Ken Ono: Wie kann Mathe helfen, Olympisches Gold im Schwimmen zu gewinnen?

Die Olympischen Spiele 2024 in Paris sind in vollem Gange, und die US-Schwimmer scheinen eine Medaille nach der anderen zu gewinnen. Am 1. August waren es sage und schreibe 19 Medaillen, die die US-Athleten gewonnen haben. Vier davon sind Goldmedaillen. Auch Katie Ledecky und Kate Douglas schwammen der Konkurrenz davon. Ein wesentlicher Teil ihres Erfolgs könnte auf die Wissenschaft zurückzuführen sein, insbesondere auf die Arbeit von Ken Ono, einem Mathematiker, der sich dem Schwimmen verschrieben hat.

Ono hat zusammen mit seinem Kollegen Jerry Lu vom Sports Lab am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge Methoden entwickelt, um die Körperbewegungen der Schwimmer im Wasser präzise zu analysieren und daraufhin minimale, aber wirkungsvolle Anpassungen vorzuschlagen.

Präzise Technik für bessere Zeiten

Die beiden Wissenschaftler nutzen fortschrittliche 3D-Modelle und tragbare Technologien, um die Leistung jedes Athleten individuell zu optimieren. Diese wissenschaftlich fundierten Ansätze haben bereits dazu geführt, dass mehrere Schwimmer des US-Teams ihre Zeiten deutlich verbessern konnten. Laut der Fachzeitschrift Nature, mit der Ono kürzlich sprach, ist das Ziel dieser Bemühungen, durch präzises Training kleine, aber entscheidende Zeitverbesserungen zu erreichen.

Wie Ken Ono zu Höchstleistungen im Schwimmen verhilft

Der Mathematiker setzt modernste wissenschaftliche Methoden ein, um die Leistungen von Olympiaschwimmern zu verbessern. Dazu sammelt er eine Vielzahl von Daten während des Schwimmens. Die Datenerfassung erfolgt unter anderem durch Hochgeschwindigkeitskameras und spezielle Sensoren, die an den Sportlern angebracht sind. Die Sensoren, einschließlich Beschleunigungsmesser und Kraftpaddel, ermöglichen es Ono und seinem Team, die erzeugte Kraft der Athleten in drei Dimensionen zu messen, berichtet Quantamagazine. Die Hochauflösungsvideos erfassen dabei 24 Bilder pro Sekunde, während jeder Sensor beeindruckende 512 Kraftvektoren pro Sekunde liefert. Diese Daten bieten Einblicke, die mit bloßem Auge während eines Schwimmwettkampfes nicht erkennbar wären.

Einblicke in verborgene Bewegungsdetails

Eines der überraschenden Ergebnisse, die Ono und sein Team durch die Analyse der Daten gewinnen konnten, betrifft die Ausführung der Schwimmzüge kurz vor einer Wendung. Die Sportler verändern oft unbewusst die Ausführung ihrer Beinschläge, was zu Zeitverlust führen kann. Durch die präzise Datenerhebung identifiziert das Team solche ineffizienten Bewegungen und arbeitet gezielt daran, sie zu korrigieren. Diese Detailanalyse geht weit über das hinaus, was Trainer üblicherweise sehen können, und bietet damit eine wertvolle Grundlage für Verbesserungen.

Ken Ono nutzt Algebra, um das Schwimmen zu verbessern

Die Auswertung der gesammelten Daten erfolgt durch fortgeschrittene mathematische Verfahren wie die lineare Algebra. Ono nutzt diese Techniken, um zu berechnen, wie effizient Schwimmer ihre Kraft in die gewünschte Schwimmrichtung umsetzen. Erstaunlicherweise hat keine der bisher analysierten Personen eine Effizienz von mehr als 60 Prozent erreicht.

Diese Erkenntnisse führen zu gezielten Empfehlungen für die Athleten, um ihre Schwimmtechnik auch unter Ermüdung optimal zu gestalten. Ein konkretes Beispiel ist die Schwimmerin Paige Madden, deren Kraftausnutzung während eines Rennens zunächst abnahm, sich aber nach gezielten Anpassungen wieder verbesserte. Solche Optimierungen helfen den Schwimmern, ihre Leistungen auch in kritischen Wettkampfmomenten zu steigern und neue persönliche Bestzeiten zu erreichen.

Im Interview mit Nature erläuterte Ono, dass er und Lu offiziell als Berater für das US-Team agieren, offiziell als „Freunde und Familie“ und nicht als Teil des Trainerstabs, da die Zahl der Trainer durch die olympischen Regelungen begrenzt ist. Sie sind bei Team-Events der US-Olympiamannschaft dabei, was Ono als „kleinen, aber aufregenden Teil“ ihrer Arbeit betrachtet.

Bedeutung der Wissenschaft im Schwimmen wird zunehmen

Ono glaubt, dass sich die Art und Weise, wie Schwimmen ausgeführt wird, möglicherweise in den nächsten zehn Jahren nicht drastisch ändern wird, obwohl die Techniken und die Geschwindigkeiten sich weiter verbessern werden. Er ist der Meinung, dass die Bedeutung von Wissenschaft und Technologie im Sport weiter zunehmen wird, was sowohl für Athleten als auch für die akademische Welt neue Möglichkeiten eröffnet.

Was du dir merken solltest:

• Ken Ono revolutioniert das Schwimmen. Der Mathematiker verwendet Hochgeschwindigkeitskameras und Sensoren, um Bewegungs- und Kraftdaten der Schwimmer zu erfassen. Diese Technik erfasst präzise Kraftvektoren, die sonst unsichtbar wären.
• Ono setzt lineare Algebra ein, um die Kraftumsetzung der Schwimmer zu analysieren. Diese Methode identifiziert Verbesserungsbereiche und steigert die Effizienz im Wasser.
• Die aus der Datenanalyse gewonnenen Erkenntnisse führen zu gezielten Verbesserungen der Schwimmtechnik. Dadurch verbessern sich die Wettkampfzeiten der Athleten deutlich.

Übrigens: Forscher schlagen Alarm angesichts der Mengen an Eis, die bei den Olympischen Spielen 2024 zum Einsatz kommen. Ihre Verwendung ist medizinisch umstritten und zudem schlecht für die Umwelt. Mehr dazu erfährst du in unserem Artikel.

Bild: © Oleg Bkhambri (Voltmetro) via Wikimedia unter CC BY-SA 4.0