Pugilato

Il pugilato è l'esempio lampante di come si possa a creare qualcosa di caotico e difficilmente deterministico usando un numero molto basso di elementi.
Negli anni '70 il matematico Rogert Penrose scoprì che 2 particolari figure geometriche disposte in sequenza sul piano combaciavano in modo aperiodico, cioè senza mai ripetere lo schema nello stesso modo.
Si trattava dell'ultimo passo di una lunga ricerca che ha visto coinvolti molti matematici alla ricerca del numero minimo di figure che permettono una tassellatura aperiodica del piano.
Più di così ha fatto solo la fisica teorizzando un unico elemento capace di produrre le infinite variazioni della realtà stessa.
D'altro canto (anzi suono) Bach ha prodotto i suoi capolavori partendo da 8 note.
Tornando nel sanguinolento e meno iperuranico mondo del combattimento, a questo punto dovrebbero sembrare meno sbalorditivi match come "Hagler vs Sugar Ray", "Pryor vs Arguello","Robinson vs La Motta", "Thrilla in Manila" o "Rumble in the Giungle", tenendo conto che avevano a disposizione 4 colpi: jeb, cross, gancio e montante.
Non sto certamente paragonando John Sebastian a Mohammed ;) ma sicuramente entrambi possono essere considerati artisti che hanno scritto la storia della loro arte.

Questa minimizzazione in 4 colpi è frutto di studi iniziati nel -3000, come conferma il ritrovamento di graffiti preistorici. Con l'avanzare dei millenni la biomeccanica umana ha portato necessariamente all'individuazione di questi 4 colpi come i più diretti ed efficaci per arrivare al bersaglio, al variare di esso e della distanza da esso.
Infatti non ci sono molte differenze nella struttura biomeccanica e nervosa tra un lottatore sumero e un pugile odierno. I punti da KO sono sempre gli stessi, così come un colpo sull'imboccatura dello stomaco ha sempre tolto il respiro a tutti, inglesi o babilonesi che siano.
Il jeb è la via più breve per arrivare al viso dell'avversario, infatti si riferisce al braccio avanzato, quindi al sinistro se si tiene una guardia con la gamba sinistra avanti, al destro se si sta con la destra avanti. Se, però, da un lato il jeb ha un vantaggio in distanza e velocità, perde in termini di potenza perchè non si ha modo di fornirgliene tramite un'adeguata catena cinematica. Spesso è usato come colpo di disturbo rivolto al viso per aprire la strada ai seguenti.
Il cross è più distante dal target ma, grazie al fatto che si riferisce al braccio arretrato, è un colpo molto potente se tirato sfruttando correttamente la potenza generata dall'attivazione in cascata di tutti i muscoli della catena cinematica, che parte dal piede della gamba corrispondente. I target principali sono il dorso nasale e lo zigomo.
Il gancio e il montante sono, infine, due colpi da utilizzare quando la distanza dall'avversario diminuisce e hanno come target principali rispettivamente le orecchie e la milza, il fegato e il mento.

Un numero così basso di colpi permette di ridurre al minimo la teoria da imparare per tirare correttamente: per il jeb e il cross si ruota l'avambraccio a spirale, il gancio va rirato con il braccio parallelo al terreno, il montante con un angolo di 90° tra braccio e avambraccio, ecc...

Per cristallizzare i movimenti corretti e renderli automatici bisogna ripeterli fino alla nausea durante la shadow boxe: il combattimento con la propria ombra, ovvero colpi liberi in uno scontro immaginario.
Dato che stiamo parlando di reti neurali e di supervised learning, bisogna fare attenzione ad inserire micro-variazioni per evitare di avere un training-set troppo ridotto.
Queste micro-variazioni hanno 3 gradi di libertà esattamente come in un combattimento reale e possono riguardare il tempo: variazione del periodo tra un colpo e l'altro; lo spazio: variazione della posizione del target da colpire; la sequenzialità: variazione delle sequenze dei 4 colpi in modo casuale.
Tutto questo può, e deve, essere complicato con degli spostamenti nello spazio, mantenendo la guardia corretta e regolandone la velocità a seconda del tipo di allenamento che si vuole fare.

Lo sparring condizionato è molto simile alla shadow boxe in termini di apprendimento, con la differenza che qui c'è un compagno reale con cui scambiare i colpi, tuttavia, essendo colpi prestabiliti, il livello di determinismo è altissimo e abbiamo solo 2 gradi di libertà: lo spazio e il tempo.

L'allenamento con i pao diminuisce ulteriormente a 1 grado di libertà in quanto il target viene esposto dall'allenatore.

Lo sparring non-condizionato è ciò che si avvicina di più ad un combattimento reale in quanto si è totalmente liberi di muoversi e di attaccare anche se la potenza dei colpi deve essere controllata.
Quando nel motion-planning si vogliono evitare collisioni con gli oggetti fissi all'interno del campo di azione di un braccio meccanico, bisogna programmare il movimento all'interno dello spazio delle possibili configurazioni collision-free.
La complessità del problema esplode se al posto di oggetti fissi ho un altro braccio meccanico che si muove autonomamente. Provate quindi ad immaginare la difficoltà nel mandare a segno un colpo, cioè centrare una piccolissima parte dell'insieme complementare alle configurazioni-collision free, con a disposizione 2 bracci indipendenti (o quasi a seconda della nostra coordinazione motoria) che operano in antagonismo rispetto ad altri 2 il cui goal è il medesimo del nostro: colpire e non essere colpiti.
Allenarsi a vedere arrivare i pugni, studiare l'avversario, percepire le "telefonate" sono tutti termini che fanno capire quanto sia importante la previsione di ciò che sta per fare l'avversario.
Come spesso accade tutta la difficoltà si riduce ad una buona implementazione di un filtro di Kalman o, meglio, di un filtro particellare nel nostro cervello.
Per evitare i colpi dell'avversario e mandare a segno i nostri dobbiamo predire i movimenti dell'avversario a 2 diversi livelli.

  1. Al livello più basso si deve costruire un modello della traiettoria e della velocità dei colpi e delle parate dell'avversario. In questo caso tutta l'esperienza che si acquisisce confrontandosi con persone diverse contribuisce al perfezionamento di tale modello perchè trattandosi di tecniche condivise i 4 colpi saranno tirati in termini di traiettoria grosso modo allo stesso modo da persone diverse.
  2. Al livello più alto invece si studia il comportamento dell'avversario, ovvero cercare un pattern di colpi che quell'avversario specifico è solito ripetere, in modo da poter intuire il colpo successivo. In questo caso il modello varia a seconda dell'avversario e per questo è il più difficile da costruire.
Considerato che anche l'avversario costruirà a sua volta un modello che cerca di prevedere il vostro comportamento il vostro goal sarà la ricerca della casualità dei colpi. Nessun modello potrà mai prevedere il colpo successivo se viene scelto a caso. Anzi, solitamente cioè che è casuale viene considerato rumore e per questo eliminato dal modello.

Comporre una sequenza puramente casuale di colpi sembra più facile di quanto non lo sia in realtà esattamente quanto è difficile dare 10 numeri tra 1 a 100 in modo che siano effettivamente random. [1] Fortunatamente è stato verificato che siamo abbastanza bravi quando siamo impegnati in una competizione.[2]

Kalman insegna che, più veloce è la frequenza con cui si aquisiscono i dati, più la stima della traiettoria sarà accurata perchè la differenza tra un dato al tempo t e al tempo t+1 sarà minima.
Per intuire meglio il movimento dell'avversario si può sfruttare al meglio la nostra vista con un piccolo trucco: fissare il mento dell'avversario aiuta a percepire prima i movimenti delle sue braccia.

La retina può essere suddivisa in due importanti aree: la fovea, posta al centro del campo visivo, è la zona maggiormente popolata dai coni, cellule in grado di trasformare i fotoni in segnali elettrici modulati a seconda della frequenza luminosa ed è quindi responsabile della percezione dei colori e dei dettagli; nella zona periferica invece sono presenti in maggior numero i bastoncelli, cellule molto sensibili alla luce anche se incapaci di discriminarne la frequenza.
Studi recenti hanno evidenziato che una zona posta tra i due emisferi del cervello è connessa direttamente alla visione periferica indicando che quest'ultima genera un feedback sulla propriocezione ed ha una veloce reazione agli stimoli visivi. [3]


Note
[1] "Making sense of randomness", Falk, Konold [↩]
[2] "Generation of randomseries in two-person strictl competitive games" Rapoport, Budescu [↩]
[3] "The detection of motion in peripherial visual field", McKee, Nakayama [↩]

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