劉俞宏

（山東省體育科學研究中心，山東 濟南250001）

體質健康是促進人的全面發(fā)展的必然需求， 是經濟社會發(fā)展的根本目的和重要目標。 習近平總書記曾指出 “人民身體健康是全面建成小康社會的重要基礎， 要始終把廣大人民群眾健康安全擺在首要位置”，同時強調沒有全民健康就沒有全面小康， 以全民健康來促進全面小康是實現(xiàn)中國夢的重要支撐。 灰色系統(tǒng)理論是1982 年由中國學者鄧聚龍教授創(chuàng)立，該理論以 “部分信息已知，部分信息未知” 的 “小數據”“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對象，主要通過對 “部分” 已知信息的挖掘，提取有價值的信息，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控［1］。 1986 年灰色系統(tǒng)理論這一名詞首次出現(xiàn)在體育科研領域［2］，1987 年即被應用到群眾體質研究中，已有30 多年的時間，雖然有關國民體質研究運用灰色系統(tǒng)理論比較早，但目前為止應用仍不是非常廣泛。 基于此，本研究對我國灰色理論在國民體質方面的文獻進行了綜述， 對灰色理論在國民體質研究領域的未來趨勢進行了展望。 同時本文也為全民健康疾病預防等方面提供參考， 為全民健身政策的制定提供更科學的依據。

1 灰色預測模型在體質研究方面的應用

古語 “凡事預則立、不預則廢”，灰色系統(tǒng)中的預測模型在體質研究應用中占據著非常大的比例。 灰色系統(tǒng)預測模型是指通過原始數據的處理和灰色模型的建立，挖掘、發(fā)現(xiàn)、掌握系統(tǒng)演化規(guī)律，對系統(tǒng)的未來狀態(tài)做出科學的定量預測。 對于體質，以往的研究基本上都是數列預測，即對未來的取值進行預測，采用的是GM（1,1）數列預測模型。 比如1987 年婁光大以湖南市17 歲女生1981～1986 年身高數據為例，預測1987～2000 年湖南市17 歲女生的身高，認為這一模型可以應用于其他的體質調研數據中， 從而對未來人口質量的動態(tài)變化進行預測和分析［3］。 喜悅在 2015 年以 1995～2010 年全國學生體質調研數據中維吾爾族、朝鮮族、回族、藏族、壯族5 類少數民族7～17 歲學生為研究對象，選取速度素質、耐力素質、肌肉力量素質、柔韌性、肺活量等身體素質的相關指標進行分析和灰色預測，得出了未來10 年的5 類少數民族學生身體素質的預測值和變化情況， 并以此給出建議如何提高少數民族學生的生長發(fā)育水平［4］。 許良在 2006 年以 1979、1985、1995、2000 年的7～18 歲兒童青少年體質調研數據為基礎，對全國城市青少兒身高、 體重和胸圍生長發(fā)育趨勢進行灰色預測， 得出來未來10年全國城市青少兒身高、 體重和胸圍生長發(fā)育的期望模型及其預測值［5］。劉尚紅等在 2018 年以 1985、1995、2000、2005、2010、2014 年共6 年的寧夏地區(qū)全國學生體質與健康調研的數據為基礎，采用派生指標BMI 進行預測未來10 年寧夏地區(qū)兒童青少年的肥胖率［6］。

上述文獻中灰色系統(tǒng)在體質研究上的應用有以下主要特點：1）集中于對兒童青少年體質方面的灰色預測研究。 究其原因， 一方面預測兒童青少年的生長發(fā)育變化主要用于科學選材，為未來的競技體育提供優(yōu)秀人才；另一方面兒童青少年的生長發(fā)育在一定程度上能夠體現(xiàn)一個國家和地區(qū)的政治、經濟、文化等各個方面的綜合實力水平。 而且自建國以來，國家基本每5 年一次的全國學生體質調研也為兒童青少年體質灰色預測研究方面提供了數據基礎。 2）這些研究中灰色預測模型的應用沒有考慮預測精準度，GM（1,1）基本預測模型的穩(wěn)定性一直是眾多學者探討的問題之一， 該模型具有一定的適用范圍，在做長期預測時存在較大的誤差。 3）大部分研究只是對體質指標預測的重復應用，比較淺顯，沒有深層的分析研究問題。

謝彬在 2000 年以 1979、1985、1995、2000 年的 19～22 歲的大學生為研究對象，采用灰色控制理論中的GM（1，1）模型對男女大學生分別進行體質預測， 提出未來2～3 年內湖北學生體質發(fā)展趨勢， 并認為通過灰色系統(tǒng)得出的數值不一定與未來的實測值完全一致， 但是預測值所表達出來的是各項指標按計算年代的實際狀況來反映在未來的一段時期內可能發(fā)展及變化的一種趨勢， 是一種符合發(fā)展趨勢的可用于實際預測的理想建模分析方法， 運用該方法進行體質發(fā)展趨勢的研究是可行的，具有實際研究意義［7］。 齊雷濤在 2013 年將 2003～2011 年濰坊某醫(yī)學院在校大學生的體檢數據作為基礎， 運動灰色理論模型預測研究未來2 年大學生BMI 數值，并與2012年的實測值對比，研究發(fā)現(xiàn)，預測值與實測值相比誤差遠小于正常誤差范圍，模型理想，預測效果非常好［8］。 田應娟在2016年以 1985、1990、1995、2000、2005、2010 年 6 年的全國學生體質調研數據為基礎，運用灰色系統(tǒng)理論GM（1,1）模型預測研究7～18 歲哈尼族學生未來10 年的身體形態(tài)， 并將預測的2015 年數值與2015 年實際調研的數值進行對比，研究發(fā)現(xiàn)雖然存在抽樣誤差，操作誤差，計算誤差等多方面的原因，導致了預測值與實際值沒有完全相等的， 但是預測值與實際值差距并不明顯，在統(tǒng)計學上是允許存在的，因此認為灰色預測模型得出的數據有一定指導意義［9］。張藝宏、王梅等在2017 年發(fā)表的2000～2014 年老年人形態(tài)變化及灰色預測研究中采用灰色系統(tǒng)理論對 2000 年、2005 年、2010 年和 2014 年國家國民體質監(jiān)測的60～69 歲老年人數據，建立形態(tài)指標GM（1,1）四數據模型進行預測2019 年、2024 年老年人的形態(tài)指標變化［10］。涂景春、江崇民等在2016 年基于灰色模型的我國城鎮(zhèn)老年人體質定量預測研究中，2000 年、2005 年、2010 年、2014 年國民體質監(jiān)測數據中將2014 年數據進行差值法把2014 年的數據轉換到2015 年，從而滿足等時距的建模要求，建立離散灰色EGM 預測模型，并且采用均方差比值、小誤差概率和平均相對精度對預測精度進行綜合檢驗，預測等級為良好以上［11］。

從上述文獻灰色預測模型的應用發(fā)現(xiàn)：1）2000 年以后灰色預測在全民健身中的研究對象不再僅限于兒童青少年，逐漸拓展到大學生、老年人等，研究對象的拓展可以更全面底下分析掌握全民體質狀況。 2）研究方法上學者們逐漸認識到了GM（1,1）模型的局限性，研究中不僅僅對未來的取值進行預測，同時也考慮到了GM（1,1）模型預測可能存在偏差，有的將預測值與實測值進行對比，來檢驗模型的準確性，有的將GM（1,1）模型進行修正后應用，有的開始引入劉思峰、謝乃明在2006 年提出的離散灰色模型DGM（1，1）模型，該模型對 GM（1,1）模型進行了改進。

2 灰色關聯(lián)分析模型在全民健身方面的應用

灰色關聯(lián)方分析方法彌補了數理統(tǒng)計方法進行系統(tǒng)分析所導致的缺憾， 它對樣本量的多少和樣本有無明顯規(guī)律都同樣適用， 基本思路是通過線性插值的方法將系統(tǒng)因素的離散行為觀測值轉化為分段連續(xù)的折線， 進而根據折線的幾何特征構造測度關聯(lián)程度的模型，折線幾何形狀越接近，相應序列之間的關聯(lián)度就越大，反之越小［1］。在全民健身方面，許多學者也圍繞灰色關聯(lián)分析模型的構造和性質進行了有益探索，取得了不少有價值的成果。

林宇、周慧在2009 年用灰色關聯(lián)分析法探討影響威海市成年人的體質的各項指標關聯(lián)度， 分析了各指標對體質狀況影響的主次關系， 認為應當以此選擇合理的鍛煉項目和鍛煉方式來提高體質［12］。2000 年，羅麗等人用關聯(lián)分析方法對全國漢族城市7～22 歲男性學生的身體形態(tài)機能各指標與身體素質各指標關聯(lián)分析， 研究發(fā)現(xiàn)形態(tài)機能素質各指標之間是相互作用的，且不同指標之間的相關程度是有差異的，且相同指標間不同年齡組關聯(lián)度不同， 因此在進行體育鍛煉時要因人而異，更加個性化的鍛煉更為有效［13］。 周智聰在 2019 年對鄭州黃河護理職業(yè)學院2015 級和2016 級在校大學生為研究對象，將學生體質的身體形態(tài)、機能指標、素質指標與體質健康綜合評分進行灰色關聯(lián)分析，找出影響綜合得分的主要因素，從而找到有針對性的鍛煉方式，促進學生健康成長［14］。 翁曉雨等在2019 年對安徽某高校大學生的引體向上與其他的素質測試指標進行灰色關聯(lián)分析， 同時用皮爾遜相關分析進行對比，發(fā)現(xiàn)二者得出的結論基本是一致的，在數據灰色關聯(lián)分析要求更低，操作更為簡潔，實際應用中更為有效［15］。 劉喜玲、陳留強在2016 年發(fā)表的大學生體質健康綜合評定的灰色關聯(lián)研究中以中原工學院信息商務學院大學生體質健康測試的身體形態(tài)、 身體機能和身體素質的指標和體質健康綜合評定的關聯(lián)度來判斷指標對健康綜合評定的影響， 并為該學院學生體質發(fā)展提供建議［16］。

從上述文獻中我們可以看出， 灰色關聯(lián)模在全民健身方面的應用主要集中2000 年以后，并且研究內容主要是在體質綜合評定和身體形態(tài)、機能、素質指標的關聯(lián)度上做研究，沒有更為深入的探討研究，都是點關聯(lián)的分析模型，沒有基于整體或者全局視角的綜合關聯(lián)模型。 研究對象也比較單一，基本都集中在大學生體質研究。

3 灰色系統(tǒng)在全民健身領域應用中存在的主要問題及在前景分析

從以上綜述可以得出，灰色系統(tǒng)自1982 年提出受到國內外學術界的積極關注并且在眾多領域中成功應用，1987 年即被應用到群眾體質研究，至今已有30 多年的時間，但是在體質研究方面仍然處于起步階段，自2000 年后有關灰色系統(tǒng)在體質發(fā)面的研究才逐漸增多，但在研究對象、研究指標、研究方法、研究內容幾方面都存在局限性。

3.1 研究對象的局限。

首先，全民健身顧名思義要涉及到各個年齡階段，迄今為止的研究對象更多地聚焦在幼兒、青少年身上，近年來有少許對老年人的研究， 基本沒有對中青年人群體質的灰色研究。20～59 歲的中青年人是國家發(fā)展的中流砥柱， 他們的健康占據著非常重要的作用，這個年齡段要么剛踏入社會，工作強度非常大，要么上有老下有小，工作壓力大，大部分不具備時間和精力去健身，導致健身潮中這個年齡段的人群占比非常小，對這部分人的體質預測研究既可以判斷未來10～20 年中年人群的體質狀況也可以判斷出未來老年人的體質狀況， 為全民健身發(fā)展計劃提供數據支持。 其次， 根據我國發(fā)展的實際情況，存在很多特殊群體，如農民工、留守兒童、空巢老人等等，對這些經濟社會發(fā)展出現(xiàn)的新的人口結構的灰色系統(tǒng)研究能夠更加系統(tǒng)全面體現(xiàn)出我國國民體質的未來趨勢， 為政府決策提供有效支持。

3.2 研究指標的局限。

一是灰色系統(tǒng)理論模型在已有的體質研究中指標的選擇僅限于身體形態(tài)（身高、體重、圍度）、身體機能（肺活量）、身體素質（體前屈、握力、立定跳遠、800m 等）的基本指標的研究，對于派生指標研究較少， 如可以衡量人體的肥胖程度的身體質量指數BMI；能夠判斷是否是中心性肥胖，是否面臨患心臟病風險的的指標腰臀比； 指標范圍的拓展可以在更大程度上判斷人體體質。 二是現(xiàn)有的灰色系統(tǒng)理論在體質研究方面僅局限身體形態(tài)、身體機能和身體素質。 而人的體質包括很多方面的內容，中國體育科學學會早就明確指出，體質包括5 方面的內涵：1）身體形態(tài)發(fā)育水平；2）生理功能水平；3）身體素質和運動能力的發(fā)展水平；4）心理素質發(fā)展水平；5）對內外環(huán)境的適應能力， 即對不利因素和環(huán)境變化影響的應激調節(jié)能力及對各種疾病的抵抗能力［17］。 只有通過對以上多個指標的綜合測量和評價才能科學、有效、準確地評價一個人的體質。 未來對體質綜合評價的預測研究應成為體質預測研究領域的新的熱點。

3.3 研究方法的局限。

灰色系統(tǒng)理論經過30 多年的發(fā)展， 現(xiàn)已基本建立起一門新興學科的結構體系，其主要包括：灰數及其運算、序列算子與灰色信息挖掘、灰色關聯(lián)分析模型、灰色聚類評估模型、GM 系列模型、灰色組合模型等。 其中較為頻繁地應用于全民健身方面的是灰色預測模型和灰色關聯(lián)分析模型，其中灰色預測模型均是對體質指標預測的簡單重復使用，灰色關聯(lián)模型也是基于對各項指標關聯(lián)度的排序，研究數量總體不多，質量不高，內容較為淺顯，缺乏深度，運用的模型較為單一。其他灰色系統(tǒng)的方法模型在體質研究中的應用還有待于進一步的拓展。

3.4 研究內容的局限

灰色系統(tǒng)在體質方面的研究主要內容集中在體質監(jiān)測結果的預測和各指標間關聯(lián)度的研究，究其原因我國從1979 年開始對全國兒童青少年體質進行調查研究，1997 年開始進行了成年人體質測試，2000 年開展了全體國民體質監(jiān)測［18］。之后基本保持每5 年一次的體質監(jiān)測， 為整體縱向研究體質提供了很好的數據基礎， 但也給灰色系統(tǒng)在體質上的研究帶來了局限性，很多研究都只依靠于體質監(jiān)測的指標和數據，而沒有拓展和開發(fā)新的研究內容， 比如不同的運動項目或者運動方式對體質的長期影響的灰色系統(tǒng)研究基本沒有， 這種研究耗費時間比較長， 沒有國家和政府的支持以及研究者的耐心很難堅持； 再者灰色系統(tǒng)理論在人體慢性疾病的研究領域基本處于空白。 2019 年胡盛壽、 高潤霖等發(fā)表的 《中國心血管病2018》中研究發(fā)現(xiàn)，不管中國的城市還是農村，1990～2016 年近26 年間心腦血管、腫瘤、呼吸系統(tǒng)疾病一直占據居民主要死亡率的前3 位，灰色系統(tǒng)對于未來疾病的防治研究，對于得病后的康復以及如何讓患病人群回歸家庭回歸社會， 提高患病人群的生活質量等具有前瞻性的指導作用。