Jsou superkalhoty další superboty?
Vědci přišli na to, jak vyrobit jednoduché exoskelety, které zlepšují efektivitu běhu. Měly by se atletické autority obávat?
V roce 2018, kdy se běžecký svět rozplýval nad botou, která běžcům zvyšuje efektivitu o čtyři procenta, publikovala trojice výzkumníků z Teheránské univerzity v Íránu v časopise IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering málo vídanou práci, která slibovala osmiprocentní úsporu. Trik spočíval v odpruženém exoskeletu, který se nosil kolem pasu a upínal se na horní část nohy, a který pomáhal při každém kroku "postrčit" zadní nohu dopředu.
Rodger Kram, výzkumník z Coloradské univerzity, jehož laboratoř provedla první testování boty Nike Vaporfly 4%, na článek upozornil - předpokládám, že s jiskrou v oku, vzhledem ke všem kontroverzím, které výsledky Vaporfly vyvolaly. Článek je zajímavý, ale hlavně jako novinka. Konstrukce byla příliš těžkopádná a pružina příliš pružná, než abych si dokázal představit, že by ji někdo skutečně používal, natož aby ji světová atletika uznala za legální pro soutěže. Takto vypadal prototyp:
Cílem výroby jednoduchých nositelných exoskeletů, které by pomáhaly při chůzi nebo běhu, je již starý několik let a většina původních návrhů se zaměřovala na poháněné exoskelety ve stylu Robocopa pro chůzi, zejména při nošení těžkých břemen. Zájem o ně pochopitelně projevila armáda. Běh se však od chůze velmi liší a až do íránského článku nebylo ve vývoji praktického asistenčního zařízení dosaženo velkého pokroku.
Od té doby se však tento obor rozjel. Jedním z nejzajímavějších pokroků byla práce skupiny ze Stanfordovy univerzity z roku 2019, kterou vedli Jessica Selingerová (nyní působí na Queen's University) a Elliot Hawkes (nyní působí na UC Santa Barbara). Jejich návrh byl neuvěřitelně jednoduchý: svázání běžeckých bot k sobě elastickou páskou. Doslova to udělali pomocí latexové chirurgické hadičky, kterou nazvali "exotendon". Takto to vypadalo:
Odměna? Zlepšení ekonomiky běhu (tj. snížení energie potřebné k běhu v daném tempu) o 6,4 procenta. To je úžasné - ale ne zrovna praktické pro běhání v reálném světě, protože hrozí nebezpečí zakopnutí. Další výhradou je, že rychlost běhu v experimentu byla 10 minut na míli. To je podobná rychlost jako při testování v jiných zde popsaných experimentech, ale na hony vzdálená, řekněme, elitnímu maratonskému tempu.
Článek ze Stanfordu má ještě jednu zajímavou souvislost. Podle současných nejlepších odhadů spotřebuje švihnutí nohou dopředu při každém kroku jen asi sedm procent energie, kterou při běhu vydáte. Drtivá většina energie - 65 až 82 procent - se podle článku vyplýtvá na brzdění těžiště při dopadu nohy na zem a na jeho opětovné zrychlení při odrazu. Jak tedy elastický pásek ušetří 6,4 procenta vaší energie? Tím, že běžci přejdou na vyšší kadenci, čímž se sníží náklady na brzdění a opětovné zrychlování. (Zamlčují spoustu detailů, ale klíčovým poznatkem je, že úspora energie nespočívá pouze v přitahování zadní nohy dopředu, i když přesně to elastický pásek dělá. Podrobnější diskusi si můžete přečíst v článku, který je volně dostupný online.)
Rytmus mezitím pokračuje. V červnu loňského roku zveřejnila výzkumná skupina v Číně podrobnosti o dalším nepoháněném kyčelním exoskeletu, který zlepšil ekonomiku běhu o 7,2 %. A v srpnu se v časopise Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation skupina z Jižní Koreje pod vedením Giuk Lee z Chung-Ang University podělila o podrobnosti o konstrukci, která ušetřila buď 2,5, nebo 4,7 procenta, podle toho, jak si uděláte statistiku. To nižší číslo je pravděpodobně nejpřesnější - což vás možná přiměje k zamyšlení, proč se o něm vůbec zmiňovat, protože předchozí práce přinášely 6 až 8procentní zlepšení.
To je konstrukce jihokorejského exoskeletu. Kolem trupu máte malý pásek, který drží šle. A kolem každého stehna máte jeden kompresní pásek, spojený s pásem na trupu gumičkou. To je vše. Je velmi lehký, váží pouhých 1,3 kg. Od těla vyčnívá maximálně o centimetr. Velmi, velmi se blíží tomu, že se jedná o špičkové kompresní polotriko. A to (nebo alespoň nástupnický design) je něco, co už je možné si představit, že to někdo vyzkouší na závodech, a co je méně zjevně v rozporu s pravidly světové atletiky.
A co na to mluvčí World Athletics, zda je to v jejich hledáčku. Odkázala na souhrnná pravidla o technických pomůckách, mezi něž patří pravidlo 6.3.3 zakazující "použití jakékoli technologie nebo zařízení, které uživateli poskytuje výhodu, kterou by nezískal při použití vybavení uvedeného v pravidlech nebo jimi povoleného"; a pravidlo 6.3.4 zakazující "použití jakékoli mechanické pomůcky".
Zdá se mi, že to vylučuje použití většiny exoskeletů, které byly popsány výše. Nemohu si však nevzpomenout, že když byly zavedeny boty s karbonovými pláty, příslušné pravidlo pro boty v té době zakazovalo "začlenění jakékoli technologie, která poskytne uživateli jakoukoli nespravedlivou výhodu". Mnoho lidí se domnívalo, že to mělo vyloučit karbonové pláty modelu Vaporfly. Společnost Nike však zastávala stanovisko, že tuhá destička v mezipodešvi je něco, co bez námitek obsahovala řada předchozích běžeckých bot.
To je taková šedá zóna, do které bych si dokázal představit pár těsných, elastických kompresních šortek. Koneckonců řada studií zkoumala, zda stávající kompresní oděvy zlepšují ekonomiku běhu, a několik z nich dokonce přineslo pozitivní výsledky. V čem je hypotetický pár elastických šortek jiný?
Zeptali se Rodgera Krama, co by navrhoval. Jeho odpověď nebyla jednoduchá, protože chtěl zajistit, aby případné nové pravidlo nemělo nezamýšlené důsledky na konstrukci obuvi nebo na protézy, které používají sportovci s amputovanou nohou. Ve skutečnosti by rád viděl, kdyby významné akce, jako jsou X Games, Fifth Avenue Mile nebo dokonce Bostonský maraton, zahrnovaly speciální závody s povolením pro exoskelety jako způsob, jak podnítit inovace v oblasti asistenčních pohybových zařízení. Pro elitní závody na dráze však navrhl následující pravidlo: "Nejsou povolena žádná elastická nebo poháněná zařízení působící nad chodidly, která snižují metabolické náklady běhu nebo zvyšují maximální zrychlení či maximální rychlost sportovce."
K zamyšlení nad tím vším mě přimělo oznámení Světové atletické federace z konce prosince o jejich nově revidovaných pravidlech pro obuv. Mezi nimi byl i horní limit 20 milimetrů pro tloušťku podešve, který se snížil ze současných 25 milimetrů a který vstoupí v platnost v listopadu 2024. To je přesně ten typ nařízení, kterému se chcete vyhnout: objeví se nová třída bot, která vymaže řadu světových rekordů a na olympijských hrách vymetá tabulky... a vy se zpožděním oznámíte, že budou za několik let zakázány. Nevím, jestli elastické polobotky někdy budou mít v soutěžích světové třídy nějaký význam. Ale pro jistotu je teď možná vhodná doba napsat je do pravidel.
Pozn. s použitím zahraničních materiálů
