专利名称：用于提高性能的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种用于提高性能的方法和设备。
背景技术：
训练方法或者程序用于提高在各种努力中的性能，他们可以是个人带有器械的运动努力(例如投掷、举重等)，或者也可以是个人没有器械的运动努力(例如奔跑、跳高、游泳等)、团体运动努力(例如棒球、足球等)、智力努力(例如IQ测试、记忆恢复、智力计算、小游戏等)、或者情绪努力(例如表演、展示、竞赛等)。一般地，个人通过进行固定距离或者固定数量项目而训练。例如，游泳者可游100米，或者奔跑者可跑一英里，或者举重者可仰卧举重250磅，或者计算者可计算100个运算，或者展示者面对逆境固定时间而保持最好的精神状态。个人重复固定距离或者数量，并试图改善需要行进固定距离或者完成固定量智力计算或者在身体和/或智力活动中完成情绪状态的时间。
发明内容
本发明提供一种基于连续变量(例如距离、时间长度、重量梯度等)而不是基于离散变量(例如固定分数、固定重复次数等)的训练方法。训练个体以对于经常地被挑战的连续变量长度产生一定水平的性能(例如能量、推力、智力任务、速度等)，其中的连续变量(实际上可以是离散的，因而是不固定的)例如为时间。逐渐地，对于例如奔跑和游泳的活动，个体在连续变量如时间有改进的期间能够产生相同水平的性能，或者对于例如重复举重的活动，个体能够在休息时间较短的情况下产生相同水平的性能，或者对于同一项活动例如计算一定数量的数学运算，个体能够在较短时间内完成。最终，该提高性能的新方法采用的原理是要训练的特征或者变量最优地连续被挑战。该原理被称为“Raniere最大效率原理TM”或者“Raniere法则TM”。例如，对于奔跑者来说，如果你提高性能的目标是奔跑更长的距离，则你连续挑战距离(例如，试图击败最后、最长的奔跑距离)。类似地，如果你提高性能的目标为较高的速度，则你连续挑战速度(例如在踏步机上)。于是，如果你提高性能的目标为在距离上的速度(即对于一定长度时间的速度)，则你连续挑战在一定速度的持续时间(例如在踏步机上)。
本发明第一方面提供一种方法，该方法包括确定主体对于给定活动的性能是否可训练的；对于至少一个参数确定主体的效率点；以及把主体施加到效率点或者其附近，直到相对于至少一个参数出现无效率状态或者疲惫发生。
本发明的第二方面提供一种方法，该方法包括进行涉及至少一个连续变量的测量，相对于该变量，主体可保持在适应状态，以及训练该主体，从而该至少一个连续变量的测量值改变。
本发明的第三方面提供一种方法，该方法包括提供性能系统；启动该性能系统；记录该性能系统的至少一个参数；测量主体的至少一个参数；通过改变性能系统的至少一个参数直到该主体的至少一个参数的变化明显超过给定公差函数，从而确定至少一个效率点参数；以及在效率点或者在其附近训练主体，从而主体能够维持该效率点的持续时间改变。
本发明的第四方面提供一种设备，该设备包括性能系统；至少一个传感器，该传感器用于测量通过性能系统训练或者测量的主体的至少一个参数；以及控制系统，该系统用于控制性能系统的至少一个参数，并用于从该至少一个传感器中获取该测量的主体的至少一个参数。
从以下发明优选实施例的更具体描述中，发明的上述和其他特征和优点将更显而易见
从发明特定实施例的详细描述中，本发明的特征将得到最好地理解，其中这些实施例为了说明的目的而选择，并在附图中示出。
图1示出了在本发明范围内的专用运动(奔跑)性能系统的透视图；图2A示出了在本发明范围内身体参数与该性能系统(踏车)的速度参数关系的近似图像；图2B示出了在本发明范围内周转率与该性能系统(踏车)的速度参数关系的近似图像；图3示出了在本发明范围内的在给定速度下身体参数与持续时间关系的图像；图4示出了在本发明范围内的、对于与奔跑相关的特定实施例、确定有效速度点的示意图；图5示出了在本发明范围内的、对于与奔跑相关的特定实施例、确定持续时间的示意图，其中奔跑者保持在适应状态；以及图6示出了通过根据本发明方法和设备采用的性能系统的一般视图。
发明的详细描述尽管图中示出并详细描述了本发明的某些特定实施例，但需要理解的是，在不脱离附加权利要求书范围情况下，可进行归纳以及各种变化和改型。本发明的范围决不受构成部件的数量、材料、形状以及相对布置等限制。在附图中详细示出了本发明的一些特征。在所有附图中，相同参考数字代表相同元件。尽管附图用于示出本发明的实施例，但这些附图不必按比例绘出。
以下是用于本发明的定义。
计算机直接或者间接执行算术操作和/或数字比较的任何设备；变量可假定或者实际上随着时间变化的任何可测量的数量、品质或特性；主体任何具有至少一个可测量数量、品质或特性的物体；特征与特定主体有关的可测量数量、品质或特性；参数用作参照的任何特征；性能在特定发生条件下作用在主体上测量结果活动任何可衍生出性能的东西；训练用于影响性能的刺激物；以及可训练的通过训练而被影响。
图6为本发明的方法和设备采用的整个系统的大致示意图。主体18与系统10交互作用。该系统10可变化地称为训练系统、测量系统或者性能系统。在主体18和训练系统10之间存在着交互作用或者通信3。主体18向训练系统10发送至少一个参数34。测量该至少一个参数34。作为应答，训练系统10把系统参数4返回给主体18。该系统参数4被控制。训练系统10既具有输入7也具有输出6。主体18仅需要是任何可训练个体。可训练主体18的例子为以某些方式既可响应也可测量外部环境对其的作用的个体；同时，主体18具有保持这些外部环境作用累积存储的一些能力。这样，主体18可以是单独的人、例如奔跑队的一队人或者一组人、动物、一组动物、细胞自动机(cellular automata)、一组细胞自动机、病毒程序、微生物培养物、微生物、植物、一块材料、计算机程序和数据等。
图1示出了本发明的一个特定性能系统10的透视图，在该情况中，本发明用于奔跑。该性能系统10包括踏车设备12和控制系统14。可选择的是，该性能系统10，除其他东西以外，可以是踏步机、自行车、静止自行车、游泳池、举重设备、其他有氧锻炼设备或者例如计算机学习系统、情绪激发系统、智力性能系统的情绪或者智力开发设备以及生物反馈机等。该踏步设备包括主体18可在上面奔跑的带条16。该踏车12也可包括安装在踏车12的支撑件22上的交互装置20。该控制系统14，除其他东西以外，可包括计算机24、数据获取系统26、存储装置28、显示装置32和输出端口30。主体18的至少一个身体、情绪或者智力参数34通过至少一个传感器36收集。该至少一个身体、情绪或者智力参数34可包括任何适当的测量结果(例如，奔跑周转率(running turnover rate)、跨步长度、跨步冲击力、肌肉收缩速度、肌肉收缩状况、肌肉收缩强度、体温、散发热量、血压心率、心跳强度、呼吸速率(respiration rate)、VO2、排汗率(perspiration rate)、代谢率、血流、呼吸率(breathing rate)、呼吸长度、呼吸能力、血压、VO2、精确倒数3的能力等)。可能的是，所有智力和情绪参数可认为是通过身体参数34测量的。测量即“探测”与五个探测点中至少一个的差值。这样，所有情绪、思想或者其他参数34需要被还原成身体信号(例如通过五个探测点中之一“探测”的信号)以被测量。线缆38把至少一个传感器36连接到交互装置20。线缆40把交互装置20与控制系统14连接。在该实施例中，计算机24控制数据获取系统26，而该数据获取系统26经由线缆38、经由交互装置20和经由线缆40从该至少一个传感器36获取身体参数34。计算机24可经由线缆42通过发送速度指令(即系统参数)控制在踏车12上带条16的速度。计算机24把身体参数34和踏步速度66(图2A)存储到存储装置28内。操作者可经由适当的输入装置把输入指令发送到计算机24，其中这些输入装置例如为键盘44、鼠标46、键垫片48、声音识别系统(未示出)等等。该交互装置20，除其他东西以外，可包括显示屏50和多个按钮52。该按钮52允许主体18把输入指令输入到控制系统14。该显示屏50向主体18显示例如踏步速度66(图2A)和身体参数34等信息。此外，该显示装置32显示例如踏步速度66(图2A)、身体参数34、图表、图像等信息。线缆54把输出端口30与遥控计算机56连接。控制系统14的计算机24可把来自存储装置28的数据发送到遥控计算机56。线缆58可把输出端口30与打印机60连接。计算机24把来自存储装置28的数据发送到打印机60。该打印机60打印并向操作者提供数据的硬拷贝62。代替任何线缆58，该系统可通过无线技术(例如无线电频率、红外线、声波等)传递数据。
图2A示出了参数34与踏车速度66的图像。如上所述，可以是身体、情绪或者智力参数的参数34可包括任何对主体18适当的测量(例如心率、周转率(turnover rate)、呼吸速率、血压、VO2等)。周转率(turnover rate)为主体18每只脚64A、64B每分钟冲击踏车12的带条16的次数。VO2为主体18身体的氧气容量。图2A的图像示出了当增加的踏车速度66时测量例如心率的身体参数34。在该实例中，当踏车速度66增加时，心率在适应状态68中随踏车速度近似线性地变化(在公差内)。如图2A所示，适应状态68是这样的值，在该值时，身体参数34的变化没有超过给定函数公差的明显改变。函数公差可以是时间的函数，或者例如也可以是参数中任何之一或者更多的函数。在适应状态68，主体18调整到踏车速度66，同时没有过度劳累。当踏车速度66增加时，达到效率点70。当踏车速度66增加超过效率点70时，身体参数34(例如心率等)沿着图像直线72明显变化。刚越过效率点70，主体18的身体和/或通过身体测量的情绪以及智力不再适应额外的负担，并进入无效率的状态，使身体参数34比以前不同地变化(例如，更迅速变化，更缓慢变化)。当主体18训练时，效率点70移动到如效率点70C和70D(图2A)所示更高又更高的速度。这样，在图2A情况下，效率点70为踏车速度最大值，借此最大值，保持适应状态。
图2B示出了比较参数34的图像，在该情况中，为周转率与踏车速度66之间关系的图像。在这种情况中，在一定的预定公差内，周转率随着踏车速度66成正比例变化。在一定的周转率，达到效率点70。越过效率点70，周转率以与踏步机66相同的比例延长。这是周转率与踏车速度66相比在加速或者减速。然而，当用这个方法持续训练时，效率点70增加到更新的效率点70C、70D。
图3示出了参数34与时间74的图像。在此实例中，踏车速度66维持在用于锻炼主体18的恒定速度上。对于标有“T”的持续时间，如呼吸速率的身体参数34在预定函数公差内基本上保持线性。在该适应状态68A，，主体的身体18于持续时间74期间适应锻炼的负荷。当时间增加时，达到效率点70A。对于超过此效率点70A的时间，身体参数34沿着图像直线72A明显变化。在效率点70A上方，主体18不再能适应额外负荷，并进入到使身体参数34产生明显变化的无效率状态。踏步机的速度此时驱动图像(即无效点通过机器参数变量驱动。这是由于主体18对该水平的负荷未能有效适应而变得对机器变化有更强的反应)。要注意的是，通过把公差范围设定足够宽，有时无效率状态仅仅是不能继续活动。这通常是奔跑(即奔跑者必须停下来)或者重量训练(即不再举重)的情况。当主体18训练并增加负荷时，在这种情况下，如效率点70E和70F示出的那样，效率点70A移动到更长又更长的持续时间74(即在沿着参数图像的一些方向上移动)。对于明显变化的身体参数34，身体参数34不再一致或者基本上一致。对于保持一致或者基本上一致的身体参数34，身体参数34必须停留在一定的、预定的与可能参数变量有关(函数)的公差内。根据正在被测量的身体参数34，预定公差可变化。例如，公差可设定在身体参数34值的+/-2％。这样，在上述实例中，只要身体参数34停留在该值的+/-2％内，主体18仍然处于适应状态68中。这些公差也可以是时间的函数。在可选择实施例中，训练可导致主体处于适应状态68的持续时间缩短。例如，在举重中，通过连续训练，在举重组之间身体需要休息和恢复的时间将缩短。
图4示出了确定用于踏车速度66的效率点70的示意图。在步骤78，例如奔跑者的主体18位于踏车设备12的带条16上。在步骤80，设定初始的踏车速度66B。在步骤82，从初始身体参数34(例如心率、周转率、呼吸率、VO2等)得到测量值。在步骤84，踏车速度66增加。在步骤86，控制系统14的数据获取系统测量当前的身体参数34B。在步骤88，控制系统14确定当前的身体参数34B是否在公差函数或者变化率之外(参见示意图)，计算机24可进行该确定。如果当前身体参数34B没有在公差函数之外，则该方法返回到步骤84，在该步骤，踏车速度66进一步增加。如果当前身体参数34B在公差函数之外，该方法在步骤90中继续进行。在步骤90，控制系统14记录效率点速度92，并把该效率点速度92存储在存储装置28内。如图2A所示，效率点速度92为对应于效率点70的踏车速度66。该方法在步骤94继续进行。在步骤94，踏车设备12可停止，同时主体18停止奔跑。该效率点正好为基准。
图5示出了确定其中奔跑者18保持在适应状态68A的持续时间74的示意图。在步骤96，奔跑者安置在踏车设备12上。在步骤98，踏车速度66设定在于步骤90中(图4)确定的效率点速度92或者在该速度附近。在步骤100，控制系统14测量初始身体参数34C。在步骤102，控制系统14启动计时器104，以测量流逝的时间。在步骤106，该计时器104和踏车设备12继续运行。在步骤108，通过控制系统14测量当前的身体参数34D。在步骤110，控制系统14确定当前的身体参数34D是否在公差函数范围之外。控制系统14的计算机24通过把公差函数与当前身体参数34D相比较来执行该确定。如果当前的身体参数34D没有在公差函数之外，则该方法返回到步骤106，在该步骤，计时器104继续运行。如果当前的身体参数34D在公差函数之外，该方法则在步骤112继续。在步骤112，控制系统14使计时器104停止，并记录主体18保持在如图3所示适应状态68A的持续时间。同样需要注意的是，无效率可以是疲惫，并可由主体18来发出信号。
主体18通过重复图5的步骤96到112进一步得到训练。经过一段时间，主体18能在有改进的期间产生特定水平的性能，当主体18训练并增加更多能力时，如效率点70E和70F所示(图3)那样，效率点70A移动到更长又更长的持续时间74A上。主体18还可在总体上在无效率状态下奔跑更长。这可通过采用非常“松散”或者开放端部的公差函数来测试。可选择的是，主体18还可训练并增加更多能力，但这是由于特定活动可缩短效率点70A所达到的持续时间74。例如，在举重中(例如特定重量进行二十次循环)，效率点70A通过使用该方法而缩短。
尽管上面描述的用于提高性能的本发明训练程序描述了提高在各种体育运动中奔跑活动的人的性能，但对于本领域普通技术人员应当清楚的是，本发明的训练程序对于其他主体18训练和提高性能也有用的。这些其他主体例如为动物(例如赛马、赛狗、表演狗等)、病毒、细胞自动机等，并也可改善其他身体、情绪或者智力区域。
本发明实施例的另一个实例将是使主体18成为数学计算的人。在此实施例中，该数学计算可以是一个人求数字和。例如，特定目标可以是主体18尝试尽快加100个和。在此实施例中的测量系统10可以是这样的训练机，该训练机以给定速率(例如与跑步实施例中踏车速度类似)每一次显示一个要通过主体18计算的和。把和传送给主体18的速率一直增加，直到在下一个和显示前主体18不能回答该和为止。借助于实例，如果主体18的效率点被发现是每秒1个和，而在失败前主体18只能回答10个和，主体18在该速率训练。主体18然后在该速率训练，从而主体18可增加完成和(例如15个和、25个和、50个和等)的总数。例如，一旦主体18可在每秒1个和的速率进行100个和的运算，则新的效率点被确定。这样，训练接着在例如每秒75个和的速率进行。
与在上述实施例中数学家相似，例如，在利用本方法一段时间后，举重者也在将重复(即“reps”)举起重量之间的时间缩短。这样，不是增加所举起的重量以作训练，举重者将能在训练期间缩短时间，包括总时间和连续重复举起相同重量之间的时间。
本发明实施例的另外实例允许微生物进行最佳训练，以发育成抵御不利的环境因素。微生物培养物(即主体18)暴露在外界，以增加不利环境因素的水平，直到在该培养物的顺次死亡中有明显变化发生。在此点的效率点70是培养物将最佳适应的位置。在效率点70，微生物培养物的未来几代暴露于环境因素，直到培养物基本上不受影响。通过把当前结果与原始效率图像比较，可发现新效率点70。通过增加不利环境因素量而延伸新图像，直到达到新效率点70。重复该过程，直到培养物不再适应或者直到培养物达到期望的适应水平。
利用本发明方法的另一个实施例为训练适应性计算机程序。与上述细菌训练相似，采用的方法是在要训练系统中去发现共振点(即用于给定输入的最大输出)。对于通过主体和训练者付出的努力(即输入)，训练效应(即输出)被最大化。最佳性能可被称为“Raniere共振训练效应TM”。
为了示出和描述的目的呈现了本发明的上述描述。不想把发明穷尽或者限制成公开的具体形式，根据上述教导，许多改型和变化是可能的。例如，可通过任何适当方式(人工的图表、笔记板等)记录测量数据(例如，身体参数34、速度、时间等)。对于本领域技术人员显而易见的是，由附加权利要求书限定的本发明范围是意图把这种改型和变化包含在其内。
权利要求
1.一种方法，包括确定主体对于给定活动的性能是否是可训练的。
2.如权利要求1的方法，包括对于至少一个参数确定主体的效率点。
3.如权利要求1的方法，还包括把主体施加到效率点或者其附近，直到相对于至少一个参数出现无效率状态或者疲惫发生。
4.如权利要求3的方法，其中该至少一个参数为主体的身体参数、情绪参数和智力参数之一。
5.如权利要求4的方法，其中该至少一个身体参数从以下组中选择，该组包括奔跑周转率、跨步长度、跨步冲击力、肌肉收缩速度、肌肉收缩状况、肌肉收缩强度、举起的重量、电磁活动状况、化学活动状况、体温和血压。
6.如权利要求4的方法，其中该至少一个身体参数从以下组中选择，该组包括心率、心跳强度、呼吸速率(respiration rate)、VO2、排汗率、代谢率、血流、呼吸率(breathing rate)、散失热量和呼吸强度。
7.如权利要求4的方法，其中该至少一个参数通过从口头表达、身体运动来选择的信号而观察到。
8.如权利要求1的方法，其中主体从以下组中选择，该组包括动物、人、一组人、一组动物、细胞自动机(cellular automata)、一组细胞自动机、微生物、植物和计算机程序以及数据等。
9.一种方法，包括进行涉及至少一个连续变量的测量，相对于该变量，主体可保持在适应状态，以及训练该主体，从而该至少一个连续变量的测量值改变。
10.如权利要求9的方法，其中该至少一个连续变量为时间量。
11.如权利要求9的方法，其中适应状态包括至少一个基本上一致的参数。
12.如权利要求11的方法，其中该至少一个基本上一致的参数为主体的身体参数。
13.如权利要求12的方法，其中该身体参数从以下组中选择，该组包括奔跑周转率、跨步长度、跨步冲击力、肌肉收缩速度、肌肉收缩状况、肌肉收缩强度、举起的重量、电磁活动状况、化学活动状况、体温和血压。
14.如权利要求12的方法，其中该身体参数从以下组中选择，该组包括心率、心跳强度、呼吸速率(respiration rate)、VO2、排汗率、代谢率、血流、散失热量、呼吸率(breathing rate)和呼吸强度。
15.如权利要求10的方法，其中该时间量缩短或者其函数变小。
16.如权利要求10的方法，其中该时间量加长或者其函数变大。
17.一种方法，包括提供性能系统；启动该性能系统；记录该性能系统的至少一个参数；测量主体的至少一个参数；通过改变性能系统的至少一个参数直到该主体的至少一个参数的变化明显超过给定公差函数，从而确定至少一个效率点参数；以及在效率点或者在其附近训练主体，从而主体能够维持该效率点的持续时间改变。
18.如权利要求17的方法，其中该至少一个参数为身体参数。
19.如权利要求18的方法，其中该身体参数从以下组中选择，该组包括奔跑周转率、跨步长度、跨步冲击力、肌肉收缩速度、肌肉收缩状况、肌肉收缩强度、举起的重量、电磁活动状况、化学活动状况、体温和血压。
20.如权利要求18的方法，其中该身体参数从以下组中选择，该组包括心率、心跳强度、呼吸速率(respiration rate)、VO2、排汗率、代谢率、血流、呼吸率(breathing rate)、散失热量和呼吸强度。
21.一种设备，包括性能系统；至少一个传感器，该传感器用于测量通过性能系统训练或者测量的主体的至少一个参数；以及控制系统，该系统用于控制性能系统的至少一个参数，并用于从该至少一个传感器中获取该测量的主体的至少一个参数。
22.如权利要求21的设备，其中控制系统确定主体达到效率点的时间。
23.如权利要求21的设备，还包括记录消逝时间的计时器。
24.如权利要求21的设备，还包括用于存储除了参数以外的信息和数据的存储装置。
25.如权利要求24的设备，还包括显示装置，该显示装置用于显示来自存储装置的除了参数以外的信息和数据。
26.如权利要求24的设备，还包括输出端口，该端口用于把来自存储装置的除了参数以外的信息和数据传递到打印机或者远端计算机。
27.如权利要求21的设备，还包括用于使操作者把指令输入到控制系统中的输入装置。
28.如权利要求27的设备，其中该输入装置从以下组中选择，该组包括键盘、鼠标、话筒、光学运动传感器和键垫片。
29.如权利要求21的设备，其中该主体的至少一个参数为身体参数。
30.如权利要求29的设备，其中该身体参数从以下组中选择，该组包括奔跑周转率、跨步长度、跨步冲击力、肌肉收缩速度、肌肉收缩状况、肌肉收缩强度、举起的重量、电磁活动状况、化学活动状况、体温和血压。
31.如权利要求29的设备，其中该身体参数从以下组中选择，该组包括心率、心跳强度、呼吸速率(respiration rate)、VO2、排汗率、代谢率、血流、呼吸率(breathing rate)、散失热量和呼吸强度。
32.如权利要求21的设备，其中该性能系统还包括从以下组中选择的装置，该组包括计算机、VCR、音频装置、视频装置、与传输系统的连接或者其组合。
33.如权利要求32的设备，其中该传输系统从以下组中选择，该组包括因特网、内联网、电话系统、声学装置、短波、卫星、有线电视系统及其组合。
全文摘要
本发明通常涉及用于提高性能的训练方法和设备。
文档编号G09B19/00GK1853211SQ200480026484
公开日2006年10月25日 申请日期2004年7月28日 优先权日2003年7月31日
发明者基斯·A·瑞奈尔 申请人:第一原理有限公司