20240215：カーリング・戦術・心理・身体能力

カーリングはターゲットを絞ったウィンター スポーツであり、その起源は 1530 年のスコットランドにまで遡ります 。現在、この現代的なゲームは屋内の 42 メートルの小石の氷面で花崗岩を使ってプレイされており、そのルールと地理的な人気はますます進歩しており、レクリエーション レベルとプロ レベルの両方でプレイされています 。女子、男子、混合ダブルス、混合車いす部門を備えたオリンピックおよびパラリンピック競技へと発展しました 。このスポーツの伝統的なバージョンは、各チーム 4 人のプレーヤーで構成される 2 つのチームで構成され、各チームがエンドごとに 8 つの石を投げます。最後の最後の石を投げるアドバンテージのあるチームが「ハンマー」を持っています。「ハンマー」を持っていることで、勝利を収める可能性が潜在的に高まります。投げ手が相手のストーンをノックアウトするか、相手のストーンをセンターピンの近くに配置できるため、この値は増加します。各チームメンバーは、相手チームと交互に端ごとに 2 つの連続した石を投げ、近くのホッグラインで石をリリースすることで、ハックから遠くの家まで石を移動させます 。直線速度と角速度で投げられた石は、ハンドルに加えられる回転に応じてシート上で横方向にカールしながら氷の上を移動します。投げていないチームメンバーはスイーパーとして行動し、岩の動きに影響を与えようとして岩の前を払いのけます。最終的に勝利したチームは、各エンドの終了時にセンター ピンに最も近いストーンを配置することでポイントを獲得し、最も近い相手のストーンよりもピンに近いハウスに置かれたストーンごとに追加ポイントを獲得します。目標は、最終エンド  後に最も多くのポイントを獲得することです。

一般に「氷上のチェス」として知られるこのスポーツは、スキルと伝統が組み合わさったもので、独特の身体的要求が伴います 。これには、戦略と戦術、デリバリーの生体力学、徹底的なテクニック、感情のコントロール、チームの結束力など、多くの変数が含まれます。このスポーツは、氷の状態、ストーンの初速、ターゲットのストーンを飛ばす能力、ストーンの回転数などによって大きく変わります。さらに、さまざまな速度と位置でブラッシングするスイーパーの影響により、ストーンの軌道にばらつきが存在します 。技術の進歩によりゲームは常に進化しており、競技と運動能力の進歩を可能にするために、科学的データと現場での経験がゲームの各変数に関する知識を蓄積する上で重要な役割を果たしています 。このスポーツには、カーリングのロックの動きとスコアボードの結果を決定する多くの量的変数があります。したがって、この公開されたデータを検討して要約することが重要であると考えられました。調査を通じて、このスポーツに関して行われたすべての定量的研究を調査するための包括的なスコープレビューは現在存在しません。このスコーピングレビューの目的は、
(1) この分野における現在の知識の深さを理解するために、この分野で行われたすべての定量的研究を検討すること、
(2) カーリングに関する理解のギャップを確立することです。
(3) カーリングというスポーツにおける将来の研究の方向性を決定し、プレーを最適化する方法についてアスリート、コーチ、研究者に情報を提供する。

カールのメカニズム・岩盤変位の物理学

27 件の研究が、小石の多い氷の表面上の花崗岩のカール現象を取り上げました。これらの研究の主な焦点は、理論的メカニズムとその数学的モデルを通じて、カーリングロックの物理学に基づいた挙動を理解することでした。
観察されたカーリングロックのカールの原因となるメカニズムとして、数多くの物理理論が導入されました。これらの研究のうち 6 件は、滑り石に作用する摩擦力の前後および左右の非対称分布に基づく非対称モデルに従って石の横方向の変位を評価しました。いくつかの追加研究では、横方向のカールを説明するために同じ前後非対称メカニズムを共有する隣接するモデルについて議論しました:
(i) 「蒸発摩耗モデル」。これは、小石の蒸発がランニングバンドの前部の摩擦係数の低下の原因であると考えています。
(ii) 氷の破片や破片が摩擦係数を減少させる効果に従ってカールを説明する「除雪車モデル」
(iii) 「圧力差モデル」。その信頼性の低さを裏付ける統計的証拠を持つ唯一のモデル 。
（ⅳ）前後非対称モデルとしては、石の回転により摩擦熱により生じた薄い水の膜を引きずり、前走行バンドの摩擦係数を下げる「水層モデル」がある。
4 つの研究で「スクラッチガイド モデル」が説明されています。この理論的枠組みは、先行する石の先頭および後続のランニングバンドによって生成されるクロススクラッチの角度に比例する、後続の石の横方向の変位に焦点を当てています。いくつかの研究では、個々の氷の小石を中心とした一連のピボットとそれに続く滑りとして横方向の変位を説明する「ピボット・スライド・モデル」を導入しました。最後に、混合潤滑の要因を説明する2 つの研究で「分割摩擦/粒状モデル」が評価されました。

上記の理論を説明および検証するために使用される数値モデルは、研究全体にわたって検討されました。以下を記述および予測するための数学方程式が提示されました。
（１） カーリング ストーンの動的動きと軌道。
（２）投石の線速度と角速度との関係。
（３）ストーンの長手方向および回転方向の減速度
（４） ストーンの運動エネルギー
（ ５）ストーンの並進速度および回転速度
（６）乾湿摩擦によるトルク
（７）摩擦係数と投石に作用する力の関数(
（８）氷床の表面形状および十字傷。
（９）個々の氷の小石と石の走行帯との間の相互作用を考慮した場合の氷の摩擦の熱力学的分析。
実行された 2 つの著名な数学的分析は、(1) 数値積分 、および (2) 数値微分 です。

カールメカニズムに対するスイープの影響

カーリングにおけるスイープの影響のみを調査した 12 件の研究。これらの研究の中で、関心のある変数には次のものが含まれます。
(1) 動作実行中の筋肉の活動と出力の単独および併用
( 2) 男女間の脳卒中率の比較。
(3) 掃引による石の変位の変化率。
( 4) ほうきの加速度対力生成が石の軌道と熱伝達に及ぼす影響
( 5) 定量的な掃引効果を測定するための機器の開発。
（６）異なるほうきの頭の材料を比較する際に、氷表面の地形と熱力学を観察する。
（７）様々な掃除の場合（例えば、掃除を開始する理想的な時期）を評価する。

スイープの 2 つの条件付き理論が研究全体で評価されました。
(1) 熱機械理論。スイープ ストロークの速度、適用される下向きの力、および摩擦係数に影響を与えるスイープ パターンの変数を概説します_
(2) スイープのスクラッチメカニズム、スイープによる氷の地形効果の測定。氷の表面に対するブラシヘッドの効果、傷の深さの変化、石の軌道の方向操作を評価します 。

これらの研究のうち 4 件では、スイープ エルゴメータを使用して、スイープ中に 2 つの軸に沿って力の測定と加速度のデータを収集したと報告しています 。他には、ほうきに取り付けられた慣性測定ユニット (IMU) センサーなどの装置を使用して、カーリングストーンの機械的動きだけでなく掃き掃除活動の運動学や頻度を測定したり 、筋肉活動の筋電図検査 、視覚データを収集するためのカメラ、およびブラシヘッド接触後の氷の表面プロファイルを評価するための非接触光学プロファイラーおよび光学顕微鏡。

カーリングデリバリーの仕組み

カーリングの送達メカニズムは8 つの研究の主要なテーマでした。柔軟性、バランス、体幹の強さの実現変数が 2 つの研究で評価されました。この分析は、optotrak certus デバイス (Northern Digital Instruments、ウォータールー、オンタリオ州) とカーリング特有のバランス テストを介して行われました。生体力学的力分析は、扁平足とつま先の滑りの間で比較され、つま先の滑りは扁平足の滑りよりも大きなモーメントアームを生成しました 。
これらの研究のうち 3 つは、運動段階に応じて送達変数を評価しました。
スライドの段階（つまり、セットアップ、プルバック、リリース、リリース後）を、注意力の要求、体幹、股関節、膝の動きの間の運動学的相関、および送達の方向の正確さの観点から比較しました。

2 つの研究では、力の生成と重量制御について、
(1) シートのさまざまなセグメントにわたる岩の移動のタイミングを、配送中に生成されるキック速度に変換することを理解するためのデータを収集することによって検討しました 。
(2) バックスイングによる位置エネルギーの増加、ハック時のスタンスレッグからのプッシュオフの増加、より大きなストーン速度を生成するための早期のロックリリースなど、デリバリー全体を通して力を生成する方法 。
エリートカーラーとサブエリートカーラーの比較は、デリバリー運動学の実行と効率 、動きの質 (柔軟性とバランス) 、デリバリーのキック速度を推定するためのタイミング間隔 に関する 4 つの研究で行われました。股関節ゴニオメーター測定を使用した柔軟性と股関節の動きを男女間で比較しました。

カーリングにおけるテクノロジーと人工知能の統合

21 件の研究が、カーリング スポーツ内で開発および実装された技術的/人工知能デバイスを評価しました。このうち 38% ( n  = 8)は、カーリングの多面的な側面にわたるロボットマシンの設計と実装を研究しました。人工知能 (AI) カーリング ロボットのうち、製造された機能には、精度と投球精度をテストするための投球制御、AI ベースの戦略シミュレーター、カーリング フィールドとストーンの構成/軌道を認識するためのビジョン テクノロジー、およびカーリングのパス計画戦略を提供するための掃除システムが含まれます。スイープ。人工エージェントには、トラクション コントロールのための自動運転と摩擦フィードバックが装備されていました。カーリングの試合を調整した研究では、AI マシンが人間のマシンを上回り、勝利記録を樹立しました。他のデバイスは、上半身の運動学とリリース速度の筋骨格分析を監視し、カーリング戦略を比較するためのフレームワークとして使用されるデジタル カーリング システムも監視しました。赤外線カメラ、カーリングストーンランチャーのプロトタイプ、スマートグラスなど、4 つの研究で得られた人工インフラが、リアルタイムの位置測定とカーリングストーンの軌道挙動を監視する能力に関して評価されました。
戦略的なカーリングの結果の統計分析と予測は、11 件の研究で AI アルゴリズムを介して測定されました。3 つの研究では、デジタル スコアブック システム、インテリジェント カーリング エリシテーター (iCE) (北見工業大学、北見、日本) を介したカーリング情報学を開発しました。3 つの研究は、モンテカルロ木探索とカーネル回帰アルゴリズムを使用した、連続アクション空間からのカーリング戦略のニューラル ネットワーキングに焦点を当てています。研究のうち 3 つは深層強化学習フレームワークを実装しました。2 つの研究では、マルコフ プロセスを介して連続アクション空間を評価しました。単一の研究では、ジリツ君プログラミングによる最適なショット選択のゲームツリー検索 と、ターンベースのカーリング戦略を計算するサーバー システム「デジタル カーリング」 が実装されました。

戦略的・戦術的要因

11の研究では、勝利を収めるためのスポーツの重要性の概念に基づいて、スポーツの戦略的/戦術的要素が検討されました。4 つの研究では、後述する AI プログラム iCE を使用してゲーム情報を評価しました。カーリング情報学の新しい分野におけるポータブルデジタルスコアブックシステムで、ショットの精度の違いと試合スコアの相関関係を確立するためにカーリングの戦術と戦略を効果的に分析します。
5 つの研究で「ハンマー」シナリオを評価し、戦術的な決定についての洞察を提供しました。ゲームの結果に対する「ハンマー」の重要性は、
(1) ドロネー三角測量およびサンプリング アルゴリズムを使用して、連続アクション空間による低次元の最適化問題として「ハンマー」ショットをモデル化することによって検討されました。
（２）エンドごとの最初の石または最後の石の所有に関する統計にバイナリロジスティック回帰を適用する。
(3) 「ハンマー」を使って 1 勝するか、打たないで 1 敗するかのシナリオを評価し、ブランクにするか 1 点を獲得するか。
2 つの研究では、デジタル カーリングを介してカーリング戦略の不確実性を評価しました。ニューラル・フィクティシャス・セルフプレイ（NFSP）法、カーネル回帰-UCT、ジリツ君などのAIベースのプログラムを取得し、エンド終了時の予想スコア分布から戦略的な学習方法を提案する。

カーリングの心理的側面

7 件の研究は、カーリングというスポーツにおける心理的決定要因と結果に焦点を当てています。カーリング（車椅子）アスリートの心理的スキルのトレーニングは、これらの研究の 71% ( n  = 5) を占めていました。カーリングと車椅子カーリングの人口統計全体で、完璧主義、コミュニケーション、プレッシャー、自己管理、不安、興奮、対人関係などの心理的変数が、試合のパフォーマンスに及ぼす影響に従って研究されました 。心理状態を最適化するために導入されたトレーニング手法には、ショットメイク能力とゲーム戦略を向上させる方法として、ルーチントレーニング、注意集中トレーニング、ライティング練習トレーニング、関係トレーニング、自制トレーニング、ポジティブセルフトークトレーニング、および一般的なイメージ介入が含まれます。_
2 つの研究では、他の人口統計 (つまり、高齢者とコーチ) に関する心理的パフォーマンスに取り組んでいます。どちらの研究でも、分析の際に回帰モデルが生成されました。カーリング内の心理的状況は、コーチングの行動と信念の変数として心理的スキルのトレーニングを使用して評価されました 。
このカーリングの背景は、高齢者の機能性、バランスの取れた自信、老化に対する認識などの精神物理的特性を改善するためのツール/余暇活動としても評価されました 。

傷害の分析

2 つの研究では、カーリング関連の損傷のみを扱っており、このサブトピックは二次的な所見として扱われています。両者とも、人口統計、損傷部位、損傷の種類、カーリング特有の悪化した状態に関する情報を評価するための報告方法を習得しました。カーリングは冬季オリンピックのスポーツと比べて安全なウィンタースポーツであると結論付けられています

カーリングのトレーニングと能力の評価

最後の二次的発見サブトピックは、カーリング能力とトレーニング戦術を評価しました。2 つの研究が評価されました。カーリング能力の主な評価は、氷上の技術的、戦略的、およびショットメイクのスキルでした。これは、ストーンをターゲットに正確に届ける熟練度、さまざまなタイプのショットで望ましいショット結果を生み出す熟練度、および多肢選択戦略テストで構成されています。カーリング能力の二次評価は、カーラーの筋持久力、体幹の強さ、有酸素能力、柔軟性を測定し、生理学的検査と氷上のパフォーマンスを関連付けることにより、氷外での運動能力によって決定されました。
文献調査が完了する前に発表された研究では、スウィーピングとデリバリーの仕組みを除いて、カーリングというスポーツにおける性差についてまったく考慮されていませんでした。

カーリングというスポーツに存在する量的変数に関する文献をレビューすることを目的としました。それは私たちの研究の疑問に答え、考案された変数ごとにスポーツに存在する現在の知識を示し、将来の研究への糸口を提供します。このレビューは、ゲームのメカニズムをより包括的に理解するのに役立つだけでなく、アスリートのゲームプレイを最適化するために適用されている最新のゲーム技術の理解を大幅に深めます。近年、カーリングの範囲内で多くの研究が生み出されており、研究は世界中で行われています。現在検討されている一連の文献により、石のカール軌道とスイープの最適なダイナミクスの根底にあるさまざまなメカニズムが明らかになりました。含まれている研究について提案されているさまざまな説明は、ゲームの複雑な物理学を実証するにはより厳密な研究が必要であることを証明しています。このレビューは、カーリング配信の生体力学、車椅子カーリング、心理的および戦略的変数、および技術とツールの変数に関するさらなる評価の推進力を提供します。