AI技術對促進我國殘疾運動員參與體育競賽支持路徑研究

單琛蕾，喬鈺淇，蔡昊東

AI技術對促進我國殘疾運動員參與體育競賽支持路徑研究

單琛蕾1，喬鈺淇2，蔡昊東3

1.陜西師范大學體育學院，陜西 西安，710000；2.甘肅省蘭州市城關區(qū)雁東路小學，甘肅 蘭州，730000； 3.甘肅省體育運動學校，甘肅 蘭州，730000。

為促進我國殘疾運動員參與體育競賽的積極性，加強AI技術與體育事業(yè)的深度融合，本文運用文獻資料、邏輯分析等研究方法發(fā)現(xiàn)影響殘疾運動員參與體育競賽的主要因素包括：殘疾運動員的受教育程度、心理承受能力、運動損傷和參與體育競賽的積極性等多個方面；AI技術在殘疾運動員體育競賽和訓練中應用的主要領域包括：心理干預和技戰(zhàn)術模擬訓練；促進殘疾運動員參與體育競賽的路徑主要包括：通過大數據分析建立心理干預模型，促進教育與人工智能合作、改善運動員學習環(huán)境，借助人工智能制定訓練計劃，加強AI技術開發(fā)、促進比賽公平開展。

AI技術；殘疾運動員；體育競賽

目前，殘疾運動員體育事業(yè)發(fā)展十分迅速，殘奧會已經成為與奧運會并重的高水平國際賽事。近年來，我國參加國際賽事成績顯著，但我國殘疾運動員參與體育競賽仍存在較大的困境。國內外有關領域學者從參賽人數、參賽項目、參賽經驗等角度對我國殘疾運動員參與體育競賽進行研究，認為我國殘疾運動員參賽次數少、臨場經驗不足、訓練形式較為單一[1]。因此，提出利用AI技術解決阻礙殘疾運動員參與體育競賽的一系列問題，為殘疾運動員參與體育競賽提供支持路徑。

人工智能（Artificial Intelligence，AI），它是研究人的智能并進行模擬和延伸的新興科學技術。AI技術涉及到的學科非常廣泛，包含信息論、神經生理學、認知科學甚至還有哲學。大數據時代，“AI”技術在社會生活中的應用越來越廣泛，在救災、軍事、工業(yè)、醫(yī)療、教育等領域嶄露鋒芒。隨著AI技術發(fā)展突飛猛進，AI在體育領域的應用也越來越廣，AI賽事同傳技術、AI新型教練逐漸進入人們的視野。目前，一些國家已經將AI技術應用于殘疾運動員訓練中，以提升運動員的運動技能，積累比賽經驗，以促進殘疾運動員參與體育競賽并取得優(yōu)異成績。

本成果通過AI技術對殘疾運動員參與體育競賽支持路徑的研究，探究殘疾運動員參與體育競賽的障礙因素及AI技術的應用，為促進殘疾運動員參與體育競賽提供理論參考。

1 我國殘疾運動員體育競賽取得的成績及存在的不足

1.1 殘疾運動員參與體育競賽成績喜人

中國殘疾人聯(lián)合會名譽主席鄧樸方曾表示：“殘疾人體育運動從一開始，就具有特殊意義[2]?！狈e極發(fā)展殘疾人體育事業(yè)，既可以從一個側面反映我國體育事業(yè)成就，又可以從更廣泛的角度充分展現(xiàn)國民素質。殘疾運動員體育事業(yè)一直是我國體育事業(yè)的重要組成部分，黨和政府高度重視殘疾運動員體育工作的開展狀況。我國于1984年首次舉辦全國殘疾人運動會至今已舉辦9屆，參賽人數超2萬人，并逐漸形成制度。為更好地促進我國殘疾運動員體育事業(yè)的發(fā)展，我國積極制定殘疾人體育事業(yè)發(fā)展綱要、建立和完善殘疾人體育工作機制、各省市深入開展各類殘疾人運動會以保障我國殘疾運動員體育事業(yè)的順利開展。

以下僅以我國殘疾運動員參加殘奧會的人數及所取得的競賽成績?yōu)槔?，說明我國殘疾運動員已經獲得的可喜成績。隨著殘奧會影響力的日趨增大，殘奧會參賽國家、地區(qū)的數量和參賽運動員人數地不斷增加[3]。我國參與殘奧會的人數規(guī)模也在不斷提升，呈現(xiàn)出增長的趨勢（見圖1）。

圖1 我國歷屆夏季殘奧會參與人數

我國自1984年首次參加殘奧會至今，已摘取了1044枚獎牌，其中金牌數量434枚，且獎牌數量逐年增加。自2004年雅典殘奧會以來，我國金牌數及獎牌總數連續(xù)四屆位列獎牌榜第一名，殘疾運動員競賽成績喜人（見圖2）。2022年北京-張家口冬季殘奧會對我國殘疾運動員體育事業(yè)發(fā)展提出了新的戰(zhàn)略要求，如何促進殘疾運動員積極參與體育競賽成為我國體育強國建設進程中迫切需要解決的問題。

圖2 我國歷屆夏季殘奧會獲得金牌數及獎牌總數

1.2 殘疾運動員參與體育競賽仍存在不足

自1960年以來，夏季殘奧會參賽項目已由最初的8大項，57小項調整至現(xiàn)在的22大項，528小項。從我國參加夏季殘奧會項目數量來看，從最初的3大項到最高時的20項，再到17項，我國殘奧會參賽項目呈穩(wěn)定發(fā)展狀態(tài)。田徑、游泳、乒乓球、射擊項目是我國傳統(tǒng)優(yōu)勢項目[4]，這些項目參賽次數最多且成績優(yōu)異，盲人門球、射箭、賽艇、坐式排球近幾年發(fā)展極其迅速，競技能力不斷提升，已具備奪金能力。但殘疾運動員的訓練原則、訓練方法及手段與普通運動員相比存在很大差距，他們的訓練需要符合殘疾運動員自身的特殊性并照顧到運動員特殊的心理特質。對殘疾運動員而言，輪椅、假肢、投擲椅等運動輔助器材在競賽的過程中必不可少。這些輔助器械的不斷升級改進在促進運動員競技能力提升的同時對高科技產品的要求也越來越高。此外，越是頂級的體育賽事，運動員競技能力之間的差距越小，運動員成績的提升空間也很微小。在這微小的差距中，僅靠人工訓練很難再有提升空間。因此，如何利用AI技術幫助運動員提升競技能力并針對殘疾運動員的特殊性提出針對性的訓練原則及方法等成為我國殘疾運動員體育事業(yè)發(fā)展的重中之重。

我國殘疾運動員參與體育競賽并獲得優(yōu)異運動成績的主要阻礙因素還體現(xiàn)在：

1.2.1 殘疾運動員的受教育程度影響其對體育技能認知結構的構建 殘疾運動員體育知識和運動技能的獲得主要依賴于教育[5]。殘疾運動員接受體育知識教育有助于建立自己的認知結構，從而對后續(xù)的訓練產生一定的影響，但我國運動員的培養(yǎng)方式使多數青少年運動員在適齡時期缺少必要的文化教育[6]。殘疾運動員受自身身體缺陷的影響，對學習和掌握體育知識存在一定的阻礙和困難，使得我國大多數殘疾運動員專業(yè)培訓面窄，文化水平和學歷普遍偏低。苗天潮等對參加2008年殘奧會兵乓球項目已受過學校教育的90名運動員文化程度進行調查發(fā)現(xiàn)，參賽隊員整體文化程度不高，接受過高等教育的殘疾運動員僅占43%[10]。我國殘疾運動員受教育程度偏低，也間接導致了我國殘疾運動員后備資源的不足、參與體育競賽的競技水平難以得到根本改善。因此，如何借助AI技術發(fā)展殘疾運動員體育教育事業(yè)，幫助殘疾運動員進行無障礙體育教育成為促進殘疾運動員參與體育競賽的重要路徑。

1.2.2 心理波動容易受到外界沖擊 殘疾運動員心理是社會人群心理型中一個比較特殊的類型。殘疾運動員肢體上的不完整性使他們的感性認知具有較大的局限性，從而導致他們特殊的心理狀態(tài)及與眾不同的行為模式。研究表明殘疾運動員普遍存在自卑、孤獨、敏感、情緒不穩(wěn)定等心理特征，且每一類殘疾運動員又有其獨具的性格特征。盲人運動員因缺少視覺感受，性格內向，有豐富的內心世界且自尊心強，由于行動困難，他們常處于一種緊張的狀態(tài)中，焦慮成為盲人的顯著傾向[7]。后天致殘的殘疾運動員一般很難接受殘疾的現(xiàn)實，幾乎都會出現(xiàn)不同程度的焦慮或抑郁情緒。因此，在體育訓練和比賽的過程中，微小的細節(jié)都有可能使運動員的心理情緒發(fā)生轉變，進而影響其體育競賽成績。

1.2.3 運動損傷影響運動員參與體育競賽 殘疾運動員因身體的缺陷，其肌肉或骨組織的功能受到一定的影響，尤其是在肌肉緊張的情況下，肌腱連接點受到損傷的風險大大加強。因此，殘疾運動員在參與體育訓練的過程中必然增加了運動損傷的風險[8]。目前，殘疾運動員教練主要來自于退役運動員或專業(yè)體育院校，教練員在訓練的過程中雖然會考慮到殘疾運動員的個體差異，但教練員所采用的訓練方式或訓練負荷過重、運動員準備活動不充分等因素都會對運動員造成不必要的運動損傷。此外，殘疾運動員在比賽過程中身體的緊張程度遠遠高于訓練過程中的緊張程度，在比賽過程中，運動員往往承受著巨大的心理壓力，在做一些難度系數大的動作時，容易造成動作變形，存在運動損傷的隱患。而運動損傷一旦發(fā)生，對運動員正常的訓練、比賽均會造成一定的阻礙，嚴重的甚至會縮短運動員的運動壽命及生涯。

1.2.4 體育競賽公平性原則受到挑戰(zhàn)，殘疾運動員參與體育競賽的積極性遭到破壞 公平是“競技體育”的核心價值，競技體育競賽過程中應堅守公平競爭的原則，包括主體地位平等、資格合法、競賽條件相同、規(guī)則統(tǒng)一等[9]。AI技術快速進入體育產業(yè)意味著人們可以借助科技突破更多的體育極限，但科技進入體育界也可能導致一些問題。

殘疾運動員在參加比賽時需要借助各類輔助器械、設施和輔助人員等。目前，一些體育聯(lián)盟、球隊大膽嘗試應用AI等新技術進行器材的變革。2012年，一種用于下肢殘疾運動員的高科技碳纖維“假肢”進入人們的視野，此后，“假肢”的材質或長短成為運動員取勝的主要因素之一。當比賽在一定程度上變成人工智能的較量，殘疾運動員多年的艱苦訓練輸給了人工智能，勢必對殘疾運動員參與體育競賽的積極性造成一定的打擊甚至產生抵觸情緒。隨著技術的不斷成熟，人工智能的確能幫助體育事業(yè)向著更精細、更科學的方向發(fā)展，但那些沒有使用先進技術的國家或團隊勢必會面臨競賽不公平的問題。因此，我們是否應該借助人工智能來規(guī)劃體育賽事，甚至對比賽的結果產生關鍵影響成為我們應該重視的關鍵。

3 AI技術在殘疾運動員體育競賽和訓練中應用的主要領域

3.1 AI技術應用于殘疾運動員心理干預

焦慮往往對運動員競技能力的發(fā)揮起關鍵作用。研究表明，80%的殘疾運動員在賽前都會表現(xiàn)出焦慮的心理。受焦慮情緒的影響，殘疾運動員在面臨比賽環(huán)境時，會不正確的衡量自己的能力，甚至懷疑自己，增加自己的心理負擔，有的運動員明顯出現(xiàn)顫抖、多汗、血液升高、反應遲鈍等一系列變化。如果在比賽前不對運動員的心理及時進行疏導，有可能影響運動員的比賽成績。如在索契冬季殘奧會上，我國越野滑雪運動員在賽前受緊張、焦慮等情緒的影響，導致賽前失眠，比賽中使用雪蠟失誤，從而沒有拿到理想的比賽成績[10]。賽后，運動員因比賽失利而產生挫敗感，可能會難以承受打擊，更加焦慮、自卑，甚至喪失訓練的信心，從而導致惡性循環(huán)。因此，在賽前和賽后對殘疾運動員心理進行疏導顯得十分重要。

目前，人工智能與心理健康服務的交叉融合成為全球科技界的最新前沿領域。AI技術為殘疾運動員進行心理監(jiān)控，保障殘疾運動員健康的心理狀態(tài)提供了技術支持。人工智能提供了包括虛擬咨詢師、咨詢師助手等多種心理健康服務。虛擬咨詢師旨在降低殘疾運動員與醫(yī)生之間的接觸機會，減少運動員對心理醫(yī)生的抵觸情緒，使運動員處于相對放松的狀態(tài)，借助各類應用軟件收集運動員填寫的相關信息，通過數據分析再反饋給心理醫(yī)生，以此來檢測并干預運動員的心理健康。心理健康大數據云平臺，則是通過AI深度學習心理健康知識，對心理醫(yī)生的診斷流程和互動模式進行模擬，通過數據化管理系統(tǒng)對收集到的殘疾運動員心理狀況進行數據解析，并預測運動員可能潛在的心理問題，在心理健康問題變得嚴重前進行干預，為運動員提供基于心理層面的分析數據和較為精準的治療方案，以緩解殘疾運動員在生活、長期訓練和比賽過程中所承受的心理壓力。

3.2 AI大數據分析應用于殘疾運動員技戰(zhàn)術模擬訓練

體育行業(yè)數據分析是從現(xiàn)有的比賽中收集最佳戰(zhàn)術，分析策略并加以利用，從而規(guī)避運動員訓練和體育賽事中的不足，更好的提升運動員競技成績。國家體育總局信息中心綜合業(yè)務部部長張立表示，只有抓準大數據和有效的算法，才能更好加快智能體育的發(fā)展進程。

目前，越來越多的運動隊開始花費大量精力用于收集、整理及分析歷史數據，希望通過數據分析發(fā)現(xiàn)趨勢、規(guī)律，以求更合理的調整安排比賽陣容，更多的贏得比賽。2006年，澳大利亞Catapult Sports公司率先將傳感器用于收集并分析運動員健康及運動表現(xiàn)等方面的指標（如圖3所示），希望憑借這些數據分析避免運動員受傷及科學制定訓練計劃等。2018年，英國拉夫堡大學的研究人員和切爾西足球俱樂部聯(lián)合開發(fā)了一套AI教練和球探系統(tǒng)，通過收集、分析運動員近幾個賽季的數據建?？茖W訓練球員。數據分析技術正在為殘疾運動員科學訓練及獲得科學的理論數據開辟一條嶄新的道路。

圖3 傳感器數據收集、分析流程圖

4 促進殘疾運動員參與體育競賽的AI支持路徑

4.1 運用AI大數據分析建立殘疾運動員心理干預模型，提高運動員參與體育競賽的信心

心理學研究表明，情緒緊張或在應激狀態(tài)下人體可引起一系列生理生化反應。運動員在平常訓練時，尤其在練習各種高難動作時，可以說在一定程度上處于應激狀態(tài)。當他們參加比賽時，更是處于一種高度應激狀態(tài)。運動員長期處于這種環(huán)境中，心理承受著巨大的壓力，競技能力的發(fā)揮存在不穩(wěn)定性。而有效地心理調節(jié)可以使運動員在面對消極情緒時盡快的恢復到正常情緒，從而使運動員的競技能力恢復到正常水平[11]。AI心理健康大數據云平臺可以實時監(jiān)測運動員心理狀態(tài)，通過定期心理咨詢、輔導、詢問教練員等手段收集整理運動員心理數據，通過數據分析，挖掘、掌控、了解殘疾運動員的心理健康狀況，存儲并跟蹤運動員的心理狀況。當運動員在訓練過程中或賽前出現(xiàn)心理疲勞、亢奮等問題時，運用認知-情感模型、壓力緩沖模型等及時對殘疾運動員進行必要的心理調整和輔導，建立運動員自信心[12]。

4.2 運用AI技術，促進教育與人工智能合作，改善殘疾運動員知識與技能學習環(huán)境

在殘疾人的教育過程中，應始終重視尊重殘疾人的個體差異，注意個別化的教學方式。目前，人工智能已經應用于教育，隨著“人工智能+教育”的不斷成熟，在教育大數據的整合、輔助學習軟件等技術的基礎上，智能教育可以為殘疾運動員甚至是殘疾人提供符合自身特殊性的學習服務[13]。盲人運動員受視力因素的影響，對體育知識的學習和掌握的困難程度遠遠大于其他殘疾運動員，但在讀屏軟件和語音識別等技術的支持下，盲人運動員對知識的獲取及掌握已經成為現(xiàn)實[14]。此外，隨著智能教育的深入開展，殘疾運動員的學習環(huán)境及訓練場景的實時轉換成為可能，基于虛擬現(xiàn)實技術，在不消耗運動員體能、避免不必要的運動損傷的同時，可以對殘疾運動員進行必要的技能訓練。人工智能教育的新興發(fā)展，對于完善殘疾運動員體育事業(yè)后備人才培養(yǎng)體系，提升殘疾運動員競技能力，增加比賽經驗具有重要意義。

4.3 以人工智能為輔助，合理制定運動員訓練計劃

在體育訓練和比賽的過程中，運動損傷是不可避免的，但采取及時有效地預防措施可以大大減少殘疾運動員損傷的可能性。在殘疾運動員的訓練過程中，利用AI“?！毕到y(tǒng)，幫助教練員制定更加科學嚴謹的訓練計劃、選擇合理的訓練方法，提升殘疾運動員訓練的科學化水平，實現(xiàn)訓練監(jiān)控的自動化或半自動化等。對殘疾運動員進行健康管理，建立殘疾運動員運動損傷信息收集模型，全方位收集運動員損傷的環(huán)境、訓練負荷、損傷類型、治療方案及康復時間等相關信息，建立運動損傷數據庫，制定運動損傷預防策略，減少運動損傷發(fā)生的可能性[15]。同時，以AI智能康復機器人為輔助，對已經造成運動損傷的運動員進行及時的康復治療，通過正確的運動模式或重復訓練促進運動員運動能力的恢復，避免因運動損傷對運動員心理造成二次傷害。

4.4 加強AI技術開發(fā)，促進殘疾運動員體育競賽的公平開展

為進一步提升我國殘疾運動員體育競技能力，應積極合理地開發(fā)AI技術，制定體育人工智能數據規(guī)范和信息標準，為AI+體育發(fā)展提供數據保障。同時，加強體育人才的人工智能培訓，培養(yǎng)體育人才與人工智能應用意識和信息素養(yǎng)，讓殘疾運動員和教練員真正了解到人工智能對促進體育發(fā)展的重要性，有效促進人工智能與體育的深度融合。對于體育而言，新科技出現(xiàn)之后，監(jiān)管往往要滯后一段時間。當監(jiān)管采取行動之時，技術又在不斷的更新。那么保持公正方面等問題可能會更為突出。AI技術的加入與進步在給體育界帶來好的影響的同時，也要加強對科技的監(jiān)管，以保證公平的競賽環(huán)境。國家應制定全國性的、可嚴格把控的AI應用標準，規(guī)范人工智能技術在體育訓練和比賽中的使用原則和權限要求，建立公開透明的人工智能監(jiān)管體系[16]，完善人工智能體育應用的法律法規(guī)和倫理道德守則，合理把控人工智能在體育的應用程度，保證體育競賽公平公正開展。

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Research on the Support Path of AI Technology for Promoting the Participation of Disabled Athletes in Sports Competitions in China

SHAN Chenlei1, QIAO Yuqi2, CAI Haodong3

1.College of Physical Education, Shaanxi Normal University, Xi'an Shaanxi, 710000, China;2.Yandong Road Primary School, Chengguan District Lanzhou City, Lanzhou Gansu, 730000, China; 3.Gansu Provincial Sports School, Lanzhou Gansu, 730000, China.

In order to promote China's disabled athletes to participate in the enthusiasm of sports competitions, to strengthen the AI technology with the depth of the undertakings of physical culture and sports, this text USES the method of documents and materials for the main factors influencing the disabled athletes to participate in sports competition analysis showed that: strengthening the cooperation of the sports education and artificial intelligence, enhance disabled athletes knowledge skills, ability to learn, AI big data analysis is used to establish the athlete mental health intervention model view AI smart technology, reasonable, to ensure fair play in AI and coordinated development of sports, such as the effective measures to promote the disabled athletes to participate in sports competitions.

Artificial Intelligence; Athletes with disabilities; Sports competition

文獻標識碼：A

1007―6891（2019）05―0078―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2019.05.19

2019-06-04

2019-06-23