Н.В.Абаев, М.И.Вечерский
О ПРИНЦИПАХ ПОСТРОЕНИЯ ТРЕНИНГОВЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ НА БАЗЕ КРУГОВЫХ ДВИЖЕНИЙ "ВНУТРЕННИХ" ШКОЛ У-ШУ

Моделирование экстремальных условий деятельности для отработки в этих условиях приемов и методов аутогенной тренировки и психической саморегуляции является одним из наиболее перспективных направлений в современном тренажеростроении.

Подобные системы позволяют существенно повысить эффективность адаптации человека к воздействию стрессовых факторов, прежде всего за счет того, что процесс его обучения приемам психофизиологической саморегуляции максимально приближается в этих системах к, условиям экстремальной деятельности [1].

Имитация факторов неблагоприятной или агрессивной среды, моделируемых в этих системах, способствует формированию у обучаемого более устойчивого и гибкого механизма реагирования на стрессовые ситуации по сравнению с тем, который вырабатывается посредством психорегулирующей тренировки в обычных условиях. Подобные системы позволяют тренирующемуся применять освоенные навыки психологической и соматической регуляции непосредственно в темпе экстремальной деятельности, вырабатывая в себе, развивая и тренируя способность мгновенно и спонтанно реагировать на изменение внешней среды, мобилизовать и активизировать потенциальные, резервные возможности своего организма в мгновенно возникающих и быстро меняющихся экстремальных ситуациях. Моделирование таких ситуаций способствует также развитию у тренирующегося способностей к творческому мышлению, к выработке нетривиального и адекватного решения внезапно возникающей ситуационной задачи, к разработке и осуществлению наиболее оптимальной программы действий в условиях острого дефицита времени и на основе недостаточной, неопределенной или противоречивой информации.

Таким образом, тренинговые системы, моделирующие экстремальные условия деятельности, могут и должны сыграть важную роль в интенсификации процессов психофизической подготовки человека и в повышении их эффективности, в активизации человеческого фактора и в формировании всесторонне и гармонично развитой личности, максимально полно реализующей свои творческие потенции. Разработка и внедрение таких систем в настоящее время приобретают особую актуальность в связи с необходимостью дальнейшей интенсификации научно-технического и социального развития нашей страны, обусловливающей неуклонное повышение роли человека в управлении сложными системами технического, социального и иных типов, предъявляющей все возрастающие требования к его профессиональным и психологическим качествам, к надежности и гибкости его систем жизнеобеспечения, их устойчивости к воздействию стрессовых факторов.

Практическая реализация этой сложной задачи, в свою очередь, требует решения множества задач научно-технического характера, связанных с необходимостью привлечения новейших достижений в области электроники, автоматики, робототехники и т. д. Особенно важное значение для повышения организационного уровня тренировочного процесса, его эффективности и безопасности имеет электронно-вычислительная техника, которая позволяет автоматизировать управление процессом обучения и тренировок, установить надежные и быстродействующие прямые и обратные связи между тренинговой системой и тренирующимся, координировать взаимодействие между различными функциональными элементами системы и осуществлять интегрированное воздействие на тренирующегося [2, с. 178].

Вместе с тем решение чисто технических задач отнюдь не исчерпывает всей проблемы, так как повышение эффективности психофизической подготовки человека по самой своей сути носит гуманистический характер и связано с человеческим фактором в тренировочном процессе, решающую роль в котором все-таки играют не системы технического обеспечения, а сам человек, выступающий не только как объект, но и как активный субъект процесса обучения и тренажа. В условиях непрерывного усиления роли человеческого фактора в интенсификации научно-технического, социального и культурного развития нашей страны особое значение приобретает выработка таких личностных качеств, как психологическая устойчивость, находчивость, нетривиальность реагирования на возникновение нестандартных ситуаций и т. д. Огромные масштабы перестройки и социального обновления, захватывающие все сферы жизнедеятельности нашего общества, обусловливают крупный социальный заказ на создание систем поддержки инсайтной, творческой деятельности в самых разных сферах — изобретательской деятельности, публицистике, художественном творчестве, искусстве управления сложными системами, спортивном единоборстве и др.

Необходимость подобного расширения комплексов методов и средств психофизиологической тренировки обусловлена и тем, что широко применяемые у нас и в странах Запада методики не всегда отвечают постоянно возрастающим требованиям к интенсификации человеческого фактора и имеют ограниченные возможности, особенно применительно к задачам подготовки к активно-динамическим видам практической деятельности, требующим целенаправленной и систематической регуляции не только психических, но и моторных функций. Эти методики главным образом базируются на системе аутогенной тренировки, созданной И. Шульцем, и в основном ориентируются на психофизиологическую саморегуляцию, осуществляемую в статических позах, а также на реабилитацию посредством релаксации, которая лишь на заключительных стадиях тренировочного процесса переходит в мобилизацию, что значительно ограничивает возможности их применения в условиях моторной активности человека.

В связи с этим существенный интерес приобретают изучение и внедрение традиционных китайских методов психофизической подготовки, в которых механизмы переноса навыков психофизиологической саморегуляции на сложнокоординированную моторную активность непосредственно в условиях экстремальной деятельности были разработаны значительно лучше, чем в системе Шульца, или, скажем, в индийской йоге, на основании которой и создавалась система аутогенной тренировки.

Многое из этого огромного культурно-исторического наследия сохраняет свое практическое значение и в современных условиях для разработки автоматизированных тренинговых систем, моделирующих экстремальные факторы с помощью новейших технических средств. Благоприятной предпосылкой для этого служит то, что в традиционных китайских системах психофизической подготовки широко применялся сам принцип имитации экстремальных условий для отработки в этих условиях навыков психорегулирующей тренировки, причем довольно часто применялись различные тренажерные устройства (например, приспособления типа "макивара"), иногда сводившиеся в целые тренажерные комплексы (например, в знаменитом "коридоре смерти" Шаолиньского монастыря). Соответственно методы непосредственного воздействия на психосоматическое состояние человека были уже в значительной степени адаптированы к моделируемым условиям тренировочного процесса и включали в себя специальные приемы переноса навыков психорегулирующей тренировки на условия активно-динамической деятельности человека в гуще обыденной мирской жизни, что облегчает разработку современных методик, отвечающим указанным требованиям.

В свете указанных задач особый интерес представляют такие своеобразные традиционно китайские системы психофизической подготовки к экстремальным условиям деятельности, как искусства боевого и спортивного единоборства, входящие в так называемый комплекс у-шу (досл.: "боевое искусство", "военно-прикладные искусства"). Они базировались на активно-динамических методах психофизической подготовки и уделяли большое внимание воссозданию в процессе тренировок условий и ситуаций, максимально приближенных к реальным условиям боевого поединка. Для моделирования таких ситуаций и условий наряду с обычными средствами применялись специально разработанные в этих целях приспособления и устройства, которые могут служить прообразом современных тренажерных устройств. Применявшиеся в этих условиях методики психофизиологической саморегуляции также были специально приспособлены для того, чтобы тренирующийся мог сохранять и поддерживать оптимальное психосоматическое состояние и функциональное равновесие всех систем жизнеобеспечения своего организма как в обычных, так и в экстремальных ситуациях.

Ценность опыта у-шу заключается и в том, что в процессе отработки навыков психической саморегуляции в такого рода частных ситуациях выявлялись некоторые общие закономерности поведения человека в сложных условиях жизнедеятельности и были разработаны приемы и методы общей подготовки к самым разнообразным видам практической деятельности. Наиболее важным результатом тренировок в процессе овладения тем или иным видом у-шу считалось не достижение высшего совершенства в самой технике ведения боевого поединка, как таковой, а достижение совершенства в искусстве управления самим собой, своим эмоционально-психофизиологическим и биоэнергетическим состоянием, всеми возможностями своего организма. Поэтому конкретные виды боевого искусства рассматривались не как самоцель, а лишь как средство или, точнее, как одно из средств, позволяющее овладеть этим искусством, и уровень мастерства в овладении им определялся не приемами боевого единоборства, как таковыми, а гармоничным сочетанием этих приемов с лежащими в их основе методами саморегуляции. Мастерами у-шу применялись эффективные методы совмещения освоенных учениками ранее или осваиваемых непосредственно в процессе овладения боевыми приемами навыков психофизиологической саморегуляции с моторной активностью тренирующегося, с его двигательными навыками, т. е. с сугубо физическими (гимнастическими) упражнениями или приемами боевого единоборства. В результате в каждой школе искусства боевого единоборства в процессе длительного развития и совершенствования сложился свой детально разработанный и действенный механизм переноса лежащей в ее основе системы психорегулирующей тренировки на условия сложнокоординированной деятельности. Сугубо прикладное значение этого механизма заключалось в том, что он позволял тренирующемуся осуществлять психофизиологическую саморегуляцию непосредственно в процессе ближнего боя в условиях реального или имитируемого единоборства в соответствии с его высоким темпом и напряженным ритмом, сохраняя в столь экстремальных ситуациях внутреннее спокойствие, адекватность восприятия и реагирования, четкую координацию движений и т. д. Так, известно, что среди разнообразных тренажерных устройств и приспособлений, применявшихся в Шаолиньском монастыре, были даже такие автоматизированные манекены, которые вполне могут служить прототипом для современных роботов-тренажеров.

Из двух основных направлений традиционного китайского искусства боевого единоборства — "внутреннего" и "внешнего" — особый интерес для разработки тренинговых систем, совмещающих высокую культуру движений с развитой культурой психической деятельности, представляют школы "внутреннего" направления, отличающиеся особенно изящными и гармоничными движениями, напоминающими скорее танец, чем рукопашный бой, и требующими глубокой внутренней гармонии, полного единства тела и духа. В отличие от "внешних" школ, для которых характерны резкие, быстрые и прямолинейные движения (типичный представитель этого направления — так называемая "шаолиньская школа борьбы", разновидностью которой является современное "каратэ"), в основу телесной механики "внутренних" школ был положен принцип кругового движения, определяющий всю взаимосвязанную последовательность гимнастических упражнений и боевых приемов этих школ.

Наиболее типичным представителем "внутреннего" направления является тайцзицюань, в котором все движения носят плавный, "мягкий", кругообразный характер, образуя большие и малые, полные (т. е. завершенные) или неполные круги, которые в конечном итоге должны вписываться в один большой замкнутый круг, в результате чего конечная точка траектории движения должна совпадать с начальной [3].

Принцип кругового движения носит во "внутренних" школах универсальный характер, распространяется как на оборонительные, так и на наступательные движения (атакующие), как на передвижение ног, так и на действие руками и другими частями тела. Например, в школе Багуа все передвижения осуществляются по кругообразной траектории и каждый жест, каждое движение руками и ногами, каждый переход от одного приема к другому проходят по "округлой" траектории, в конечном итоге вписывающейся в полный круг. Мастера школы Тайцзицюань также подчеркивают, что в основе всякого движения должна лежать непрерывная последовательность кругообразных движений, не имеющих каких-либо разрывов, "дыр" или "острых углов" и плавно переходящих друг в друга. Более того, считалось, что вообще любое прямолинейное движение может, в сущности, рассматриваться как круговое, поскольку всякая прямая линия на самом деле состоит из бесконечно малого количества кругов или, наоборот, является частью бесконечно большого круга с радиусом, стремящимся к бесконечности.

Во "внутренних" школах широко использовался и принцип вращательного движения туловища вокруг своей оси, создающего огромную центробежную и центростремительную силу, которую боец мог использовать либо для поражения противника, либо для отражения его атаки (применение такой силы в оборонительных целях или для поражения противника особенно характерно для тайцзицюань и багуа). Мастера тайцзицюань объясняли эффект от применения этой силы тем, что она, подобно мельничному жернову или точильному кругу, либо втягивает в свое вращение все налетающие предметы, лишая их самостоятельности и выводя из равновесия, либо отбрасывает их прочь. Они утверждали, что круговой характер движений в бою с противником сводит к минимуму его шансы на успех, так как энергия его атаки, сталкиваясь с "точильным камнем" вращающегося тела бойца, неизбежно скользит по касательной и сходит на нет или даже оборачивается против самого нападающего. Кроме того, при движении бойца по кругу противник не имеет возможности ни "засечь" исходную точку движения, ни уловить точное его направление, а потому не может вовремя уклониться или эффективно противостоять ему.

В свете вышеуказанного практический интерес представляют вопросы, связанные как с моделированием самих кругообразных движений (что очень существенно при обучении правильности воспроизведения их), так и с созданием разного рода тренировочных устройств, совмещающих в себе реализацию традиционных восточных методов психофизической подготовки с новейшими достижениями современного тренажеростроения. При этом логика рекомендуемых методов и средств должна имитировать действия обучаемого (например, глобальные передвижения его корпуса), а также движения частей его тела. Кроме того, эти средства должны по какой-либо программе запускаться от воздействия обучаемого и находиться в активном взаимодействии с ним при наличии обратной связи с обучаемым. Таким образом, оперативная обстановка может претерпевать резкие изменения, либо в зависимости от участия в работе оператора, либо независимо от него или же в результате их взаимодействия.

При реализации таких тренажерных устройств требуется решить следующий круг задач:

— создать математико-вещественную модель поведения реализуемых систем;

— решить вопросы их аппаратурно-конструктивной реализации;

— рассмотреть особенности взаимодействия системы "оператор — объект имитации" при различных режимах;

— осуществить объективизацию изменения навыков и умений операторов в зависимости от характера, сроков и специфики эксплуатации создаваемых систем.

При моделировании и реализации кругообразных движений требуемых траекторий каких-либо характерных точек тела или корпуса самого обучаемого хорошо подходят кривые циклоидального типа [3]. Данный класс кривых получил широкое применение в технике. Их разновидности и свойства подробно рассмотрены в литературе [4, 5]. Этот тип кривых представляет собой траектории точек подвижного круга, катящегося без скольжения по поверхности неподвижного круга или прямой. Их можно получить с помощью планетарного механизма и соотношением размеров его зубчатых колес.

Все названные трохоиды воспроизводит универсальный механизм, выполненный по пропорциональной схеме. Его возможности ограничены размерами зубчатых колес, входящих в зацепление. Механизм был усовершенствован: зубчатые колеса разнесены на штанге и охвачены цепной передачей, что существенно расширяет диапазон решаемых задач и повышает удобства в пользовании. По существу, данный механизм представляет собой программный манипулятор с двумя вращательными парами и жестким механическим управлением, использующий лишь один привод.

Кроме данной схемной реализации существует много схемных решений подобных "жесткопрограммируемых" устройств.

Реализация с перенастройкой на ту или иную циклоидальную кривую осуществляется путем синхронизации работы приводных двигателей, управляющим автоматом, выполненным на микропроцессорной технике. Структурная схема и алгоритм его работы даны в [6].

Таким образом, можно осуществлять имитацию кругообразных движений любой сложности и отрабатывать траектории передвижений обучаемого. При необходимости можно ввести программу движений и по высоте, т. е. ввести пространственные движения. Управление здесь может быть как жестким механическим (например, на основе кулачковых программаторов), так и гибким на основе микропроцессорной техники.

Разработка устройств в тренажерных системах, имитирующих кругообразные сложные движения, присущие "внутренним" школам у-шу, сопряжена с определенными трудностями как в плане технической реализации, так и в плане описания механики движений из-за сложности динамики реализуемых движений, что требует развитого аппарата математического моделирования [3].

Интересным представляется подход к формированию навыков обучаемого, принятый в реализации устройства для спортсменов-единоборцев, где многоярусная динамическая система мишеней в результате воздействия оператора порождает нестандартные траектории, что позволяет оператору обучаться с осуществлением обратной связи на свои действия. Механика движения мишеней чрезвычайно сложна. Эффективным методом их описания является метод свободных движений на основе импульсных уравнений Лагранжа с применением б-функций Дирака [6].

Кроме того, имеется возможность задания программного автономного движения точки подвеса и обучения оператора без взаимодействия с системой, а также и с взаимодействием с ней, когда в результате наложения относительных движений мишеней и переносного движения точки подвеса мишеней существенно усложняются.

В свете вышеуказанного в силу особого богатства набора циклоидальных кривых, например наличия точек выстоя у гипоциклоид и точек возврата у эпициклоид, и изменения их числа и характера самих кривых можно усложнить программные движения точек подвеса. Естественно, при этом вопрос об особенностях разного взаимодействия системы "оператор — объект имитации" при различных режимах организации состояния оперативной среды, а также объективизации изменения психофизических показателей обучаемого или обучаемых требует целенаправленного и глубокого комплексного подхода.

1. Абаев Н. В., Вечерский М. И., Лепехов С. Ю. Принципы построения автоматизированной системы тренажа и поддержки деятельности человека в условиях ускорения НТП // Тез. Всесоюз. науч. конф. 15–16 дек. 1987 г. — Новосибирск, 1987. — Ч. III. — С. 412–414.

2. Абаев Н. В., Вечерский М. И. Принципы моделирования парадоксального диалога в тренинговой системе с элементами искусственного интеллекта // XX науч. конф. "Общество и государство в Китае": Тез. и материалы. — М., 1988. — Ч. I.

3. Абаев Н. В., Никифоров С. О. и др. Опыт математического моделирования круговых движений на основе циклоидальных кривых в оздоровительной гимнастике у-шу // Математические проблемы экологии: Тез. докл. — Чита, 1988. — С. 116–119.

4. Никифоров С. О., Буинов А. Н. О получении сложных профилей произвольного кон-тура / Препринт Бурятского ин-та естественных наук СО АН СССР. — Улан-Удэ, 1983.

5. Никифоров С. О., Слепнев В. В., Сумкин А. Г. Выбор параметров быстродействующих шарнирных циклоидальных манипуляторов. — Улан-Удэ, 1987.

6. Никифоров С. О., Смольников Б. А., Белоколодов H. M. Анализ и синтез импульсных режимов программных движений шарнирных манипуляторов / Препринт. Бурятского ин-та естественных наук СО АН СССР. — Улан-Удэ, 1986.