CC BY
128Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей «StudNet» №10/2020
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИ ПРАВИЛЬНОГО ПИТАНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МОБИЛЬНОГО ПРИЛОЖЕНИЯ
USE OF THE MATHEMATICAL MODEL OF CORRECT NUTRITION WHEN DEVELOPING A MOBILE APPLICATION
УДК 004
Карякин Юрий Евгеньевич, канд. техн. наук, кафедра информационных систем, доцент Тюменского государственного университета, РФ, г. Тюмень E-mail: y.e. karyakin@utmn.ru
Калинина Анастасия Александровна, бакалавр, кафедра информационных систем, Тюменский государственный университет, РФ, г. Тюмень E-mail: kalininastya31@mail.ru
Волкова Анастасия Сергеевна, студент, кафедра информационных систем, Тюменский государственный университет РФ, г. Тюмень, E-mail: nastyahailey@yandex.ru
Karyakin Yuri Evgenievich, Candidate of Science, Department of Information Systems, assistant professor of Tyumen State University, Russia, Tyumen Kalinina Anastasia Alexandrovna, bachelor, Department of Information Systems, Tyumen State University, Russia, Tyumen Volkova Anastasia Sergeevna, student, Department of Information Systems, Tyumen State University, Russia, Tyumen
АННОТАЦИЯ
Основная цель статьи заключается в рассмотрении особенностей питания каждого человека в отдельности. Так как в настоящее время широко распространены различные мифы о питании, то научно-обоснованных фактов о полезном, сбалансированном образе питания не так много. Разные особенности питания могут приводить к различным последствиям. Поэтому сказать точно, что вредно, а что полезно, почти невозможно. Исходя из этого, всё, что мы знаем о питании - это лишь обобщенные факты. При анализе типа питания использовались такие методы как расчет индекса массы тела, суточной нормы калорий и коэффициента физической нагрузки. Каждый организм индивидуален и, исходя из этого, невозможно создать
1
идеальную систему питания, которая подойдет абсолютно каждому. Но с помощью этих методов были выявлены подходы к составлению здорового и нормированного типа питания, который рассчитывается, исходя из индивидуальных показателей организма.
В статье рассматривается описание метода расчета индекса массы тела, метод расчета суточной нормы калорий и принципы разработки удобного мобильного приложения, которое поможет легко и просто составить сбалансированное питание для каждого человека. Статья рекомендована всем, кто хочет улучшить своё здоровье и самочувствие посредством сбалансированного и качественного питания.
ABSTRACT
The purpose of the article is to consider the particular nutrition of each person individually. Since various myths about nutrition are widespread in our time, there are not so many scientifically based facts about a healthy, balanced way of eating. Different eating habits can lead to different consequences. Therefore, it is almost impossible to say exactly what is harmful, or else useful. Based on this, all we know about nutrition is just generalized facts.
When analyzing the type of food, methods such as calculating the body mass index, daily calorie intake and exercise factor were used. Each organism is individual and on the basis of this it is impossible to create an ideal nutrition system that will suit absolutely everyone. But using these methods, approaches to compiling a healthy and normalized type of nutrition, which is calculated on the basis of individual indicators of the body, were identified.
The article discusses the description of the method of calculating the mass index of the body, the method of calculating the daily calorie intake and the principles of developing a convenient mobile application that will help you easily and simply create a balanced diet for each person. The article is recommended for anyone who wants to improve their health and well-being through a balanced and high-quality diet.
Ключевые слова: индекс массы тела, суточная норма калорий, коэффициент физической нагрузки, мобильное приложение.
Keywords: body mass index, daily calorie rate, physical activity coefficient, mobile application.
ВВЕДЕНИЕ
Здоровье и самочувствие человека напрямую обусловлено тем, какую еду он употребляет, зависит от её количества и качества. Питание должно быть
различным и правильным для того, чтобы процесс обмена веществ был
2
сбалансированным, т.к. оно влияет на жизнь человека во всех её аспектах и проявлениях.
Одной из главных жизненно-необходимых потребностей организма человека является энергия, которую мы получаем из продуктов. Основные компоненты, которые содержатся в продуктах питания, отвечают за построение и непрерывное обновление клеток и тканей, восполняют энергетические траты организма. Важные элементы для развития организма зависят от типа питания, такие как обмен веществ, структура и функции всех клеток, тканей и органов [1]. Для того, чтобы рацион был сбалансированным необходимо придерживаться правильного соотношения жиров, белков и углеводов. В настоящее время, чтобы следить за тем, что человек употребляет в пищу, есть много различных ресурсов, которые отличаются друг от друга своей доступностью и функционалом. Для того, чтобы контролировать своё питание, необходимо не только вести подсчет съеденных продуктов, но и записывать о них информацию в тетрадь. Но для того, чтобы облегчить жизнь человеку есть готовые платные и бесплатных программы, которые помогают вести учет потребляемых продуктов. Таким образом, отсюда появляется потребность в простом и удобном приложении, которое позволит легко находить и просматривать информацию о каждом продукте, а также помогает вести учет потребления этих продуктов.
Информационные технологии напрямую связаны с человеческими потребностями, поэтому с каждый годом появляется всё больше новых гаджетов и девайсов. Разработка мобильных приложений в современном мире является очень актуальным направлением, ведь человек практически не живет вместе с телефоном.
Разработанное мобильное приложение будет выполнять основную функцию для поддержания физической формы человека, будет автоматически рассчитывать суточную норму калорий для правильного функционирования организма человека и будет рассчитывать индекс массы тела человека. Далее пользователь сможет просматривать меню, которое составит приложение на основе введенных данных.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Расчет индекса массы тела
Существует множество способов, с помощью которых можно оценить физическую форму человека по ряду показателей. Одним из таких показателей является индекс массы тела. ИМТ широко используется врачами, диетологами, тренерами и инструкторами по фитнесу уже многие десятилетия. Благодаря своей простоте, формула для его расчета получила
популярность среди людей, которые стремятся поддерживать своё тело в хорошем состоянии [5].
Индекс массы тела (ИМТ) - это показатель, с помощью которого можно определить соотношение веса и роста человека. ИМТ показывает нормальный ли вес у человека для его роста. Этот показатель используется в спорте и медицине для определения заболеваний, связанных с избыточной или недостаточной массой тела, при назначении лекарственных средств при от ожирения [7, 8].
Расчёт производится по следующей формуле:
т
где И - рост человека (см); т - вес человека (кг); I - индекс массы тела.
Интерпретации значений рассчитанных индексов массы тела представлены в таблице 1 .
Таблица 1.
Интерп зетации значений ИМТ
ИМТ Классификация
Меньше 16 Выраженный дефицит массы тела
16 - 18,5 Минимальная масса тела
18,5 - 25 Масса тела в норме
25 - 30 Избыток веса
30 - 35 Первая степень ожирения
35 - 40 Вторая степень ожирения
Больше 40 Третья степень ожирения
Следует отметить, что индекс массы тела рекомендуется рассчитывать для мужчин и женщин в возрасте 20-65 лет. Но расчет ИМТ может быть неверен для оценки телосложения профессиональных спортсменов или подростков (до 18 лет).
На основе данных ИМТ пользователь принимает для себя решение, что ему нужно делать, худеть, набирать вес или же поддерживать себя в такой же форме. Пользователю будет показан коэффициент из таблицы и пояснение к нему.
Расчет суточной нормы калорий
Суточная норма калорий - это оптимальное количество калорий, которые необходимо потреблять, чтобы сохранить фигуру и здоровье. Для того, чтобы сжечь жир и похудеть необходимо тратить калорий больше, чем употреблять. Торга организм начинает расщеплять жир, чтобы получить необходимую для деятельности человека энергию. Также дефицита калорий можно добиться с
4
помощью физических нагрузок. Чтобы потреблять меньше калорий, нужно правильно рассчитывать суточную норму потребления калорий. Суточную норму калорий можно рассчитать несколькими способами: по формуле Харриса-Бенедикта, по формуле Миффлина — Сан Жеора. Последний способ более точный и новый, поэтому он и лег в основу мобильного приложения.
Суточная норма калорий для женщин определяется по формуле [5]:
К1 = (10 • В + 6,25 • R - 5 • А - 161) • F где К1 - суточная норма калорий для женщин; B - вес пользователя в килограммах; R - рост пользователя в сантиметрах; A - возраст пользователя в годах. F - коэффициент физической нагрузки.
Норма калорий в сутки для мужчин рассчитывается по формуле [5]:
К2 = (10 • В + 6,25 • R - 5 • А + 5) • F где К2 - суточная норма калорий для женщин; B - вес пользователя в килограммах; R - рост пользователя в сантиметрах; A - возраст пользователя в годах. F - коэффициент физической нагрузки (таблица 2).
Таблица 2. Коэффициент физической нагрузки
Коэффициент физической нагрузки (Б) Пояснение
1.2 Минимум/отсутствие физической нагрузки
1.375 Тренировки 2-3 раза в неделю
1.4625 Тренировки 3-4 раза в неделю
1.550 Тренировки 5 раз в неделю
1.6375 Тренировки каждый день
1.725 2 тренировки в день
1.9 Тренировки каждый день и работа, которая требует физических нагрузок
Норма калорий в сутки для похудения женщин рассчитывается по формуле
[5]:
К3 = ((10 • В + 6,25 • R - 5 • А +5) • F) - 20%, где К3 - суточная норма калорий для женщин; B - вес пользователя в килограммах; R - рост пользователя в сантиметрах;
А - возраст пользователя в годах. Б - коэффициент физической нагрузки.
Норма калорий в сутки для набора мышечной массы мужчин рассчитывается по формуле [5]:
К4 = ((10 • В + 6,25 • R - 5 • А +5) • F) + 20% где К4 - суточная норма калорий для женщин; В - вес пользователя в килограммах; Я - рост пользователя в сантиметрах; А - возраст пользователя в годах. Б - коэффициент физической нагрузки.
Однако, при этом суточная норма калорий не должна противоречить неравенству [5]:
К > — • 8
0,45
где К - суточная норма калорий (для мужчин и женщин); В - вес пользователя в килограммах.
Расчеты суточной нормы калорий можно производить и в кДж: 1 ккал = 4,184 кДж. Расчёт БЖУ
Аббревиатура БЖУ — это белки, жиры, углеводы, эти элементы присутствуют в каждом продукте в разном соотношении. Они выполняют определенные функции в организме человека, оказывают влияние на здоровье человека, его самочувствие, на работу организма в целом [9, 10].
Для снижения веса важна не только суточная норма калорий, но и процентное соотношение белков, жиров и углеводов в каждом отдельном продукте. Чем ближе оно к норме, тем правильнее питание. Если целью является похудение, то необходимо изменить некоторые параметры [3,4].
После расчета суточной нормы калорийности, производим подсчёт БЖУ на день, исходя из оптимального соотношения и следующих данных [4]: 4 ккал =1 г белков; 9 ккал =1 г жиров; 4 ккал =1 г углеводов.
Взяв пропорцию БЖУ, можно рассчитать для женщины необходимое количество употребления белков, жиров и углеводов за день [4]:
Е _ (К1 • 0,3) ,
I =
¥ = 4 '
где Кх - суточная норма калорий для женщин;
6
4 ;
(К1 • 0,1) .
9 ;
(К1 • 0,6)
E - грамм белков; J - грамм жиров;
Y - грамм углеводов.
Если для мужчины взять пропорцию БЖУ, получаем, что в сутки ему нужно потреблять [4]:
(К2 • 0,3) .
4 ; ■г _ (К2 • 0,2) .
9 ' _ (К2 • 0,5) . 4 ;
где К2 - суточная норма калорий для мужчин; E - грамм белков; J - грамм жиров;
Y - грамм углеводов.
Таким образом, важнейшим фактором в создании красивого тела является правильное и сбалансированное питание и физические нагрузки. Также не стоит забывать о водно-соленом балансе.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ В результате анализа потоков данных, была построена логическая модель данных, которая изображена на рисунке 1 [2, 6].
На логической модели представлены следующие сущности и их атрибуты:
• Физическая нагрузка (Наименование, коэффициент);
• Цель (Наименование, коэффициент);
• ПродуктИскл;
• Продукт (Наименование, калорийность, белки, жиры, углеводы);
• Единицы измерения (Наименование);
• ПродуктРецепт (Количество);
• Тип приема пищи (Наименование);
• Рецепт (Наименование);
• Пользователь (Логин, пользователь, дата рождения, вес, желанный вес, рост, ИМТ, калории, белки, жиры, углеводы);
• Пол (Наименование).
Рисунок 1. Логическая модель данных
На основе логической модели разработано мобильное приложение. Меню приложения изображено на рисунке 2.
программное
Рисунок 2. Меню приложения
В меню есть такие разделы, как «Личный кабинет», «Дневник питания», «Настройки», «Помощь», «Обратная связь» и кнопка «Выйти». В мобильном приложении существует «Личный кабинет» (рис. 3). В личном кабинете пользователь заполняет свои данные: Вес, Желаемый вес, Рост, Физическая нагрузка, Цель и Питание.
= Личный кабинет
Желаемый вес (кг) Физическая нагрузкам
Рисунок 3. Личный кабинет пользователя
Приложение рассчитает индекс массы тела, суточную норму КБЖУ по данным, которые внесет пользователь в приложение. Для расчета ИМТ пользователь должен указать свой нынешний вес и рост. Для расчета КБЖУ пользователь предоставляет такие данные как возраст, рост, вес, пол и выбирает из перечня физических нагрузок свою активность и цель. Виды физических нагрузок представлены в таблице 2. Цели могут быть трех видов: потеря веса, поддержание веса и набор веса. Также пользователь может указать какие-либо ограничения в питании, например, если он не есть мясные продукты, то ему будет предоставлять меню без них.
В приложении есть раздел «Дневник питания» (рис. 4), в котором представлен дневник питания пользователя, у каждого пользователя он свой. В дневники питания разделены приемы пищи на «Завтрак», «Обед», «Ужин» и «Перекус/Другое».
Завтрак ©
10,13 13,79 11,27 13% л
Омлет с Молоком ЮОг 6,89 2,41 7,21 7% 100
Сыр Российский Юг 2,93 0,09 2,34 2% 36
Хлеб Черный 20г 0,31 11,29 1,72 3% 52
Свернуть л
Жиры Углев 10,13 13,79 Белк 11,27 РСК 13% Калории 188
Рисунок 4. Дневник питания Рисунок 5. Пример завтрака
На рисунке 5 представлен примерный рацион завтрака, где у каждого продукта указаны КБЖУ.
Таким образом, был разработан полноценный интерфейс, который предоставляет пользователю доступ ко всем основным функциям приложения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам исследования было разработано приложение, которое отвечает основным требованиям для поддержания сбалансированного питания. Здоровое питание поможет улучшить самочувствие, обмен веществ, структуру и функции всех клеток, тканей и органов. В перспективе планируется расширить функционал и добавить в приложение рецепты простых и полезных блюд, с заранее просчитанными БЖУ, чтобы пользователь мог не тратить время на подсчет.
В дальнейшем к разработке будут привлечены эксперты в нутрициологии и спорте. Будет создан личный кабинет пользователя с доступом к личному общению с экспертами. Эксперты смогут оценить изначальные данные пользователя, разработать и согласовать индивидуальную систему питания, и курировать пользователя на протяжении определенного времени, пока не будет достигнут результат.
В результате исследования оказалось, что рациональное питание - это не так сложно, как кажется. С помощью данной разработки каждый сможет соблюдать баланс нужных нутриентов, не затрачивая много времени на расчёт калорий и БЖУ.
Литература:
1. Данишевский К. Д. Правда о здоровом питании. [Электронный ресурс] URL: https://www.psychologos.ru/articles/view/pravda-o-zdorovom-pitanii (дата обращения: 20.04.2020)
2. Емельянова Н. З., Попов И. И., Партыка Т. Л. Основы построения автоматизированных информационных систем: учебник для вузов. М.: Форум, 2005. 453 с.
3. Зименкова Ф. Н. Питание и здоровье. М.: Прометей, 2016. 168 с.
4. Значение белков, жиров и углеводов для организма. [Электронный ресурс] URL: https ://www. passion. ru/health/vitaminy-i-mikroelementy/znachenie-belkov-zhirov-i-uglevodov-dlya-organizma-86280.htm (дата обращения: 15.04.2020)
5. Как посчитать калории, белки, углеводы и жиры. [Электронный ресурс] URL: http://goodlooker.ru/tablica-dlya-raschetov-bzhu.html (дата обращения: 15.04.2020)
6. Калинов С. Логическая модель базы данных. [Электронный ресурс] URL: http://analyst.by/diagrams/logicheskaya-model-predmetnoy-oblasti (дата обращения: 05.05.2020)
7. Плискина Ю. Счетчик калорий. Основы правильного питания. Эксмо-Пресс, 2017. 192 с.
8. Пшендин П. И. Рациональное питание спортсменов. М., 2005. 76 с.
9. Смоляр В. И. Рациональное питание. К.: Изд-во Наукова думка, 1991. 368 с.
10. Унзорг Р. Энциклопедия здоровья. Здоровое питание. М.: Кристина и Ко, 1994. 30 c.
Literature
1. Danishevsky K. D. the Truth about healthy nutrition. [Electronic resource] URL: https://www.psychologos.ru/articles/view/pravda-o-zdorovom-pitanii (accessed: 20.04.2020)
2. Emelyanova N. Z., Popov I. I., Partyka T. L. Fundamentals of building automated information systems: textbook for universities. Moscow: Forum, 2005. 453 p.
3. Zimenkova F. N. Nutrition and health. Moscow: Prometheus, 2016. 168 p.
4. The importance of protein, fats and carbohydrates for the body. [Electronic resource] URL: https://www.passion.ru/health/vitaminy-i-mikroelementy/znachenie-belkov-zhirov-i-uglevodov-dlya-organizma-86280.htm (accessed: 15.04.2020)
5. How to count calories, proteins, carbohydrates and fats. [Electronic resource] URL: http://goodlooker.ru/tablica-dlya-raschetov-bzhu.html (accessed: 15.04.2020)
6. Kalinov S. Logical model of the database. [Electronic resource] URL: http://analyst.by/diagrams/logicheskaya-model-predmetnoy-oblasti (accessed: 05.05.2020)
7. Pliskina Yu. Calorie counter. Basics of proper nutrition. Eksmo-Press, 2017. 192 p.
8. Pshendin P. I. Rational nutrition of athletes. Moscow, 2005, 76 p.
9. Smolyar V. I. Rational nutrition: Naukova Dumka Publishing house, 1991, 368 p.
10. Ansorg R. Encyclopedia of health. Healthy nutrition. Moscow: Kristina and Co., 1994. 30 p.
