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Lévy Flight:足球队似乎在没有意识到的情况下遵循特定的数学规则

  • 2025-03-13
  • Kemberly

一项关于足球队(或者,使用正确的术语,“足球队”)的新研究发现,球队的表现就像一个人一样,并且遵循类似于信天翁寻找食物或湍流流体中的颗粒的运动模式。

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这里有很多东西需要解压。来自日本冲绳科学技术学院 (OIST) 的团队对 Lévy 保送以及它们是否适用于足球比赛感兴趣。莱维步行或莱维飞行是对物体(或在本例中为足球运动员)路径的数学描述,其特征是一组短步,中间突然有更长的步。

“Lévy 游走是一种随机游走,其关键特征是步长分布是从无标度(幂律)分布中得出的,”该团队在论文中解释道。 “表现出 Lévy 行走动力学的粒子表现出超扩散行为,其扩散速度比。由此产生的轨迹具有分形特性,短步簇散布着更长的冲刺。”

从微观到动物,许多奇怪的系统中都可以看到这种行走现象。

“在细胞内运输过程中细胞内运作的分子机制中,在大脑内 T 细胞的运动模式中,在 DNA 中,在一些软体动物、昆虫、鱼类、鸟类和哺乳动物中,在孢子和种子的空中飞行中,以及在一些动物群体的集体运动中,都可以看到它们的身影。”审查关于该主题的解释。 “莱维步道在遗迹化石 (ichnofossils) 中也很明显,这是约 252-6600 万年前占据古代海床的生物留下的足迹的保存形式。”

虽然没有人真正确定是什么导致各种系统在它们出现的所有区域进行这些行走,但它们似乎确实是有利的。例如,它可以为生物体提供寻找食物等资源的最佳策略,平衡利用附近的资源(短步骤集群)和探索更远的潜在新资源(长步骤)。

“足球是一项资源稀缺的运动:为了获胜,一支球队需要控球,而比赛中只有一个球,”该研究的资深作者、OIST 具身认知科学部门负责人汤姆·弗罗斯教授在一份报告中说道。陈述。

“因此,对于个别球员来说,以平衡探索和利用的方式移动是有意义的,确保他们不会在同一个地方停留太久,同时增加他们在每个点上拿球的机会。我们发现团队作为一个整体的行为方式完全相同。”

当然,当他们积极寻找球时,可以看到莱维的走球。奇怪的是,进一步的分析表明,该团队的行为似乎就像一个单独的实体。

“我们通过统计测试发现,球员在寻找球时表现出莱维行走——就像动物觅食一样。一旦他们拿到球,他们就偏离了莱维行走,这可能是由于与球互动的限制,”第一作者、该单元的博士生伊万·什普罗夫补充道。 “我们在球队的质心(所有球员的平均位置)中看到了相同的行为,这表明球队在寻求控球权时充当个体代理人。”

在不相关的 YouTube 视频中跟踪玩家的动作。

该分析着眼于日本球队联赛、J联赛,并跟踪每个球员的位置,精确到厘米,以及他们(以及球队的平均位置)与球的距离。他们发现,表现出更明显的莱维走步的球员更接近球队的平均位置和球本身。

什普罗夫补充道:“虽然我们不能断定莱维走步是优秀足球运动员的标志,但它确实表明,表现出强烈的莱维走步动作的球员更加活跃,通常更接近球,对球队的活力做出了更好的贡献。”

尽管这些团队的行为看起来就像觅食的动物,或者湍流液体中的颗粒,但该团队强调,足球运动员的行为比这更复杂。然而,有趣的是,它们似乎遵循这种模式,而不是有意识地遵循这种特定的数学规则。

“一个团队总结道:“团队是一个有目标的实体,并且可以通过在比赛期间和训练过程之前修改其行为来实现目标。因此,‘团队自我’为优化其表现而采用的移动策略与经历类似环境压力的个人‘自我’所采用的移动策略具有相同的统计特性,这一点也就不足为奇了。”

该研究发表在期刊上复杂。

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