Ведущая компания переопределяет то, что она на самом деле измеряет, и объясняет, почему это то, чего мы действительно хотели с самого начала.
Компания Stryd, пионер идеи измерителей мощности для бега, недавно опубликовала научный технический документ под названием «Определение мощности бега и утилита». Это может показаться странной темой для компании, которая продает счетчики мощности с 2015 года. Можно подумать, что они уже должны знать, что такое рабочая мощность и почему она полезна.
Но эти вопросы гораздо сложнее, чем вы можете подумать, и Стрид всегда откровенно признавал это. В первоначальном сообщении Outside об их запуске один соучредитель сказал, что их основной проблемой является «недостаток знаний», и выразил надежду, что первые пользователи помогут компании понять, для чего нужен ее продукт. За прошедшие с тех пор годы Стрид получил отличную молву. Пользователи, с которыми я общался, сочли это полезным. Но между положительными отзывами пользователей и общим консенсусом ученых, которые действительно изучают бег, существует явный разрыв, заключающийся в том, что «мощность бега» - принципиально бессмысленное понятие.
В этом свете новый технический документ выглядит более интересным, потому что (по крайней мере, в моем понимании) это попытка согласовать реальную полезность устройства с лежащей в основе наукой. Это требует отказа от некоторых глубоко укоренившихся представлений о том, что такое власть. Но даже если вы уже являетесь сторонником этого, попытка разобраться в неловких деталях того, что находится под капотом устройства Стрида, может убедить вас, что оно даже более полезно, чем вы думали.
Два вида власти
Мощность - это скорость, с которой вы расходуете энергию. Вы можете представить бегуна как машину, которая берет энергию из пищи и превращает ее в полезные силы, которые продвигают вас по дороге. Однако есть проблема: ни одна машина не идеальна. Вы не получаете столько энергии, сколько вкладываете. Автомобили, например, эффективны примерно на 25 процентов: если вы сожжете достаточно газа, чтобы получить 100 джоулей энергии, только около 25 джоулей пойдет на вращение колес, и большая часть остальные 75 джоулей будут выделяться в виде тепла.
В нормальных условиях эффективность мышц также составляет около 25 процентов, но она сильно варьируется в зависимости от конкретных обстоятельств. Это означает, что существует большая разница между вашим входом, который известен как метаболическая мощность и отражает количество сжигаемых вами пищевых калорий, и вашим выходом, который известен как механическая мощность и отражает, насколько сильно вы ударяете ногой о дорогу. как сильно вы размахиваете руками и так далее.
Я углубился в это различие и дебаты в статье в 2018 году и принял как должное, что мы все согласимся с тем, что бегунов и других спортсменов на выносливость больше всего интересует метаболическая мощность, которая, по сути, является оценкой в реальном времени того, насколько быстро вы сжигаете калории. Оказывается, не все согласны: «Мы не думаем, что большинство серьезных бегунов заинтересованы в калориях», - сказал мне инженер из компании Garmin, у которой есть собственное приложение «Мощность бега», когда я писал очередную статью о мощности бега.
Я согласен с тем, что бегуны мало говорят о калориях. Но я думаю, что это в основном вопрос терминологии. Если вы пойдете в лабораторию и используете сложное оборудование для измерения VO2max, вы в основном измеряете калории. Вас интересует только потребление кислорода, потому что оно является хорошим показателем того, насколько быстро вы сжигаете аэробную энергию. И если вы используете эти причудливые лабораторные данные для определения частоты пульса, которая позволит вам бегать с порогом лактата, вы снова будете использовать частоту пульса как показатель энергии, т. Е. калорийность потребления. И я бы даже сказал, что если вы откажетесь от всех технологий и просто начнете бегать на ощупь, пытаясь оценить свой темп, чтобы преодолеть предписанное расстояние как можно быстрее, вы полагаетесь на свое восприятие усилий как показатель того, насколько быстро вы сжигаете калории.
Велоспорт против бега
В мире велоспорта никто не связывает себя узлами по этому поводу. Сила - это сила, и она считается золотым стандартом для эффективного управления ритмом. Причина этого в том, что при езде на велосипеде механическая и метаболическая мощность почти идеально соотносятся. Если ваш измеритель мощности обнаруживает, что вы нажимаете на педали на 15 процентов сильнее, это означает, что вы сжигаете калории на 15 процентов быстрее. Число на дисплее - это механическая мощность, но людей волнует то, что оно говорит вам, что происходит с вашей метаболической мощностью.
Бег, к сожалению, совсем другое дело. В официальном документе Стрида, написанном штатным ученым Кристиной Снайдер при участии внешних научных консультантов Шалаи Кипп и Воутер Хугкамер, определены три причины, по которым механическая и метаболическая сила не имеют постоянной взаимосвязи при беге. Во-первых, движения ваших конечностей гораздо более изменчивы, чем при езде на велосипеде, а это означает, что эффективность мышц также меняется в большей степени. Во-вторых, каждый удар ногой требует, чтобы вы поглощали силы, а не производили их, но вы все равно тратите метаболическую энергию на смягчение этих приземлений. И в-третьих, вы накапливаете, а затем перерабатываете энергию в своих пружинных сухожилиях с каждым шагом, повышая вашу механическую мощность без каких-либо метаболических затрат.
Все это не имеет значения, если вы когда-либо бегали только на гладкой, ровной беговой дорожке. Взаимосвязь между механической и метаболической мощью было бы трудно вычислить, но никого не волнует точное соотношение, пока две силы движутся синхронно. Проблема в том, что как только вы сойдете с беговой дорожки в реальный мир, отношения меняются. Например, когда вы поднимаетесь в гору, ваш шаг становится менее упругим, и в результате вы получаете меньше свободной энергии от сухожилий.
Снайдер по электронной почте дал мне несколько иллюстративных цифр, основанных на недавней статье в журнале известной группы биомехаников в Италии. Когда вы переходите с ровной поверхности на 10-процентный подъем в гору, ваша эффективность падает примерно с 60 до 50 процентов. При более крутом градиенте в 20 процентов эффективность падает еще больше до 40 процентов. (Не зацикливайтесь на точных цифрах, которые зависят от того, какие части тела вы включаете в расчет.)
На практике это означает, что попытки поддерживать постоянную механическую мощность при подъеме на холмы были бы нелепым подходом к стимуляции. Если вы едете на 200 механических ваттах, эффективность 60 процентов означает, что вы сжигаете 333 метаболических ватта. Когда вы поднимаетесь на 10 процентов, поддержание тех же 200 механических ватт теперь требует 400 метаболических ватт. Вы работаете примерно на 20 процентов больше, хотя измеритель показывает, что ваша механическая выходная мощность постоянна! Имея это в виду, я не понимаю, как какая-либо из нескольких компаний, предлагающих счетчики мощности или приложения, может утверждать, что механическая мощность сама по себе является полезным показателем.
Чего действительно хотят бегуны
Это реальность, которую Стрид официально признает. Их устройство отображает показания, похожие на механическую мощность, рассчитанные с помощью связки акселерометров, гироскопов, барометра, датчика ветра и других датчиков, упакованных в подставку для ног. Но алгоритм специально разработан для поддержания постоянной связи между числом на экране и вашей метаболической мощностью. В приведенном выше примере, если вы поддерживаете 200 Вт на устройстве Stryd, вы фактически получаете 166 механических ватт, что соответствует 333 метаболическим ваттам. Поддержание постоянной мощности на Stryd равносильно поддержанию постоянной метаболической мощности и изменению механической мощности.
В официальном документе Снайдер и ее коллеги вводят более тонкую терминологию. Они объясняют, что на самом деле Стрид стремится обеспечить измерение мгновенной метаболической потребности, а не метаболической мощности.
Для сравнения: одна из ключевых проблем с частотой сердечных сокращений заключается в том, что она не мгновенно реагирует на изменения метаболических требований. Когда вы начинаете подниматься на холм, ваши мышцы сразу начинают потреблять больше энергии, но частота пульса увеличивается медленнее, так как системы контроля тела реагируют на это изменение. Это означает, что ваши мышцы временно не получают достаточно кислорода для удовлетворения своих потребностей с помощью аэробной энергии, поэтому они заполняют пробел анаэробной энергией. Если вы бежите в гору, пытаясь сохранить постоянную частоту сердечных сокращений, вы разгонитесь по первому участку и замедлитесь только после того, как ваша отстающая частота сердечных сокращений, наконец, будет соответствовать новым требованиям.
Даже в модной лаборатории, измеряющей вашу метаболическую мощность с помощью прибора VO2, вы столкнетесь с той же проблемой. Ваше потребление кислорода не реагирует мгновенно на изменения, как крутой подъем. Таким образом, Stryd стремится добиться большего, чем машина VO2: он оценивает, сколько метаболической энергии потребляют ваши мышцы в реальном времени (метаболическая потребность), а не сколько энергии доставляет ваша аэробная система, таким образом объединяя вклады аэробной и анаэробной энергии. В этом смысле Стрид не просто имитирует то, что вы можете делать в лаборатории; он делает что-то новое и необычное - и, если вы верите данным, лучше.
Это открывает некоторые интригующие возможности, даже помимо возможности доверять силе для стимуляции, когда вы поднимаетесь на холм. Ранее в этом месяце я написал статью о непрекращающихся спорах о том, что мы подразумеваем под термином «порог». Один из выводов заключался в том, что наиболее подходящим пороговым определением для спортсменов на выносливость является то, что называется критической силой, которая определяет границу между метаболически устойчивыми и неустойчивыми усилиями. Критическая сила - это удивительно точный показатель результативности в гонках на выносливость: например, лучшие спортсмены, как правило, бегают марафоны с примерно 96 процентами критической мощности.
Для определения критического порога мощности не обязательно нужен измеритель мощности. В исследовании, опубликованном ранее в этом году, использовались данные о тренировках Strava для оценки критической скорости, то есть скорости, соответствующей критической мощности в нормальных условиях, для 25 000 бегунов. Но «в нормальных условиях» - это загвоздка. Этот подход работает лучше всего, если все данные о тренировках собираются в безветренные дни на ровной гладкой дороге и ваша цель гонки проходит в одинаковых условиях. Если эти условия не выполняются (а на самом деле они никогда не выполняются), вы предпочтете использовать метрику, которая корректирует такие параметры, как ветер, поверхность и градиент. Stryd делает это, и он автоматически оценивает критическую мощность для вас на основе данных ваших тренировок.
Что на экране
Остается один вопрос без ответа. Число на экране Stryd на самом деле не является механической мощностью. Это также не метаболическая потребность, хотя она пропорциональна ей. Так имеет ли он какое-то внутреннее значение, кроме как косвенный показатель метаболической потребности? Я много раз ходил по этому поводу со Снайдером, и каждый раз ей приходилось консультироваться с командой Стрида, чтобы не разглашать конфиденциальную информацию.
Наиболее близким к тому, что я подозреваю, является настоящий ответ: «Используемый коэффициент масштабирования явно не произвольный. Он был выбран для обеспечения согласованности между значениями выходной мощности для разных видов деятельности ». Я прочитал это как желание иметь измеритель мощности с числом, которое имеет смысл для велосипедистов, у которых уже есть сильная интуиция относительно того, какую мощность вы можете рассчитывать поддерживать, скажем, в течение часа. Если вы продадите устройство, которое просто отображает метаболические ватты, это вызовет всевозможные когнитивные диссонансы у людей, которые знали, что могут выдержать 250 ватт в течение часа езды на велосипеде, но внезапно пытались поддерживать 1000 ватт в течение часа бега.
Я не думаю, что команда Stryd сидела и разговаривала об этом, когда разрабатывала устройство. Как показывает статья 2015 года, о которой я упоминал вверху, они выясняли все по ходу дела. Число на экране, вероятно, действительно соответствует определенной части механической мощности, рассчитанной определенным образом в определенных условиях. Компании требуется определенное мужество, чтобы сказать: «Забудьте о цифрах. Номер не важен. Важно то, что он представляет ». Но я считаю, что это правильный выбор.