Stærðfræðilegt bestunarlíkan getur sparað verulegan tíma við skipulag æfinga hjá íþróttafélögum og hjálpað þeim að nýta æfingaaðstöðu sína betur. Þetta eru fyrstu niðurstöður rannsóknar sem Tómas Philip Rúnarsson, prófessor við Verkfræði- og náttúruvísindasvið Háskóla Íslands, leiðir. Auk hans koma að verkefninu þrír nýútskrifaðir iðnaðarverkfræðinemar, Bjartur Berg Baldursson, Jóhann Steinn Miiller Ólafsson og Margrét Rán Rúnarsdóttir sem hlutu styrk úr Nýsköpunarsjóði námsmanna í mars síðastliðnum til þess að vinna að rannsókninni í sumar.
Að raða í stundaskrár er eitt flóknasta púsluspil samfélagsins, hvort sem um ræðir skólastarf, heilbrigðisþjónustu, samgöngur eða íþróttalíf. Daglegt líf okkar snýst að miklu leyti um að finna jafnvægi milli ólíkra þarfa og tíma þar sem fjölmargir aðilar þurfa að fá sínu framgengt. Þetta er ekki síður raunveruleiki hjá íþróttafélögum sem þurfa reglulega að skipuleggja fjölda æfinga fyrir mismunandi íþróttir og aldurshópa. Ferlið við skipulag æfinga er oft handvirkt og tímafrekt og það getur reynst erfitt að hámarka bæði nýtingu á tíma og aðstöðu og koma í veg fyrir árekstra.
„Rannsóknin snýst því um að þróa stærðfræðilegt bestunarlíkan sem raðar niður æfingum íþróttafélaga á skilvirkari hátt en hefðbundnar handvirkar aðferðir. Markmiðið er að hámarka nýtingu íþróttaaðstöðu, draga úr árekstrum milli hópa og gera skipulagningu þjálfara og iðkenda einfaldari og sveigjanlegri,“ segir Tómas.
Röðun próftöflu HÍ kveikjan að verkefninu
Tómas segir að hugmyndin að verkefninu hafi kviknað eftir spjall við Arnar Gíslason, kynjafræðing og jafnréttisfulltrúa HÍ, en hann hefur jafnframt verið í foreldraráði í KR og tekið eftir árekstrum við að raða æfingum iðkenda í töflur. „Hann vissi að ég hefði komið að þróun stærðfræðilegra lausna við röðun próftaflna og stundatöflugerðar innan háskólans.” Í kjölfarið lagði Arnar til við Tómas að skoða hvort skipuleggja mætti æfingatöflur KR með sama hætti og próftöflu HÍ, þ.e. með stærðfræðilegu bestunarlíkani. Arnar bendir enn fremur á að til viðbótar við að auðvelda skipulag æfinga og koma í veg fyrir árekstra megi einnig nota bestunarlíkanið sem tól til að tryggja jafnfræði milli kynja hvað varðar æfingatíma og -svæði.
„Röðun próftöflu HÍ og stundataflna voru verkefni sem unnin voru í nánu samstarfi við nemendur í iðnaðarverkfræði og aðra á Verkfræði- og náttúruvísindasviði HÍ,“ útskýrir Tómas og heldur áfram: „Eins og staðan er nú víða í deildum HÍ eru stundatöflur afritaðar frá fyrri árum og síðan lagaðar handvirkt eftir athugasemdum frá kennurum eða nemendum, sem leiðir bæði til þess að stundatöflurnar verða misgóðar og kennslustofur eru ekki nýttar eins vel og mögulegt væri.“
Vonir standa til að þessi tækni verði innleidd fyrir allan háskólann og bæti þar með raunverulega möguleika á þverfræðilegu námi. „Þó svo að HÍ hafi keypt stundatöflukerfi hefur reynst snúið, eða jafnvel ómögulegt, að aðlaga þau að raunverulegum þörfum skólans,“ bendir Tómas á.
Nýta gögn frá KR og Breiðabliki
Rannsóknin byggist á þróun svokallaðs blandaðs heiltölubestunarlíkans (MIP) sem raðar æfingum inn á tímatöflu með tilliti til takmarkana á borð við æfingasvæði, lengd æfinga, árekstra og jafnvægi í álagi. Að sögn Tómasar felst vísindalegt nýnæmi rannsóknarinnar í að nota samfellt tímalíkan og opinn bestunarhugbúnað við lausnina en það hefur ekki verið reynt í þessum mæli áður í íslensku eða erlendu samhengi. „Líkanið er svo prófað með gögnum sem knattspyrnufélögin KR og Breiðablik hafa útvegað okkur til að tryggja hagnýtingu og áreiðanleika. Slík gögn veita innsýn í raunverulegt skipulag æfinga og ætlunin er að fjölga þátttakendum og prófa lausnina hjá fleiri félögum,“ útskýrir Tómas og bætir við: „Við höfum átt í samtali við Val og Gróttu og eigum í viðræðum við fleiri félög um samstarf og prófanir.“
Einnig er í þróun app sem hýst er á tölvum háskólans meðan á þróun verkefnisins stendur. Appið gerir skipuleggjendum æfinga kleift að setja inn og breyta forsendum með spjalli. Þessa tækni hyggst Tómas einnig nota í öðru verkefni sem styrkt er af Rannís og ber heitið „Sjálfvirkt nám ákvörðunarlíkana“. „Í því verkefni tek ég einnig röðun æfinga fyrir íþróttafélögin sem dæmi og þar eru það notendurnir sjálfir, þ.e. íþróttafélögin, sem móta röðunarlíkanið á gagnvirkan hátt í gegnum viðmót sem nýtir gervigreind. Markmiðið er að skipuleggjendur geti „spjallað sig“ í gegnum skipulagið með aðstoð spunagreindar og stærðfræðilegrar bestunar.“
Mikilvægt að nemendur takist á við raunveruleg verkefni
Tómas segist leggja áherslu á að nota raunveruleg verkefni sem nemendur geta tengt við námsefnið í kennslu og því hafi hann lagt þetta verkefni fyrir. Sem fyrr segir nýtur hann aðstoðar þriggja nema í iðnaðarverkfræði í verkefninu en Bjartur Berg, Jóhann Steinn og Margrét Rán hafa unnið hörðum höndum að þróun líkansins, gagnavinnslu og hönnun notendaviðmóts í sumar. „Við komum að verkefninu í áfanga sem við þrjú sátum hjá Tómasi. Í námskeiðinu setti Tómas fram verkefni sem fól í sér að þróa blandað heiltölubestunarlíkan til að raða niður æfingum fyrir fótbolta og körfubolta hjá KR og þar kviknaði áhugi okkar að áframhaldandi þróun verkefnisins,“ útskýra þeir Bjartur og Jóhann Steinn en þeir héldu áfram með verkefnið í framhaldsnámskeiði í aðgerðagreiningu undir handleiðslu Tómasar.
Svo tengja mætti verkefnið enn betur við raunverulegt vandamál sem þarfnast úrlausnar fékk Tómas Íunni Eir Gunnarsdóttur, íþróttafulltrúa KR, til liðs við verkefnið. „Íunn og þjálfarar hjá KR settu upp fyrstu drög að gagnasafni sem við gátum unnið með í námskeiðinu. Auk þess mætti Íunn í tíma hjá okkur og svaraði spurningum nemenda. Að lokum fengu Bjartur og Jóhann tækifæri til að vinna áfram með verkefnið sem lokaverkefni í iðnaðarverkfræði.“
Spennandi að vinna að hagnýtri lausn fyrir íþróttafélögin
Bjartur og Jóhann Steinn höfðu mikinn áhuga á verkefninu og því lá beinast við sækja um styrk í Nýsköpunarsjóð námsmanna til að þróa verkefnið áfram í sumar. Margréti Rán buðu þeir að ganga aftur til liðs við verkefnið eftir að hafa hlotið styrkinn. „Mér fannst bestunarlíkanið sem við þróuðum hjá Tómasi mjög áhugavert og ég sá bæði möguleikana og áhrifin sem það gæti haft. Þegar tækifæri gafst til að halda áfram með verkefnið fannst mér það spennandi og því sjálfsagt að taka þátt í áframhaldandi þróun þess,“ segir Bjartur.
Jóhann Steinn tekur undir með Bjarti og segist einnig hafa haft mikinn áhuga á verkefninu enda bæði hagnýtt og krefjandi. „Mér fannst spennandi að vinna að lausn sem nýtist íþróttafélögunum beint,“ segir hann og leggur áherslu á gildi þess að fá að þróa lausn við raunverulegu vandamáli.
Margrét Rán hefur jafnframt þjálfað stúlkur í 6. og 7. flokki Gróttu síðustu sjö ár og þekkir því vel hversu erfitt getur reynst að skipuleggja æfingar. „Ég hef æft fótbolta sjálf í mörg ár svo ég átta mig á umfanginu á því að raða æfingum og nýta svæði sem best. Ég hef einnig fylgst með þannig vinnu eiga sér stað. Þetta getur verið mikið mál þegar iðkendur æfa tvær til þrjár íþróttir og þjálfarar eru einnig í annarri vinnu eða skóla með fram þjálfarastarfinu og komast bara á ákveðnum tímum,“ segir hún.
Bestunarlíkanið getur sparað verulegan tíma við skipulag æfinga
Verkefni og prófanir standa enn yfir en fyrstu niðurstöður eru afar jákvæðar og sýna að bestunarlíkanið getur sparað verulegan tíma við skipulagningu æfinga og bætt nýtingu á aðstöðu íþróttafélaganna. „Þessi nálgun getur haft mikil áhrif á skipulag íþróttafélaga og vonir standa til að lausnin muni nýtast víðar og stuðla að skilvirkara skipulagi á landsvísu og milli félaga,“ segir Tómas og heldur áfram: „Rannsóknin getur haft umtalsverð áhrif á íþróttastarfsemi á Íslandi með því að auka nýtingu á aðstöðu og spara tíma og vinnu skipuleggjenda. Þetta getur stuðlað að því að fleiri fái tækifæri til að æfa og að félög geti nýtt auðlindir sínar betur.“
Bjartur, Jóhann Steinn og Margrét Rán samsinna þessu og benda jafnframt á að rannsóknin snúi að raunverulegu vandamáli sem mörg íþróttafélög glíma við. Niðurstöðurnar geti því haft víðtæk áhrif. „Með því að hámarka nýtingu æfingasvæða og koma í veg fyrir árekstra á æfingum styður verkefnið við öflugt íþróttastarf og gerir íþróttafélögum kleift að nýta auðlindir sínar betur. Þetta gagnast bæði iðkendum og skipuleggjendum,“ benda þau á.
Áhugasamir um að þróa verkefnið enn frekar
Bjartur, Jóhann Steinn og Margrét útskrifuðust öll með BS-gráðu í iðnaðarverkfræði í júní síðastliðnum. Aðspurðir um hvort þeir hefðu áhuga á að halda áfram að vinna að þróun bestunarlíkansins svara þeir Bjartur og Jóhann Steinn játandi. „Það væri spennandi að halda áfram að þróa verkefnið ef áhugi er fyrir því og það reynist gagnlegt í notkun,“ segja þeir. Báðir eru þó á því að helsta markmið þeirra sé að skila eins góðri úrlausn á verkefninu eftir sumarið og hægt er.
Framtíðin er björt hjá þremenningunum en Margrét Rán og Jóhann Steinn stefna á frekara nám. Jóhann Steinn mun hefja meistaranám í iðnaðarverkfræði við DTU (Tækniháskóla Danmerkur) í haust og svipað er uppi á teningnum hjá Margréti en hún hyggst flytja til Kaupmannahafnar í byrjun næsta árs. „Ég ætla líka að fara í meistaranám við DTU en byrja á vorönn og fer að öllum líkindum í iðnaðarverkfræði,“ segir hún. Bjartur hefur starfað hjá verkfræðistofunni Cowi síðastliðin þrjú sumur og ætlar að bæta við starfsreynsluna í vetur. „Ég hef störf hjá Alvotech í september en svo stefni ég á að hefja meistaranám í Evrópu haustið 2026, annaðhvort á sviði iðnaðarverkfræði eða í tæknilegu námi.“