大数据时代背景下我国中学生体质研究的新思维

□孙立国（大连市中山区第42中学辽宁大连116029）

大数据时代背景下我国中学生体质研究的新思维

□孙立国（大连市中山区第42中学辽宁大连116029）

以大数据时代为背景，通过对国内外科研领域对大数据技术应用的现状分析，阐述了在我国中学生体质研究中的应具备的四种新思维。同时，根据现阶段云计算、互联网以及智能终端技术的发展趋势，提出了今后我国中学生体质研究的“健康物联网”新模式。

大数据体质研究科研方法健康物联网

随着计算机和互联网技术的不断发展和广泛应用，人类信息数字化能力不断地加强，云计算服务以及移动互联网技术的逐渐成熟，使人们生活中数据量增长的速度不断地加快，数据的转换形式更加地多样化，我们正迎来一个数据爆炸式增长的“大数据”时代。大数据的出现标志着人类收集和处理数据以及利用数据进行决策分析的能力有了一个质的提升。大数据在科研界又被称为“数据密集性科学”，是继实验科学、理论科学和计算科学之后出现的第四种科研范式，它的基本特征是以数据为中心和驱动，基于对海量数据的处理和分析去发现新的知识。大数据时代的来临标志着以海量数据为研究基础的新科研思维和新研究模式必将替代现有科研范式的思维和模式。因此，我国中学生体质研究如何能够顺应科研研究的发展趋势，转变研究思维、创新研究模式对于我国中学生体质研究具有重要的理论与现实意义。

1、大数据时代中学生体质研究的新思维

1.1、研究样本趋近于总体

在大数据时代，我们进行中学生体质研究首先要改变思维观念。随着大数据存储和云计算技术的成熟，我们已经具备了收集和运算海量数据的能力，研究对象由“总体”代替“样本”的时代已经到来了。“总体”代替“样本”的研究新思维从某种意义上来说也是我们对现在科研技术水平的一种无意识的自省，一直以来我们将与数据交流中出现的困难看成是自然的，而没有意识到这种困难只是当时技术条件下的一种瓶颈。大数据时代所带来的技术革新将一举打破随机抽样的弊端。现阶段云存储和云计算技术已经在我们日常生活中应用非常普遍，人们可以免费注册到400TB容量的云盘来储存文件，同时也可以申请利用公用云服务器进行大数据量的运算。研究人员可以将海量的数据存入云服务器，在建立运算模型后通过超出以往运算能力几百倍的云计算对大量数据进行分析处理。因此，一些科学家预测研究对象由“总体”代替“样本”的时代已经到来了。

1.2、扩大数据的研究范围，接受数据的混杂性

人工智能专家彼得？诺维格（Peter Norvig）认为：“大数据基础上的简单算法比小数据基础上的复杂算法更加有效，而有效的秘诀就是数据的混杂性”。在大数据时代，研究数据的混杂性主要体现在大数据的包容性更强，能够允许错误数据的出现，也能够容纳不同格式的数据同时存在。

大数据混杂性的另一个特点是能够容纳不同格式的数据同时存在。我们可以将数据简单地分为两类：一类能够用数据或统一的结构加以表示的信息，我们称之为结构化数据，如数字、符号；而另一类信息无法用数字或统一的结构表示，如文本、图像、声音、网页等，我们称之为非结构化数据。传统体质监测研究由于受限于数据的储存和分析能力，为了使研究数据能够便于统计分析，提高统计结果的精确性，在研究之初就已经将要收集的数据类型人为地设定为结构化数据。但是这种研究方法使我们在抽样过程中失去了很多非常重要但不易统计的非结构化数据，而这些数据所包含的信息可能是之前研究从未发现的新领域。大数据的混杂性特点将我们的研究视野提高到了一个新的高度。

1.3、关注研究数据间的相关关系

大数据分析的核心是建立在相关分析法基础之上的预测功能。相关分析是通过寻找与研究对象有关的事物来对研究对象的未来发展进行预测的，这种预测是建立在与研究对象有关事物的分析之上的，而不是去探究研究对象的内部运行机制。现阶段研究人员在进行问题研究之前，首先要进行研究假设，再通过实验的方式去印证之前的研究假设，最后根据研究对象和结果的因果关系制定问题的解决方案，而这种建立在小数据基础上的因果关系研究结果受抽样的限制未必是准确的。在大数据研究中，大量数据支持下的相关分析能够迅速地找到与研究对象有关的事物，并以此为根据判断出研究对象未来的发展方向，这相比于以前基于因果关系进行的研究更加的准确有效。中学生体质研究的目的是通过对学生进行体质测试，然后根据体质测试数据经过综合分析后得出的信息，开出运动处方，科学指导人们更加有效地开展体育活动。良好的身体素质不仅仅与体育活动有关，它还与人的饮食、作息以及精神状态等许多因素有关，而且人的身体素质因人而异具有较高的个体性。我们完全可以将大数据引入到中学生体质研究中来，这种大数据分析系统能够将更多与体质有关的因素吸收进来，这样可以使对中学生体质的发展趋势判断和决策更加准确。

1.4、注重数据的潜在价值，将一切与研究有关的信息数据化

在信息化社会中，全球的数据量呈爆发式增长，可以毫不夸张地说我们生活每时每刻都在产生数据，我们移动电话上的定位信息、网络日志、微博、网络聊天工具信息、网络搜索记录和网购记录等都会源源不断地上传到运营商的服务器当中，这些数据为大数据研究提供了稳定的数据源。随着网络技术和移动技术的发展，我们可以随时随地利用互联网、移动电话、可穿戴设备以及传感器来获取我们需要信息的同时上传我们现有的信息，实现我们与外界的信息交换。这种数据的即时交互模式具有非常高的潜在价值，它使中学生体质监测的信息数据化构想即将成为现实。《大数据时代》一书的作者肯尼思？库克耶（Kenneth Cukier）认为：“大数据与大小无关，它指的是如何利用数据来产出新的东西。我们正在随时随地收集我们自己的呼吸以及心率数据—这是从前只有大的调查研究室才能做到的，而如今这样的数据正在爆发。”大数据将人体心率和肺活量指标的实时测量收集变为现实，现在只需要一部智能手机和可穿戴设备，被试者的心率和肺活量等数据就会源源不断地上传到服务器中，研究者随时可以调取被试者任何时段的心肺机能数据。在大数据时代，现在中学生体质研究中被认为过时无用的数据的潜在价值将再次被激发出来，人体健康信息的实时数据化将使我国中学生体质研究由静态监测研究形式逐步向动态监测研究形式发生转变。

2、大数据时代中学生体质研究的新模式

2008年美国《连线》杂志主编凯文·凯利首次提出了“量化自我”的概念。“量化自我”是利用可穿戴设备、传感器以及智能手机等设备对佩戴者自身的生物节律和健康状况进行实时监控，使佩戴者能够对自身的健康情况有一个直观的了解，并根据自身情况有针对性地进行调节的一种新的健康运动。“量化自我”的基础是建立在对人体高度数字化的基础之上的，随着智能手机、大数据存储、云计算以及智能传感器技术的逐渐成熟，人类已经具备了数字化人体的能力。已经有学者将人类行为动力学研究模型与数字化人体所产生的数据相结合，对智能手机佩戴者的位置信息、社交网络日志以及其他数据与其健康数据进行相关分析，这样与人体健康有关的因素就很容易被分析出来供研究者使用。本研究在“量化自我”的基础之上提出了利用“健康物联网”进行体质研究新模式，“健康物联网”是指运用互联网技术、人体感知技术、云计算技术以及大数据处理技术将每个人纳入到一个网络中，在这个网络之中人与服务器之间可以进行实时的健康信息交换。研究者能够对被监控者实时健康信息进行分析，并反馈给被监控者，指导其有针对性地进行运动，改善其身体健康状况。健康物联网服务示意图见图1：

图1　健康物联网模式图

健康物联网研究模式能够使我国中学生体质监测部门实时掌握被监控者的健康信息，将分析后的数据以可视化信息的形式反馈到被监控者的智能终端设备中，使被监控者能够直观地了解到自身的健康状况，并根据专家所提供的运动处方进行锻炼，提高身体素质。

3、结语

（1）从事中学生体质研究工作的科研人员应从现在开始积极转变思维，转变研究思路，运用大数据思维来提高中学生体质研究的水平。在今后以大数据为背景的中学生体质研究中，新的技术革新要求研究者必须更新四种研究思维：研究样本由“随机样本”向“总体”转变；扩大研究样本的范围，接受样本的混杂性；关注变量间的相关关系；将一切与研究有关的信息数据化。

（2）现阶段我国中学生体质研究在监测手段、数据收集以及分析处理技术方面仍没有与当今世界最前沿的科学技术接轨。大数据时代的到来，将无线网络技术、云计算技术、无线传感技术以及人工智能技术与智能终端设备相结合，今后每一个拥有智能终端设备的人都将成为大数据网络中的一部分。随着大数据和智能终端设备技术的逐渐成熟，“健康物联网”这一概念的诞生标志着我国中学生体质监测的新时代即将到来。全国各级体质监测研究机构应积极进行准备，与网络服务公司进行合作，建立监测服务站进行健康数据收集工作，形成健康物联网的雏形，相信随着智能手机的普及和可穿戴设备成本的逐渐降低，将会有更多的人加入到健康物联网当中，健康物联网也必将成为大数据时代我国中学生体质研究的新模式。

［1］Tony Hey，Tansley，Tolle，潘教峰译.第四范式：数据密集型科学发现［M］.北京：科学出版社，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］邬贺铨.大数据思维［J］.科学与社会，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，张南译.大数据时代的个人健康革命［M］.北京：电子工业出版社，2014，1.

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