Quiet eye negli arcieri e reti neurali: Söğüt 2025

Il quiet eye è l'ultima fissazione dello sguardo prima che parta il movimento, e si misura di solito facendo annotare a un esperto, fotogramma per fotogramma o tratto per tratto, dove comincia e dove finisce. Cinque ricercatori dell'università di Mersin hanno provato a far fare quel lavoro a una rete neurale, partendo non da un eye tracker ma dall'elettrooculografia, cioè dal potenziale elettrico che si misura attorno all'occhio.

Hanno registrato dieci arcieri tesserati di un club di Mersin, sei frecce ciascuno, per un totale di sessanta tratti di segnale etichettati a mano da un esperto. Su quei sessanta tratti hanno addestrato e confrontato cinque architetture: una rete convoluzionale a una dimensione, un Transformer, una UNet, una convoluzionale accoppiata a una GRU e una convoluzionale accoppiata a una LSTM.

Nella tabella dei risultati la convoluzionale con LSTM è la migliore, con un'accuratezza di circa il 93%, un valore predittivo positivo di 0,948, una sensibilità di 0,962 e un punteggio F1 di 0,954. Segue la convoluzionale con GRU a circa il 92% (F1 0,928), poi la UNet al 91% (0,875), la convoluzionale semplice al 90% (0,852) e il Transformer all'89% (0,847), quest'ultimo con la dispersione più alta sul valore predittivo positivo. L'abstract dello stesso articolo riporta invece il 95% e il 93% per le prime due: sono i numeri che circolano, ma non sono quelli della tabella, e questa scheda segue la tabella.

Lo studio misura la capacità di riconoscere il quiet eye, non il suo rapporto con il tiro. Non c'è nessun punteggio, nessuna freccia contata, nessun confronto tra durata del quiet eye e risultato: il metro di paragone è l'annotazione dell'esperto, e il risultato è quanto bene una rete la riproduce.

I movimenti oculari sono stati registrati con elettrodi a disco in argento e cloruro d'argento attorno all'occhio, su un sistema BIOPAC MP100, con campionamento a 200 hertz. Dato che l'amplificatore era a canale singolo, le registrazioni orizzontale e verticale sono state fatte separatamente. La durata del quiet eye è definita come il tempo che passa dall'inizio della fissazione al rilascio della freccia, e il suo momento finale è stato annotato a mano da un esperto basandosi sul suono della freccia che lascia l'arco.

Il segnale è stato ripulito in due passaggi. Prima una decomposizione a onde a dieci livelli, perché il decimo coefficiente di approssimazione corrisponde alla deriva della linea di base e sottraendolo si ottiene un segnale centrato; poi un filtro passa-banda di Butterworth nell'intervallo dell'elettrooculografia, tra 0,1 e 20 hertz. Per ogni freccia il tratto utile è stato ritagliato da 2,5 secondi prima a 6 secondi dopo la durata del quiet eye, ottenendo sequenze di 1.700 campioni, ed etichettato in binario, con 1 nei tratti di quiet eye e 0 negli altri. Per irrobustire l'addestramento i tratti sono stati moltiplicati con spostamenti temporali e aggiunta di rumore gaussiano.

Le cinque reti sono state addestrate per cinquanta epoche con l'ottimizzatore Adam e un tasso di apprendimento di 0,001, e valutate con accuratezza, valore predittivo positivo, sensibilità e punteggio F1. Il modello proposto dagli autori ha due strati convoluzionali da 64 e 128 filtri, tre strati LSTM bidirezionali da 200, 100 e 50 unità con regolarizzazione L2, strati di ricampionamento per riportare la sequenza alla lunghezza originale e uno strato finale con funzione sigmoide che produce la classificazione. Il preprocessamento è in MATLAB, le reti in Python con TensorFlow e Keras.

Dei dieci arcieri si sa che sono tesserati, che si allenano da almeno due anni, quattro giorni a settimana per due ore, e che misurano in media 160,9 centimetri per 63,7 chili. L'approvazione etica viene dall'università Osmaniye Korkut Ata, e il consenso dei genitori è stato raccolto per i partecipanti minorenni.

Il dato più importante da sapere è che questa scheda è scritta sul preprint, depositato il 9 giugno 2025, mentre la voce del registro rimanda alla versione uscita su rivista: i due testi possono differire, e i numeri qui riportati sono quelli del preprint.

Il campione è di dieci arcieri e sessanta frecce in tutto, e gli autori stessi scrivono che dieci atleti bastano per un'indagine preliminare ma non coprono la varietà dei livelli tecnici né delle forme di segnale. Di quei dieci non si sa quasi niente: non l'età (si sa solo che alcuni erano minorenni, dal consenso dei genitori), non il sesso, non la disciplina, non il livello, e non la distanza a cui hanno tirato. Sei frecce ciascuno è poco anche per descrivere il quiet eye di una singola persona.

Sull'addestramento manca il punto decisivo. L'articolo non dice come il materiale sia stato diviso tra addestramento e verifica, e in particolare non dice se i dati di uno stesso arciere, o le copie ottenute spostando e sporcando lo stesso tratto, siano finiti sia da una parte sia dall'altra. Con sessanta tratti ingranditi per moltiplicazione, un'accuratezza del 93% su una verifica non separata per partecipante non dice quanto il metodo funzioni su un arciere nuovo.

Resta poi la questione di cosa sia il riferimento. Le reti sono addestrate a riprodurre l'annotazione di un esperto, non una misura indipendente del quiet eye: se l'annotazione sbaglia, la rete impara a sbagliare allo stesso modo, e non ci sono due annotatori con cui confrontare la concordanza. La fine del quiet eye è presa dal suono della freccia, che è un criterio praticabile ma grossolano rispetto ai millisecondi di cui si parla. Nella numerazione delle figure c'è confusione: il numero 10 compare due volte e le didascalie non corrispondono a quanto dice il testo. Il preprint non ha revisione tra pari, e lo studio non ha avuto finanziamenti.

Per chi tira, da qui non viene nessuna indicazione sul tiro. Lo studio non dice quanto dura il quiet eye negli arcieri, non dice se un quiet eye più lungo accompagni punteggi migliori, e non confronta livelli diversi: fa una cosa sola, cioè prova che una rete neurale può ritrovare dentro un segnale elettrooculografico i tratti che un esperto aveva marcato come quiet eye.

Il suo valore è di strumento. Misurare il quiet eye a mano è lento e dipende da chi guarda, e questo è il collo di bottiglia che tiene piccoli gli studi sull'argomento: se la marcatura si automatizza, diventa possibile analizzare centinaia di frecce invece di decine. Gli autori lo dicono chiaramente, e parlano di un futuro sistema di ritorno in tempo reale, che qui non esiste: il metodo lavora su registrazioni già fatte.

Interessante è la scelta dello strumento di partenza. Gli autori usano l'elettrooculografia invece di un eye tracker portatile perché quest'ultimo, scrivono, campiona spesso a 30 hertz, mentre i movimenti oculari rapidi chiedono almeno 200 hertz per non essere distorti. È un'osservazione sulla strumentazione che vale per chiunque pensi di misurarsi lo sguardo con un sistema commerciale: la risoluzione temporale conta, e le durate di cui si parla nel quiet eye vanno da qualche decimo di secondo a qualche secondo.