黄种人100米跑10秒屏障的回归分析与预测

孙民康

(华南师范大学体育科学学院，广东广州 510006)

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黄种人100米跑10秒屏障的回归分析与预测

孙民康

(华南师范大学体育科学学院，广东广州 510006)

用文献资料法收集有关10秒屏障的文献作为参考，用数理分析法对黄种人纪录演进、可能突破10秒的区域100米跑水平演变及优秀黄种人100米跑运动员历年最佳成绩进行回归分析和预测。结论:黄种人将在2015年1月到5月突破10秒屏障，黄种人主要分布区域中，中国和日本突破10屏障的可能性较大，桐生祥秀、山县亮太、张培萌、江里口匡史和苏炳添均有可能突破10秒屏障，可能性逐渐降低，桐生祥秀将在2015年1月到5月突破10秒屏障。结论:不考虑其它因素，黄种人可以突破10秒屏障，将由日本运动员桐生祥秀在2015年月到5月首先打开10秒。

黄种人;100米跑;10秒屏障

“10秒屏障”是田径运动的专业术语，源于英文词汇“10－second barrier”，最早出现于1936年柏林奥运会，杰西·欧文斯创造了10.3秒成绩之后，以詹姆斯·格拉森医生为代表的医学界断言——人类的肌肉纤维所承载的运动极限 不会超过每秒10米，不可能在100米跑中跑出低于10秒的成绩［1］。此后30多年，这一说法在田径赛场上非常流行，直至1968年美国运动员吉姆·海因斯两次手计时跑出9.9秒，并在同年10月14日，第19届墨西哥奥运100米决赛中以9秒95夺冠(首个电子计时世界纪录)，人类的“10秒屏障”由此打破。从此“10秒屏障”被赋予了新的含义，即在田径男子100米赛跑中，将成绩10秒以下视为障碍，越过此障碍的运动员通常被认为是世界级短跑运动员，自上世纪90年代起，越来越多的田径运动员在百米赛跑进10秒，此障碍的印象由此淡化［2］。

从1968年10月14日海因斯的首次突破，到最近一次沃尔特·迪克斯跑出9.99秒，有89人656次跑进10秒［3］。最近三年，中国和日本相继涌现出张培萌、苏炳添、江里口匡史、山县亮太、桐生祥秀等多名多次跑进10.10秒的优秀选手，张培萌在今年的莫斯科世锦赛上跑出10.00秒的成绩，他们五人多处于竞技水平上升期或巅峰保持期，黄种人的10秒屏障很可能在近几年被打破。本研究对黄种人的10秒屏障进行回顾和预测。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

黄种人100米跑成绩，包括中日两国从1975年至2013年得历年最好成绩。

1.2 研究方法

采用MATLAB7.11数据分析软件包，对黄种人100米纪录演进，中日两国100米跑历年最好成绩演变、张培萌等五名黄种人运动员100米跑历年赛季最好成绩进行回归分析，，用SPSS Statistics 17.0统计软件对现有89名突破10秒运动员200米跑个人最佳成绩和突破年龄进行正态分布分析和推论。

2 结果与分析

2.1 黄种人100米跑纪录演进及主要分布国家100米跑实力分析

2.1.1 基于黄种人100米跑纪录演进的回归分析

黄色人种学名蒙古人种［4］，也称为东亚人种和亚美人种。由于人种特性现多被认为具有连续性，故人类学界已经放弃了地起源说及必须为人类分类的观念［5］。但是，在运动领域，不同族群人种运动天赋具有差异性却是事实，例如:东北非埃塞俄比亚和肯尼亚诸国选手擅长中长跑、东北亚国家选手长于技巧性项目……在男子100米赛场上，突破10秒屏障的89人中，除了纳米比亚的弗兰克·弗雷德里克斯、津巴布韦的安哥尼达什·马库和加布里埃尔·艾范弗尤、法国的克里斯托弗·勒梅特里(白种人)［6］以及澳大利亚的帕特里克·约翰逊(犹太和澳大利亚土著混血)外都是西非族裔［7］。

首先，对黄种人100米跑的演变进行回顾。黄种人的纪录总共刷新了8次，具体演进过程见表1。

表1 黄种人100米跑纪录演变一览表(从第一个电子计时亚洲纪录开始)

以表1中创纪录时间为横坐标(精确到天，换算过程中保留两位小数，如1975－12－11记为1975.94年)，创纪录成绩为纵坐标，描出其散点图，发现两变量存在一定的负相关关系。采用MATLAB7.11数据分析软件包画出相应的拟合曲线，并求出回归方程，如图1:

图1 黄种人100米跑纪录演进回归分析图

得出回归方程为y=f(x)=－0.014 5x+39.123，相关系数R2=0.917 9，可知黄种人纪录成绩间存在显著线性关系，可以作为预测依据。因为现有的全自动计时装置是精确到1/1000秒，且时间和名次判定时，将时间判定到较差的1/100秒。所以要想突破10.00秒，运动员的实际成绩应小于或等于9.990秒。

令y=f(x)=﹣0.0145x+39.123≦9.990

解得x≧2015.38

即基于黄种人男子百米纪录演进的回归分析可以得出，在2015.38年后黄种人的百米纪录将达到9.990秒。也就是说在2015年5月左右黄种人将打开10秒大关。那么，哪个传统的黄种人国家将率先突破10秒屏障呢?下文将进一步分析。

2.1.1 黄种人主要分布国家和地区100米跑实力分析

根据著名人类学家麦卡洛克(McCulloch)的分类方法。蒙古人种可分为南北两大类型:北方蒙古人种和南方蒙古人种。其中北方包括5个亚型:东北亚人种类型(主要分布于中国东北(包括内蒙古呼伦贝尔市)、朝鲜半岛和西日本)，通古斯人种亚北极类型，阿伊努人种类型，美洲人种类型(由于殖民主义的缘故，大多数已与白人混血)，萨哈林－阿穆尔型(黑龙江下游古亚细亚人);南方蒙古人种包含两个亚型:东南亚人种类型，密克罗尼西亚－波利尼西亚人类型［5］。

因为，美洲黄种人和俄罗斯境内的通古斯人与西伯利亚人多与白人混血;而分布在格陵兰附近爱斯基摩人人口基数较小，仍处于原始生活状态，没有从事现代田径运动，所以，本研究不对这些区域的黄种人百米跑水平进行探讨。最终只对东北亚、东南亚为主的区域进行研究，这些区域涉及到的国家和地区总共有22个，对应的国家和地区100米跑纪录如图2:

图2 东亚各国男子100米跑国家纪录统计图

由上图可知，上述国家，只有日本和中国国家100米跑纪录低于10.10秒，其他19个国家和地区尚离10秒屏障还有较大差距。国家(地区)纪录代表了一个国家(地区)的最高水平，而进入某一区域排名人数的多少则反映了该国(地区)在该项的整体水平。一个国家在该项上的整体水平高低，决定了其内部竞争的强弱，对其顶尖水平有较大影响。因此，本研究对亚洲业余田径联合会官方网站2004年到2013年田径前十名进行整理，得出近十年，亚洲男子100米跑男子前十名国家分布情况，见下表2:

由表2可知，只有日本、韩国、中国、中华台北、中国香港和印度尼西亚六个国家和地区运动员进入过前十名，其中日本达到47人次，占了总人数近一半;中国达到24人次，接近总人数的1/4，印尼和中华台北均有两人次，韩国和中国香港也各有1人次。日本和中国相对于其他亚洲国家在100米跑项目上具有明显的整体优势。

表2 2004－2013亚洲男子100米跑前十名人数分布统计表

2.2 中日两国100米跑历年最好成绩及纪录演进的分析与预测

2.2.1 中日两国100米跑历年最好成绩的分析与预测

通过查阅《日本田径八十年史》［10］和《中国体育年鉴》［11，12］，并参考已有的研究资料［8］整理出两国从各自第一个电子计时国家纪录开始历年的男子100米跑最好成绩，见表3:

表3 中日历年男子100米最好成绩对比(从两国第一个电子计时全国纪录开始)

以表3中的年份为自变量x，历年最好成绩为因变量y，描出散点图，进行回归分析，分别见图3和图4:

图3 中国男子100米跑历年最好成绩回归分析图

用MATLAB7.11数据分析软件求出回归方程分别为:中国y=－0.0116x+33.494，相关系数R2=0.7302;日本y=－0.0148x+39.812，相关系数R2=0.7844。令y≦9.990，分别解得x中国≧2026.21，x日本≧2015.00，即中国和日本将分别在2026年和2015年男子100米最好成绩低于9.990秒，即两国分别在2026年3月和2015年1月突破10秒屏障。

2.2.2 中日两国100米跑纪录演进分析

中日两国100米跑纪录演进历程、运动员创纪录年龄、纪录提升时间和幅度等信息见下表4和表5:

表4 中国男子100米跑纪录演变一览表(第一个电子计时全国纪录开始)

表5 日本男子100米跑纪录演变一览表(从第一个电子计时国家纪录开始)

由表4可知，1978年第一个电子计时国家纪录开始，中国100米跑国家纪录总共改写过12次，纪录保持时间最短为0.29年、最长为13.25年、纪录的平均周期2.93年，纪录提升幅度最小的为0.01秒、最大的为0.15秒、平均提升幅度为0.0508秒，提升纪录最快的是张培萌，在1.89年内纪录提升幅度达0.16秒。一般而言，运动成绩越高、提升难度随之加大、提升幅度和速度相应减小，张培萌在短期大幅提升的纪录颇引人注目。运动员创纪录平均年龄为22.74岁，只有张培萌、袁国强、陈文忠在23岁以上刷新过纪录，其余创纪录年龄均在23岁以下，主要集中在20－23岁，反映出我国100米跑顶尖选手取得突破的年龄较小，“高龄”将成为创纪录的不利因素。

由表5可知，日本自1975年第一个电子计时国家纪录至今，纪录总共刷新10次，每次提升幅度为0.049，纪录的平均周期大于3.5年(主要是受伊东浩司纪录久未打破影响)，除伊东浩司和珅野正英纪录保持时间超过7年，其余纪录保持时间均小于3.5年，其创纪录平均年龄较小，只有22.40岁，绝大部分选手创纪录年龄小于23岁，25岁以上的运动员打破日本纪录的可能性较小。

2.3 黄种人运动员突破10秒屏障的分析与预测

2.3.1 突破10秒屏障的运动员200米跑水平及年龄特点

国内曾有学者对国外9.90、国外10.00－10.10和我国10.30秒三个不同层级男子100米跑速度曲线进行研究，得出后两者和前者速度曲线主要差异在于最高速度和最高速度的保持距离，前者的最高速度出现在50－60米处，平均为11.77m/s且可以保持至70米处，维持最高速度的距离可以达到近20米;后两组选手最高速度也出现在50－60米处但分别只有10.49m/s和10.24m/s，维持最高速度的距离只有10米左右［13］。日本也有学者进行过类似的对比研究，得出造成跑进10秒选手和10.00－10.30最大速度差异主要是在途中跑加速阶段，前者往往具备更为突出的持续加速能力［14］;保持最高速度的能力与肌肉的神经调控以及乳酸耐受能力有关，运动员的200米跑水平能很好的反映出上述能力［15］。整理突破10秒屏障全部89名运动员的200米个人最好成绩，发现他们大部分在100米突破10秒屏障前或者当年跑出了个人200米最好成绩，且除津巴布韦的安哥尼达什·马库沙200米跑个人最佳成绩为21.57秒外，没有运动员200米最好成绩在20.80秒之后。用SPSS Statistics 17.0.1描出89名运动员200米跑个人最佳成绩的频数分布图并绘制出其正太分布曲线和对应的密度函数，如下图5:

通过正态分布图像和函数，可知100米跑进10.00秒的运动员200米最好成绩集中趋势较为显著，平均水平较高，为20.14秒。另外求出p(x≧21.00)≈0.0202.即200米跑成绩差于21秒的运动员突破10秒屏障的概率较小。

上述89名运动员除了200米跑成绩具有较为显著的集中趋势，其首次突破10秒屏障的年龄也存在一定的共同特征，同样采用SPSS Statistics 17.0描出他们突破频数分布图并绘制出其正态分布曲线和对应的密度函数，如图6:

图5 100米跑进10.00秒的运动员200米跑个人最好成绩正态分布图

图6 100米跑进突破10秒屏障的运动员突破年龄正态分布图

89人中年龄最大的帕特里克·约翰逊31岁零4个月21天，最小的约翰·布雷克19岁零6个月14天，相差11岁10个月7天，他们首次突破10秒屏障的年龄集中趋势仍然相当明显，80%的运动员突破年龄位于［20，26］区间，其中突破22岁的达到18位，超过30岁的只有澳大利亚的帕特里克·约翰逊。结合密度函数求得p(x≧26.00)=1－f(x=26.00)≈1－0.7967=0.2023，即年龄大于26岁的运动员突破10秒屏障的概率在20%左右，可能性较小。

2.3.2 可能突破10秒屏障的黄种人运动员100米成绩的分析与预测

在分析跑进10.00秒的89名短跑运动员历年成绩时发现，这些运动员在跑进10.00秒以前，没有一个人的个人最好成绩差于10.00秒。说明，跑进10.10秒是突破10秒屏障的基础，所以，本文将现役个人最好成绩跑进10.10秒的黄种人运动员视为可能突破10秒屏障，符合条件的运动员有七名，其中五名日本选手、两名中国选手，具体信息见表6:

表6 现役100跑进10.10秒的黄种人运动员信息一览表

分析得出，100米跑进10.10秒7名运动员，除苏炳添和江里口匡史200米没有跑进20.50秒，其余选手200米均表现出了较高水平。七人中，年龄最大的末续慎吾33岁，桐生祥秀不满18岁，五位85后选手均在近三年内跑进过10.15秒，说明这五名运动员正处在最佳竞技期或者成绩上升期，10秒屏障的突破者在他们之间产生可能性较大。末续慎吾在2008年退役，2011年复出，近三年再没跑进10.50秒，已进入职业生涯末期，另外将x＞33代入10秒屏障突破年龄的密度函数中求得P(x＞33)≈1－0.999810=0.000190，即末续慎吾突破10秒屏障的可能性基本为零。同理，从上文分析的200米跑最高水平和年龄两方面分析，可以得出剩下的六名运动员突破10秒屏障的可能性从高到低分别为桐生祥秀、山县亮太、张培萌、江里口匡史、苏炳添、末续慎吾。其中末续慎吾和张培萌的劣势在于年龄偏大，江里口匡史和苏炳添的劣势在于200米跑个人最好成绩偏低及保持最高速度能力偏弱，由于末续慎吾突破的可能性基本排除，所以下文只对剩下六名选手赛季最好成绩进行回归分析，通过查阅国际田联(IAAF)［16］和日本田径联合会(JAAF)［16］的运动员资料整理出剩下的六名选手历年100米跑最好成绩，如表7:

表7 可能突破10秒屏障黄种人的运动员历年最佳成绩一览表

以表7中运动员各个赛季100米跑最佳成绩为纵坐标，赛季最佳成绩对应的年份为横坐标，按年龄大小分为两组(年龄大的三位为一组，年龄小的三位为第二组)，在两个坐标系中作出其散点图，发现两变量存在一定的负相关关系。采用MATLAB7.11数据分析软件包画出相应的拟合曲线，并求出回归方程，如图7和图8:

图7 江里口匡史、张培萌和冢原直贵100米跑历年最好成绩回归分析图

运动员的竞技水平普遍经历快速增长期、缓慢增长期、最佳成绩保持期和下降期这四个时期。在成绩和时间图像上会表现出加速度逐渐减小，直至减小到零，此时运动员运动成绩达到最佳，而后加速度继续变为负数即运动员进入下降期。因此本研究选取MATLAB7.11回归分析软件包中的二次多项式模型对以上六名运动员赛季最好成绩和年份进行回归分析，求出其回归方程及回归方程对应的相关系数的平方如上图7和图8。易得冢原直贵所求的回归方程相关系数R2=0.2913过低，其赛季最好成绩与对应的年份相关性较低，不适合采用回归分析来预测其成绩，但是通过分析冢原最近的100米跑成绩发现，近四年从未跑进10.25秒，100米跑成绩多在10.45秒左右。由此可知回归曲线可以客观地反应冢原基本的竞技水平走势，2010年后其100米跑成绩出现明显下滑，突破10秒的可能性非常小，另外五人的相关系数均较高，根据其回归方程求出各自的赛季最好成绩y的最小值和对应的时间x，如下表8:

图8 桐生祥秀、山县亮太和苏炳添100米跑历年最好成绩回归分图

表8 回归方程中赛季最好成绩y的最小值及对应的x值一览表

由表8中所求五名运动员回归方程中y的极值和y取最小值时对应的x值可知，只有桐生祥秀尚未达到个人最佳竞技水平，其个人巅峰将出现在2016.6667年即2016年9月左右，正进入竞技水平缓慢增长期;其余四人在2009、2010、2011、2013年相继达到个人巅峰，其中，最早达到巅峰的江里口匡史已经进入成绩下降期，另外三人进入最佳状态保持期。已经达到个人最佳竞技水平的四名运动员回归方程对应的赛季最佳成绩y的最小值均大于9.990，即通过二次多项式预测可知张培萌、江里口匡史、苏炳添和山县亮太无法突破10秒屏障;通过回归预测桐生祥秀的个人最佳成绩可以达到9.9603秒，按照电动计时判读规则为9.96秒。即他可以突破10秒屏障，突破时间为2016.4019年即2016年5月。令桐生祥秀赛季最好成绩和对应年份的回归方程y=0.0214x2﹣86.302x+87019.7174≦9.990解得时间x的近似范围是［2015.31，2017.50］，即桐生祥秀在2015年4月左右突破跑进10.00秒，刚好处于上文2015年1月到5月预测的突破区间。

3 结论

1)黄种人的10秒屏障，将在2015年1月－5月由日本运动员桐生祥秀打破，桐生祥秀个人成绩将在2016年5月左右达到最佳，成绩为9.96秒。山县亮太、张培萌、江里口匡史、苏炳添同样具有突破10秒屏障的可能，可能性逐渐减小，江里口匡史和苏炳添突破的可能性非常小。

2)突破10秒屏障的运动员与10秒之后的运动员主要差距在于最高速度和保持最大速度的能力上，200米跑成绩可以很好反应这两个重要指标。现有突破10秒屏障的89名运动员绝大多数有较高的200米水平，200米跑最佳成绩均值为20.14秒，且集中趋势明显。

3)现有突破10秒屏障的运动员突破的平均年龄为23.87岁，80%的运动员突破年龄位于［20，26］区间，有显著的集中趋势。年龄偏大是限制张培萌突破10秒屏障的主要因素，其次是200米跑水平，如果张培萌无法突破10秒屏障，中国将在2026年3月突破10秒屏障。

4 建议

1.随着纳米比亚的弗兰克·弗雷德里克斯、澳大利亚的帕特里克·约翰逊(犹太和澳大利亚土著混血)、津巴布韦的安哥尼达什·马库、法国的克里斯托弗·勒梅特里(白种人)以及津巴布韦的加布里埃尔·艾范弗尤这些非西非族裔运动员相继突破10秒屏障，越来越多的黄种人运动员跑进10.10秒，应该破除黄种人无法突破10秒屏障的心理负担，增强信心。

2.100跑运动员兼项200米已经成为一种潮流，且200米跑水平已被证明可以很好的反映出接近10秒屏障的运动员和已经突破的运动员主要差距－－保持最高速度能力，建议改进我国主流的100米兼60米模式，推广100米兼200米模式，从而以长带短，突破我国100米跑运动员“后程乏力”的瓶颈。

［1］Drake，Dick.ASU，Oerter Break Marks;Yang Scores Brilliant 9，121［N］.Track＆Field News，1963－05－16.

［2］Jason Gardener.Jason Gardener:I＇m backing Tyson Gay to win one of the greatest 100 metres finals［N］.The Daily Telegraph，2008－08－09.

［3］Peter Larsson.All－time men＇s best 100m［EB/OL］.http://www.allt ime athletics.com/m_100ok.htm.

［4］Carleton S.Coon.The Origin of Races［M］.New York: Random House Inc.1962.

［5］维基百科.蒙古人种［EB/OL］.http://zh.wikipedia.org/ wiki/黄种人.

［6］Matthew.So black runners are naturally faster Wrong［N］.The Times，2007－08－03.

［7］Barling，Kurt.Runaway success in the sports arena is never simply a question of race［N］.The Independent，2000－09－04.

［8］伊藤宏、岡野進.日本と世界の100m走の記録の推移の分析——日本選手はいつ頃世界レベルに達することができるのか［J］.陸上競技研究紀要，2005，1 (01):62.

［9］小川勝.10秒の壁―――「人類最速」をめぐる百年の物語［M］.東京都:集英社，2008:203.

［10］日本陸上競技連盟八十年史編集委員会.日本陸上競技連盟八十年史［M］.東京都:財団法人日本陸上競技連盟，2005:661－663.

［11］国家体委.中国体育年鉴1981［M］.北京市:中国体育出版社，1984:184.

［12］国家体委.中国体育年鉴1994－1995［M］.北京市:中国体育年鉴社，1996:233.

［13］谢慧松.短跑专项速度系统的理论研究及优秀男子百米跑模型的构建［D］.北京体育大学博士学位论文，2003(03):38－39.

［14］松尾彰文，広川龍太郎，柳谷登志雄.2009年シーズンにおける直走路種目のスピードとストライドの分析［J］.陸上競技研究紀要，2010，6(06):69－71.

［15］谷川聡，宮代賢治，阿江通良.100mパフォーマンスの科学データ利用モデルと発達過程に関する研究［J］.企業からの受託研究，2010(03):14－17.

［16］International Association of Athletics Federations.PEIMENG ZHANG.，BINGTIAN SU.ATHLETES’PROGRESSION– OUTDOOR［EB/OL］.http://www.laaf.org/athletes.

［17］日本陸上競技連盟.末續慎吾、江里口匡史、山縣亮太、桐生祥秀.選手名鑑－次年ベスト［EB/OL］.http:// www.jaaf.or.jp/fan/player/.2010(03):14－17.

Analysis and Forecast for Mongoloid’s 10－second barrier

SUN Min－kang
(College of Physical Education，South China Normal University Guangzhou 510006，China)

Adopted the methods of literature and mathematical analysis，Mongoloid＇s 10－second barrier is forecasted by Linear Regression.Results:the Mongoloid＇s athletic will surpass the ten seconds mark from January to May，2015.The main distribution area domain the Mongoloid，Chinese and Japanese are more likely to break through barriers for 10 seconds mark.Yoshihide Kiryu、Ryota Yamagata、Peimeng Zhang、Bingtian Su and Masashi Eriguchi are likely to surpass the ten seconds mark，but the possibilities will gradually be reduced.4)Yoshihide Kiryu will surpass the ten seconds mark from January to May，2015.Conclusions:Yoshihide Kiryu will surpass the ten seconds mark from January to May，2015，who will stand for the Mongoloids.

Mongoloid;100 metres sprint;10－second barrier

G822

A

1672－1365(2015)01－0049－10

2014－04－15;

2014－12－30

孙民康(1991－)，男，研究方向:老年体力学与健康增进学。