הפיתוח הסודי בטכניון: מדליה ישראלית בטוקיו

יש סיבות רבות לדומיננטיות של הנבחרת הבריטית ברכיבת אופניים באולימפיאדות האחרונות. השקעות אסטרטגיות של הממשלה בספורט אולימפי לקראת לונדון 2012, התמקדות בענף האופניים כענף מועדף, מאמנים מנוסים שצברו ידע רב ברחבי העולם, דור מוכשר מאוד של רוכבי אופניים ושטיפת ידיים אובססיבית. כן, הנבחרת הבריטית באופניים אובססיבית לגבי שמירה על ידיים נקיות: מדעני הספורט של נבחרת האופניים הבריטית מתעקשים ששטיפת ידיים היא הדרך היעילה ביותר להפחתת החיידקים והווירוסים על פני הידיים והימנעות ממחלות – וזה קריטי בזמן אולימפי. לפי מחקר של הוועד האולימפי הבינלאומי, כ־7% מהמתחרים באולימפיאדת לונדון 2012 סבלו מסוג של מחלה ביום התחרות שלהם, מצינון ועד קלקול קיבה. המנעות מצינון או שפעת ביום התחרות, מן הסתם, תוביל לסיכויים גבוהים יותר לזכייה במדליה.

ככל הידוע, בנבחרת בריטניה באופניים – אולי הנבחרת המוצלחת ביותר במשחקים האולימפיים האחרונים ב־2012 וב־2016 – שטיפת הידיים היא חלק מתפיסה כללית של "הצטברות יתרונות שוליים" (marginal gains) של סר דיוויד בריילספורד, גורו האופניים הבריטי. זו תפיסה שהתגבשה ב־2010 ונשענת על מדעי הספורט. בריילספורד, האיש שעומד מאחורי התפיסה, הסביר: "הכוונה בהצטברות יתרונות שוליים היא שאתה תמיד מחפש איך לשפר את עצמך, כל פעם ב־1%, וזה מצטבר ליתרון גדול".

פרופ' אלון וולף במעבדה בטכניון. "תפיסה מדעית שלמה שתשולב בהכנות לאולימפיאדה" צילום: אלעד גרשגורן

תפיסה זו חשובה במיוחד בענפים האולימפיים. באולימפיאדה הספורטאים צריכים להיות בשיאם הגופני־מנטלי במשך כמה ימים במקרה הטוב או כמה שניות במקרה הקיצוני. הם עבדו לקראת השיא הזה במשך ארבע שנים, וכשההבדל בין מקום רביעי למקום ראשון יכול להיות כמה עשיריות השנייה או שינוי קטן בזווית הזרוע שלך, אז היתרונות הקטנים עושים את השינוי הגדול.

את היתרון הקטן – זה שאולי יעשה את ההבדל בין מקום רביעי למדליה אולימפית – מקווים בוועד האולימפי בישראל להשיג במכון הטכנולוגי לישראל, אוניברסיטת מחקר בחיפה המתמקדת בהנדסה ובמדעים מדויקים — הטכניון.

מרימת המשקולות מרינה אוכמן. סיוע עם מודל תלת-ממד צילום: חיים הורנשטיין

בסוף 2018 הטכניון והוועד האולימפי הקימו יחד את המרכז הישראלי למחקר ספורט אולימפי בראשות פרופ' אלון וולף מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון. מטרת המרכז החדש היא עידוד מחקרים שיקדמו את הספורט האולימפי בישראל, מצד אחד, ואת המחקר ותעשיית הספורטק הישראלית, מצד שני.

"אנחנו חייבים לחפש את היתרונות היחסיים שלנו כישראלים", מסביר גילי לוסטיג, מנכ"ל הוועד האולימפי. "אנחנו לא מדינה שופעת ספורטאים פעילים בכלל ואולימפיים בפרט. בסיס הפירמידה צר, אבל אם משקיעים מספיק בשפיץ של הפירמידה ומוצאים את היתרון היחסי, אפשר להצליח ברמה הגבוהה ביותר. הטכניון הוא מוסד חשוב במונחים בינלאומיים, ורמת הידע שיש בקרב הפרופסורים והחוקרים היא יתרון יחסי לספורט הישראלי אם נדע להשתמש בשיתוף הפעולה הזה".

לפי לוסטיג, "שיתוף הפעולה יכול להיות ההבדל בין עלייה לגמר לאי־העפלה לגמר. זה יכול לשפר את הביצועים שלנו באולימפיאדה ב־5%–10% וזה מאוד משמעותי. הכל חלק מהשדרוג המקצועי שעשינו אחרי ריו 2016: אספקת מעטפת מקצועית־מדעית סביב הספורטאים. מדובר בבניית צוותים רפואיים, מקצועיים, מדעיים סביב נבחרות שיתמחו בענף ספציפי - כך שהתזונאי של נבחרת השיט יתמחה בתזונה של השייטים, הפיזיולוג בפיזיולוגיה של השיט וכן הלאה. החל מטוקיו 2020 ולבטח מפריז 2024, הטכניון יהיה חלק מהמעטפת הזו. ל־90% מהמדינות המתחרות באולימפיאדה לא תהיה מעטפת כזו סביב הספורטאים".

מטרת ההסכם היא בעצם לפתוח אפשרויות לשילוב מדע, חדשנות וטכנולוגיה בספורט הישראלי – משהו שלא קורה על בסיס קבוע בספורט הישראלי. "אנחנו מדינה מאוד מתקדמת בתחומים הללו, והטכניון הוא גוף מוביל בעולם. החדשנות הזו עשויה לסייע לנו במיוחד לאחר שמצאנו שם פרופסורים וחוקרים שהספורט זורם בעורקיהם והם רק רוצים לסייע", אומר לוסטיג. "כבר בפגישה הראשונה היו שם חוקרים שאמרו לנו, 'הו, טוב שבאתם, היינו יכולים לסייע כבר במשחקים הקודמים'. המטרה שלנו מאוד ממוקדת: שיפור ביצוע".

דאטה מיינינג אישי

וולף, שמוביל את הפרויקט מטעם הטכניון, מבקש להבהיר ש"אין כאן פטנטים שבזכותם נזכה במדליות", אלא תפיסה מדעית שלמה שתשולב בהכנות ובאימונים האולימפיים.

מולי אפשטיין, המנהל המדעי של הוועד האולימפי בישראל, מפרט: "תמיד קשה לשים את האצבע על משהו שגרם לשיפור ביצוע כי בדרך כלל ישנם הרבה גורמים. העיקרון כיום הוא להפוך את הספורטאי ליותר מבוקר, לדייק את הליך האימון וכך להעלות את רמת הביצועים. אם בעבר היו תמיד מתמקדים ב'כמה' – כלומר כמה ק"מ רץ, כמה משקל הרים, כמה שעות אימון עשה, כמה יחידות אימון, הכל היה כמותי – היום אנחנו מנסים להבין הרבה יותר טוב את איכות הפעולות והאימון. אם פעם הבינו שאם תרים 200 טונות ביום תהיה המרים הכי טוב בעולם, היום מתמקדים יותר באיך אתה מתאמן כדי להרים את המשקל הכי גבוה שאתה יכול ביום התחרות. אנחנו מנסים לעשות פרסונליזציה של האימון. התאמה אישית של תזונה ורפואה וגם של האימון. הרי כל אדם שונה לחלוטין ולכן צריך תזונה מותאמת לו, רפואה מותאמת לו ואימון מותאם לו. וספורטאי יכול להיות שונה לחלוטין בין אימון לאימון. כלומר, אם תרים 100 ק"ג ביום ראשון ותרים את אותם 100 ק"ג ביום שני, אתה אולי תרים את אותו המוט ואותן משקולות, אבל התגובה שלך אל אותו המוט ואותן משקולות היא שונה לחלוטין. התחושה שלך על אותו המוט שונה וכך גם הביצועים".

המטפס אלכס חזנוב. חיישנים על אבני הטיפוס אוספים נתונים על המטפסים הישראלים צילום: Youtube

לדברי אפשטיין, "מטרת המדע היא למנן את הלחצים, למנן בין העמסה להתאוששות. לדעת מתי אתה צריך להרים יותר, מתי אתה צריך לנוח, מתי אתה צריך להרים פחות וכו'. אופטימיזציה של האימון דורשת דברים כגון איסוף דאטה רציף, מעקבים, ביקורות, בקרה, דיפ לרנינג. ככל שהאימון יותר ממוקד ומותאם לסיטואציה שלך, ככה הוא יותר יעיל וככה אתה יכול להשתפר יותר. עם הנתונים שיש אפשר לקבוע את עצימות האימון, אופי האימון, אם צריך לתת עוד 10 כפיפות מרפקים או לא. אימון מותאם אישית כל בוקר עשוי לקדם כל ספורטאי כפי שלא הצלחנו בעבר".

"Data Mining זה תחום שאנחנו נעסוק בו ועוסקים בו", אומר וולף. "מה זה אומר? למשל, אני יודע מה זו תוצאה טובה, אבל אני לא יודע למפות את הגורמים שהביאו לתוצאה הטובה. לכאן נכנס עולם המתמטיקה והביג דאטה. אתה ממפה את הדברים שגרמו לתוצאה הטובה, ואז יכולה להיות לך יכולת חיזוי טובה יותר לגבי מה צריך לעשות כדי להביא את התוצאה הטובה. בשביל זה אתה צריך הרבה דאטה".

גלישה למתקדמים

לשיתוף הפעולה בין הוועד האולימפי לטכניון כבר יש פירות ראשונים. גור שטיינברג, המאמן הלאומי של נבחרת השיט, אף ייחס לעבודה עם הטכניון את ההצלחה באליפות אירופה לנוער באוגוסט האחרון וגם בהשגת קריטריון המינימום לאולימפיאדה על ידי הנבחרת.

"בגלישה יש לנו ממשק בין הציוד לגולש ויש כאן הרבה אפשרויות לשיפור. מהנושא של הביומכניקה של הגולש ביחס לתנאים הסביבתיים כגון רוח ועד שיפור הציוד", אומר אפשטיין. "הדבר הראשון שעשינו היה קשור לסנפיר (החרב) של הגלשן". וולף מוסיף: "החרבות (מה שמונע סטייה ושומר על איזון הגלשן – א"ד) האלה של הדגם האולימפי RS:X מיוצרות כולן במקום אחד. אמור להיות סטנדרט אחיד, אבל למרות הסטנדרט, יש הבדל של עד 30% בין החרבות. זה מאוד משמעותי. יש הבדל במידות ובתכונות בגלל שמדובר בחומרים מודבקים והרבה מאוד תלוי בדבק שהשתמשו בו, למשל. כל גולש מגיב אחרת לכל חרב, הם מרגישים את ההבדלים האלה דרך גלישה ואז יודעים מה מתאים להם יותר. במעבדה להנדסה, מהנדסי חומרים בדקו את כוח הכיפוף, גמישות, איכות חומר וכו' באופן אמפירי. ככה אנחנו יכולים לתת לכל גולש את הביטחון לבחור את החרב שמתאימה לו יותר".

זה עשוי להתגלות כקריטי במיוחד בתחרות אולימפית. "בכל תחרות הגולשים מביאים את הציוד של עצמם – מלבד המשחקים האולימפיים", מסביר אפשטיין. "יש לך מה שהוועדה המקצועית של האולימפיאדה מציעה לך. אתה מגיע לחוף ובוחר את הציוד ואין לך הכלים האמיתיים לדעת איזה ציוד לבחור. הגלשנים והחרבות – הכל נראה סטנדרטי אבל יש הבדלים. אם בעבר גולשים היו עושים בדיקות שרחוקות מאוד מאמפיריות כלשהי, היום אנחנו יכולים לספק להם כלים מדעיים לקבל החלטה לגבי הציוד שהכי מתאים להם".

"זה מתחיל בזה שיש הבדלים בין גחון של גלשן אחד לגחון של גלשן אחר מבחינה גיאומטרית", אומר וולף. "ברגע שאנחנו יודעים לכמת את זה לגולשים, מתוך הניסיון שלהם, הם מאוד רגישים לשינויים ויכול להיות שהם יידעו טוב יותר מה משפיע עליהם יותר ואיזה גלשן הכי מתאים להם ולתכונות שלהם. החוקרים עובדים עם הגולשים כדי להבין איזה ציוד הכי מתאים להם לפי התחושות שלהם והבקרה שלנו".

לטפס עם חיישנים

אפשטיין מציין ש"כיום אנחנו מנסים ללמד את המאמנים להגדיר בעיות ולשאול שאלות. זה התהליך שאנחנו עובדים עליו. אנחנו יכולים להדגים להם את הכלים ואת היכולות אבל כיווני חשיבה צריכים להגיע מהמאמנים. המאמן, מתוך עולם התוכן שלו, צריך להגדיר את הבעיה והמדענים מייצרים את מערך המחקר שיכול לענות על הבעיה. למשל, מטפסי הקירות הגדירו בעיה מסוימת שהם נתקלו בה". וולף מוסיף: "כשאתה עובר מאחיזה באבן הטיפוס לאחיזה באבן אחרת, התזמון והעוצמה של סגירת האצבעות הם פרמטרים מאוד חשובים. כשאתה עושה את זה מהר, אתה לא תמיד שם לב לענייני תזמון ואחיזה ולקראת סוף המסלול השרירים כואבים מאוד. אבל אם אתה משנה את הרפלקסים שלך ויכול לנתר ולתזמן את נעילת האצבעות אחרת, אז אפשר לחתוך חלקיקי שניות מפעילות השריר ולהוריד את רמת הכאב ולשפר את רמת התפקוד לקראת סוף המסלול".

"גם סימטריה מאוד חשובה כאן", אומר אפשטיין. לדבריו, "הצד הדומיננטי של המטפס משפיע על המעברים ויכול להשפיע על יציאה מבולדר לבולדר – אלו דברים שאנחנו יכולים לבדוק במעבדה בטכניון ולתת כלים למאמנים כדי לשנות ולשפר את המטפסים שלהם". איך עושים את זה? חיישנים על אבני הטיפוס שאוספים נתונים על המטפסים הישראלים ומצלמות שאוספות את המידע על הפעולות המכניות של כל מטפס. הכל מנותח על ידי המומחים בטכניון.

"שיתוף הפעולה נועד לייעל את המעקב והבקרה אחרי הספורטאים והנבחרת בצורה יותר מהירה ומדויקת", אומר לוסטיג. "המעבדות שלהם ברמה הגבוהה ביותר, אנשים ברמה הגבוהה ביותר מוכנים לצאת לשטח ולנתח בזמן פעילות. ובתמורה הם מקבלים גישה לספורטאים שלנו, הם יכולים לגייס ככה כספים למרכז המחקר".

שיקום ביומכני

פציעות עשויות להתגלות כקריטיות לעתיד הספורטאי והצלחתו. שיקום מפציעות יכול להיות ההבדל בין הצלחה לכישלון. באירוע ההשקה של שיתוף הפעולה בין הטכניון לוועד האולימפי, ד"ר מיה קלה בנצור, מנהלת המחלקה לטיפול בפגיעות ספורט במכון וינגייט, הציגה תרגילי שיקום משונים לספורטאים – אחד מהם הוא מהג'ודוקאים הבכירים של ישראל – שכללו הגבלת ראייה של הספורטאי. מדוע הגבלת ראייה עשויה לסייע לפצועים? גם כאן, מדובר בפרטים הקטנים.

המערכת הפרופריוספטית היא מעין חיישנים המצויים במפרק של הרגל וסביב לו המגיבים להתנהלות הרגל במרחב. במצב האופטימלי, ברגע שהם מרגישים מתח ברצועות, הם מכניסים את השרירים לפעולה, כדי להקטין את המתח הזה. אם תגובת המערכת הפרופריוספטית אטית/אינה תקינה, הסיכון לנקעים גדל, למשל. כשספורטאי נפצע, הוא משתמש הרבה יותר בראייה שלו ומאבד מעט מהתחושות הטבעיות שלו לגופו ולמיקום שלו. הגבלת הראייה ותרגילים שמתייחסים לחשיבות המערכת עשויים לשקם את מערכת החיישנים ואת הביטחון של הספורטאי בגופו.

וולף טוען ש"הטכניון לא יכול למנוע את הפציעה הבאה, אבל כן יכול לסייע בהיבט המניעתי והשיקום. ספורטאי אולימפי ייכנס למעבדה שלנו, ישים על עצמו חיישנים ואז אנחנו נבדוק את הביומכניקה שלו. ננתח את תבניות התנועה, נמדוד את הכוחות הפועלים, את הזוויות שבהן הם פועלים, נמליץ על שינוי תבניות התנועה, נסייע ללמד טכניקה וכו'. אפשר ללמוד הרבה מקפיצה של ספורטאי עם החיישנים. אתה יכול לראות בקפיצה ובנחיתה אם הוא 'נוטה' לקרע מסוים או פגיעה מסוימת בשריר, למשל".

בדיקות כאלו קיימות כבר כמה שנים במעבדות מיוחדות, בעיקר של חברות פרטיות, שגובות מאות אלפי דולרים לבדיקה מספורטאים מקצוענים. ידוע, למשל, שטום בריידי, הקוורטרבק האגדי של קבוצת הפוטבול ניו אינגלנד פטריוטס, עשה בדיקה כזו כדי לשנות את סגנון הריצה שלו וידוע גם שכדורסלן ה־NBA סטף קרי עבר בדיקה דומה כדי לתקן את תנועות הקרסול שלו שהובילו לפציעות. בטכניון שירות זה בעצם מוענק בחינם לספורטאים האולימפיים הישראלים כחלק משיתוף הפעולה בין הגופים.

"ניתוח תבניות התנועה הוא אחד מעמודי תווך של שיתוף הפעולה בין הטכניון לוועד האולימפי", אומר אפשטיין. "ברגע שאתה מנתח תבניות תנועה, אפשר למדוד את הכוחות שפועלים בזמן הביצוע הספציפי על מפרקים מסוימים. אתה יכול לזהות אזורים שיותר מועדים לפציעה, לשחיקה, אתה יכול לבקש בצורה מדויקת יותר שינוי תבנית תנועתית, אתה יכול לשנות טכניקה לקויה, יכול לזהות אם מדובר בעניין אנטומי או בריאותי".

דיוק מול עוצמה

גם עם מרימי משקולות ישראלים עובדים בטכניון כדי להפוך את אחד הענפים הכי פחות נתמכים בישראל לענף שבו לישראל יהיה יתרון יחסי על פני היריבות. "במעבדה אנחנו יכולים להגיע למודל תלת־ממד עם דיוק גבוה ביותר כדי להגיע למסקנות משמעותיות על המכניקה והביומכניקה של ההנפה עצמה", אומר וולף. "אנחנו יכולים לבדוק את הספורטאי, את הציוד ואת הממשק בין הציוד לספורטאי. אנחנו יכולים לבדוק איך הוא מתפעל את הציוד – במקרה הזה את המוט ואת המשקולות – ולהראות איך עם שינוי טכניקה, הוא יכול להביא לידי ביטוי את מלוא היכולות שלו. גם בהרמת משקולות יש הבדלים של חלקיקי שנייה בין הרמה מוצלחת להרמה כושלת. כך, למשל, המוט באוויר לחלקיק שנייה בזמן ההנפה, בנקודה הזו יש הרבה דברים שיכולים להשתבש או שאפשר לנצל אותם כדי להגיע להרמה טובה. ויש הרבה אלמנטים שאנחנו יכולים להראות למאמנים ולכוון את האימון שלהם בצורה מדויקת יותר. אנחנו יכולים לתת להם את היכולת לנתח מעבר לתחושות והאינטואיציות ועם כלים מאוד חזקים ומדויקים".

באותה טכניקה שמפתחים בטכניון מקווים גם לסייע לרוכבי אופניים ישראלים וספורטאי טריאתלון לבחור את האופניים המתאימים ביותר עבורם כמו גם לכוון את המושב באופניים שלהם לזווית שבה הם מעבירים את האנרגיה המקסימלית לפדלים.

סיוע בסינון מאמני העתיד

"התגובות של הספורטאים לשת"פ יוצאות מן הכלל כרגע. יש הרבה עניין והספורטאים מבינים שהניצחון וההפסד נמצאים בפרטים הקטנים — ואת הפרטים הקטנים הטכניון יביא לנו", אומר לוסטיג. "אני מאמין שהיח"צן הכי טוב הוא ההצלחה, וככל שנצליח יותר, נראה יותר ספורטאים ויותר מאמנים שרוצים להגיע לטכניון והביקוש יהיה ענק". לפי שיחות עם חלק מהספורטאים בנבחרת האולימפית, אכן יש התרגשות רבה סביב העניין אך הכניסה של המדע והטכנולוגיה לתחום לא מתקבלת בברכה על ידי כולם. "היו ויש מאמנים שמפחדים קצת מהקדמה", אומר לוסטיג. "אולי הם מפחדים מדברים חדשים, אולי מפחדים שהם יראו שהם פחות מבינים או שאולי לא צריך אותם. אבל מאמן ברמה הגבוהה צריך לאסוף את כל הגורמים שיכולים לסייע לו ולהשתמש בהם". "לא כולם מקבלים באופן אוטומטי את הכלים שנותנים להם", מוסיף אפשטיין. "אבל אנחנו לא מכריחים אף אחד לאמץ את זה. אנחנו לא הולכים למלחמות, בטח לא בשלב הראשון. מי שרוצה לעזור לעצמו, שיעשה זאת. אנחנו רוצים יותר אנשים שרוצים להסתמך על מדע, אמפיריות ואובייקטיביות".

לפי לוסטיג, רואים זאת בקרב הדור החדש של הספורטאים והמאמנים. "הדור החדש הרבה יותר חשוף להתפתחויות טכנולוגיות ממה שהיו פעם. ואני חושב זה נכון בעיקר לישראל. הצעירים מחפשים דרכים ואפשרויות שיעזרו להם להיות יותר טובים, ואין להם בעיה שינסו עליהם אפליקציה אם זה מה שישפר אותם".

למה לצפות?

במחקר בסטנפורד גילו ששעתיים נוספות של שינה – עלייה ממוצעת מ־6.5 שעות שינה בלילה ל־8.5 שעות שינה בלילה – משפרות את הקליעה של כדורסלנים בכ־12% ומשפרת את המהירות של ספורטאים בריצה ל־80 מטר בכ־13%. שיפור של בין 12% ל־15% בביצועים בדרך כלל מיוחס ללקיחת סמים ממריצים – כלומר שינה טובה משפרת את הביצועים הספורטיביים בצורה חוקית ומאוד דרמטית. לא סתם בנבחרת האופניים של בריטניה פיתחו "ערך שינה" שכולל עיצוב מזרנים וכריות מיוחדים לחברי הנבחרת. לא סתם בקבוצות בכירות יש "מאמני שינה". בטכניון יש מעבדת שינה והוועד האולימפי אוסף נתונים על שינת הספורטאים, אז אפשר לצפות לשיפור בתחום הזה. ישנם גם דברים אחרים שבטכניון עובדים עליהם לקראת פריז 2024 ולא בהכרח אפשר לחשוף אותם: מסימולציות מחשב שיסייעו לגולשים, מנהרות רוח וטכנולוגיות מתעשיית הרכב (אפילו היו שיחות עם המעצבים הראשיים של פרארי) ויש גם חיבור סודי בין מדעי המחשב לנושא המנטלי. "הדקויות הקטנות יעשו את ההבדל", אומר אפשטיין. "אנחנו מתכננים בנובמבר האקתון – מהנדסים מהטכניון, מאמנים, אנשי רפואת ספורט מווינגייט ועוד יקימו כאן קבוצות חשיבה בחדר אחד כדי לייצר כיוונים לפרויקטים. נעלה שאלות מכל הכיוונים, ננסה להבין למה נותנים עדיפות. זה עניין אסטרטגי שקשור לענף הספורט, סיכויי הצלחה – הכל חלק מההשקעה. יהיו גם סטארט־אפים. אנחנו בתוך תהליך של שינוי מחשבתי".