la quarta il braccio della corda, per la terza il bacino. Un ultimo modello, costruito sulle medie delle quattro atlete, tiene solo l'avambraccio dell'arco e la gamba sinistra, con la gamba che pesa 3,87 volte il braccio.

I nove sensori del sistema Noraxon myoMOTION, grandi circa quattro centimetri per cinque e pesanti 34 grammi, stavano in tasche di fascia elastica su testa, parte alta della schiena, avambraccio e braccio sinistri, avambraccio e braccio destri, bacino e le due gambe sotto il ginocchio, e campionavano a 100 hertz. Ogni arciera ha tirato sei volée da sei frecce, con la pausa normale per andare a recuperarle, sul campo della propria scuola.

Il punto delicato è ritagliare dal tracciato continuo di una volée i due secondi di mira che precedono ciascuna freccia. Gli autori lo fanno con un algoritmo di allineamento temporale dinamico, che cerca dentro la registrazione lunga i tratti più simili a un tratto di riferimento scelto a mano e ne marca la fine, dove l'accelerazione cambia di colpo. Su ogni finestra di due secondi, cioè 200 campioni, si calcola la media per ciascuno dei ventisette assi. L'estrazione automatica non è riuscita su tutte le frecce: 36 finestre per la prima arciera, 35, 29 e 33 per le altre, 133 in tutto invece di 144, per errori di registrazione o perché l'algoritmo non trovava il tratto. L'analisi è una regressione multipla passo a passo fatta con SAS, con il punteggio della singola freccia come variabile da spiegare, e per ogni coefficiente gli autori riportano anche il valore standardizzato, che permette di confrontare il peso delle parti del corpo fra loro.

Quattro partecipanti, tutte femmine, tutte della stessa squadra scolastica e di livello simile: qualunque regolarità trovata descrive loro quattro e non gli arcieri. I modelli individuali hanno dieci e undici variabili su una trentina di frecce, un rapporto che porta quasi inevitabilmente a inseguire il rumore, e la selezione passo a passo gonfia la significatività dei coefficienti che sopravvivono, perché ne prova molti e tiene i migliori. Gli autori non riportano nessuna prova del modello su dati che non siano quelli usati per costruirlo.

Il modello collettivo è il punto più fragile: è calcolato sulle medie delle quattro atlete, cioè su quattro punti, con due variabili. Un adattamento quasi perfetto, con la varianza spiegata vicina al cento per cento e un F di 56.898, in quelle condizioni non significa niente, e il rapporto di 3,87 fra gamba e braccio che ne deriva va letto come un numero senza gradi di libertà dietro. Il testo si contraddice anche sulla significatività di quel modello, 0,30 per cento nei risultati e 0,75 per cento nella discussione, parla di 29 variabili dove i sensori ne danno 27, e nella tabella della prima arciera un coefficiente positivo ha valore standardizzato negativo.

Resta il dubbio su che cosa sia stato misurato. La media dell'accelerazione in due secondi di quasi immobilità descrive soprattutto l'inclinazione del sensore rispetto alla gravità, cioè come sta messo quel segmento di corpo, più che il suo movimento; gli autori la chiamano "motion" e la interpretano come oscillazione, ma non misurano né la variabilità né il tremore dentro la finestra.

Il contributo che regge è metodologico: si può ritagliare in automatico la fase di mira da una registrazione continua di sensori indossati e mettere in relazione quello che il corpo fa in quei due secondi con il punteggio della freccia. L'idea di guardare la fase di mira invece dell'istante del rilascio, che è quello che quasi tutti gli studi precedenti osservavano, è ragionevole e oggi è la base di diversi strumenti di analisi.

Sul contenuto, la cosa che il lavoro mostra meglio è che il modello cambia da un'arciera all'altra: per una conta il braccio dell'arco, per un'altra quello della corda, per un'altra ancora il bacino. Gli autori ne concludono che serve un lavoro individuale, e su quattro ragazze è più una ipotesi che un risultato. Il consiglio collettivo che chiude l'articolo, cioè che tenere ferme le gambe pesi più che tenere fermo il braccio, viene da un calcolo su quattro medie e non regge il peso che gli autori gli danno.