Datenbanken und Expertensysteme

Datenbanken haben sich seit Anfang der siebziger Jahre kontinuierlich entwickelt und sind aus der heutigen Anwendungslandschaft nicht mehr wegzudenken. Expertensysteme haben eine eher wechselvolle Geschichte, da Erwartungen und reale Möglichkeiten einander nicht immer entsprachen. Die Kombination dieser beiden Komponenten stellt ein mächtiges Werkzeug dar, das eine "intelligente" interaktive Unterstützung des Nutzers durch den Rechner ermöglicht.

Die Gewinnung von Daten

Bevor Daten in ein Datenbanksystem übernommen werden können, stellt sich die Frage wie diese im Bereich des Sports gewonnen werden. Die älteste aber noch häufig verbreitete Methode ist das Ausfüllen von vorgefertigten Formularen. Ein Trainer kann z.B. Strichlisten über gewisse Ereignisse in einem Spiel führen. Ein Formular kann aber auch direkt mit einem mobilen Computer während der Beobachtung des Wettkampfes oder des Trainings ausgefüllt werden. Die gewonnen Daten - die oft in Form von Tabellen vorliegen - können für statistische Auswertungen verwendet werden. Allerdings können diese Daten nur für sehr beschränkte Analysen über die sportliche Leistung herangezogen werden, da sie sich auf die Erfassung von Häufigkeiten beschränken. Aus einer Aufstellung der gewonnen Zweikämpfe, die Anzahl der Fouls, Eckbälle, Torschüsse und gelben Karten, wie sie oft bei einem Fußballspiel gemacht werden, kann sich ein Zuschauer ein Bild über die Stärken und Schwächen der beiden Mannschaften machen. Für einen Trainer ist es aber in vielen Fällen auch wichtig zu wissen, wie es zu bestimmten Situationen gekommen ist. Nur mit diesem zusätzlichen Wissen kann er entsprechende Trainingsakzente setzen.


Eine weitere Möglichkeit Daten zu erfassen sind spezielle Eingabemedien. Diese werden speziell bei Sportspielen eingesetzt. Dabei können mit der Maus über eine spezielle Bildschirmmaske die einzelnen Aktionen eines Spieles ausgewählt werden. Eine andere Möglichkeit bieten grafische Tabletts, wie sie im CAD-Zeichnen eingesetzt werden. Ein Vorteil dabei ist, daß der zeitliche Verlauf der Aktionen nicht verlorengeht. Die Analysen sind also nicht mehr rein auf bestimmte Häufigkeiten beschränkt. Bei den meisten Sportspielen müssen aber pro Aktion mehrere Merkmale festgehalten werden. Es ist daher kaum möglich die Datenerfassung in Echtzeit (d.h. während der Spielzeit) zu erledigen. Die Datenerfassung erfolgt deshalb zusätzlich von einer Videoaufzeichnung. Dieser Zeitaufwand vermindert die Aussicht auf eine frühe, rechtzeitige Wettkampfsteuerung (z.B. in der Halbzeit oder Auszeit). Wird die Erfassung der Daten vom Trainer übernommen, so ist die Gefahr groß, daß er sich nicht mehr richtig auf das Spiel konzentrieren kann.


Neue Technologien und immer schnellere Computer haben es möglich gemacht, daß Daten auch über die natürliche Sprache aufgenommen werden können. Solche Systeme befinden sich zum Teil schon im Praktischen Einsatz. Das Problem ist, daß man sich noch auf ein relativ kleines Vokabular beschränken muß. Zudem haben die Eigenheiten der Stimme der sprechenden Person einen Einfluß auf die Erkennungsrate des Systems. Ein großer Vorteil dieser Art der Dateneingabe ist, daß der Blick nie vom eigentlichen Geschehen abweichen muß. Es gehen also keine wichtigen Augenblicke verloren. Der Vorteil von den Sportspielen ist, daß der Wortschatz zur Beobachtung relativ klein (zwischen 20 und 200 Wörtern) gehalten werden kann. Im Tennis besteht dieser z.B. aus etwa 30 Fachbegriffen (Aussagen zur Spielsituation: Aufschlag, Angriff ...; Technik: Gerade, Slice, Topspin...; Resultat: Punkt, Weiter...). Durch diesen geringen Wortschatz kann man mit sehr hohen Erkennungsraten rechnen. Ein Beobachtungssystem mit Spracheingabe wird auf der Universität in Mainz (D) bereits praktisch eingesetzt. Bei der praktischen Durchführung konnte ein Tennisspiel in einer Zeitspanne erfaßt werden, die der Dauer des Spieles entspricht. Die Erfassung ist also deutlich schneller als bisher. Die Worterkennungsrate des Systems lag bei 96 Prozent. Allerdings muß betont werden, daß die Zeiten in denen nicht gespielt wurde (z.B. Seitenwechsel) genutzt wurden, um Eingaben vorzunehmen. Während ein Ballwechsel mit drei Schlägen nur etwa zwei bis drei Sekunden dauert, ist eine Erfassung der hierzu vorgesehenen Attribute (15 Eingaben) nicht in derselben Zeit zu bewältigen - auch nicht per Spracheingabe. Der Zeitgewinn im Vergleich zu herkömmlichen Beobachtungssystemen liegt darin, daß eine Datenerfassung parallel zur Beobachtung erfolgt. Bisher mußten sich Phasen der Beobachtung mit Phasen der Eingabe abwechseln.

In Sportarten in denen eine ausgefeilte Technik entscheidend für den Erfolg ist, werden Sensoren für die Erfassung von Daten während der Belastung eingesetzt. Es werden Meßplätze in Labors geschaffen, bei denen die anfallenden Daten sofort auf einem Bildschirm angezeigt werden. Aber auch mobile Meßplätze sind immer mehr anzutreffen. Diese haben den Vorteil, daß sie in einer realen Wettkampfumgebung eingesetzt werden können. In den Labors gibt es z.B. keinen Wind und die Körpertemperatur der Sportler ist im Normalfall höher als im Freien. Dadurch kann es zu Meßwertverfälschungen kommen. Die Herzfrequenz ist z.B. stark von der Körpertemperatur abhängig. Die Daten von den verschiedenen Sensoren (Ruderwinkel, Ruderkraft, Stemmbrettkraft, Bootsbeschleunigung und Bootsgeschwindigkeit) werden über Funk zum Computer des Trainers übermittelt. Durch die Darstellung charakteristischer Werte und Kennlinien kann der Trainer sofort Fehler erkennen und entsprechend reagieren. Zum Einsatz kommen aber nicht nur Sensoren, die Geschwindigkeiten und Kräfte an den Trainingsgeräten messen, sondern auch aus der Medizin bekannte Sensoren, welche Werte über den Menschen selbst liefern. Die Registrierung der Herzfrequenz ist schon seit Jahren ein anerkanntes Mittel zu Trainingssteuerung. Durch Elektromyografie kann z.B. die Koordination einzelner Muskeln dargestellt werden. Durch Veränderungen der Sitzposition, Kurbellänge oder ähnliches kann beim Radfahren aufgrund dieser Messungen das Ideal eines runden Tritts erreicht werden.


Eine weitere wichtige Art der Datenerfassung ist die Videoaufzeichnung. Bei schnellen Bewegungen gehen oft Details verloren. Durch Spezialausrüstung kann man schon 200-400 Bilder pro Sekunde aufnehmen und darstellen. Zeitlupen können dadurch sehr langsam abgespielt werden. Von Bedeutung ist die Archivierung von verschiedenen Videosequenzen. In einer Datenbank kann man die Position der einzelnen Sequenzen speichern. Will man eine bestimmte Stelle sehen, so steuert der Computer den Video entsprechend an. In Zukunft wird auch vermehrt die automatische Bilderkennung an Bedeutung gewinnen. Zur Zeit wird an Systemen gearbeitet, die bestimmte Objekte aus einem Videobild erkennen und verfolgen können. Gute Ergebnisse erzielt man schon heute wenn man im ersten Bild einer Szene einen charakteristischen Punkt mit der Maus auswählt. Ein spezieller Algorithmus analysiert die nähere Umgebung dieses Punktes. Dadurch kann der Punkt in weiterer Folge in den bewegten Bildern wiedergefunden werden. Zum Beispiel kann so der Körperschwerpunkt während eines Hürdenlaufs aufgezeichnet werden. Es gibt auch schon Lösungen, in denen man alle wichtigen Punkte des Bewegungsapparates auswählen kann. Der Computer generiert daraus ein Strichmännchen. Später kann der Computer aus dem Strichmännchen wieder eine komplette Figur generieren und in einer Animation präsentieren.

Datenbanken

Datenbanksysteme sind heute von zentraler Bedeutung für die elektronische Datenverarbeitung. Sie verfolgen den Zweck, Daten aus verschiedenen Teilbereichen einer Anwendung in einheitlicher Weise unter zentraler Kontrolle zu verwalten und sie den einzelnen Benutzergruppen entsprechend ihren Anforderungen zugänglich zu machen. Auch im Bereich des Sports werden Datenbanken bereits seit Anfang der siebziger Jahre erfolgreich eingesetzt.

Anfangs wurden Datenbanksysteme im Sport für die langfristige Protokollierung des sportlichen Trainings verwendet. Durch computerunterstützte Analysen der gespeicherten Daten ergaben sich erhebliche Erleichterungen für Trainer und Sportler bei der Auswertung der Trainingspläne. Aber auch bei Wettkämpfen werden die Teilnehmer in einer Datenbank registriert. Die Auswertung der Ergebnisse wird vom Computer übernommen. Durch die Weiterentwicklung der Technik ergaben sich auch neue Einsatzmöglichkeiten im Sport. Mit einer Verbindung Zwischen Text und Video über Timecode ist zum Beispiel schon die Voraussetzung für eine Multimediadatenbank erfüllt. In den letzten Jahren werden auch vermehrt verteilte Datenbanken genutzt. An dieser Stelle soll über den Einsatz von Datenbanken in den verschiedenen Bereichen des Sports nicht weiter berichtet werden, da dieser in den verschiedenen Themen dieser Arbeit ohnehin beschrieben wird.

Expertensysteme

Unter einem Expertensystem wird allgemein ein System verstanden, das auf einer sogenannten Wissensbasis operiert. Im Unterschied zu konventionellen Systemen umfaßt diese nicht nur Daten, sondern ein Expertensystem kann auch Regeln verarbeiten. Seine Regeln müssen zudem nicht logisch korrekt sein, sondern können durchaus unsicheres, unvollständiges oder heuristisches Wissen repräsentieren. Von besonderer Bedeutung ist auch die Flexibilität der Wissensbasis, die permanent Änderungen oder Ergänzungen zuläßt, ohne die Integrität des Gesamtsystems zu berühren. So kann ein Sportspiel unmittelbar nach seiner Auswertung in die Wissensbasis des Informationssystems aufgenommen werden, womit diese immer den aktuellen Stand repräsentiert.