2020東京奧運會中的科技：人工智能將如何幫助計時

奧運會官方計時機構歐米茄(Omega)，在游泳、體操和沙灘排球等項目中使用計算機視覺和運動傳感器。

1896年4月10日，大約17名運動員參加了首屆奧運會馬拉松比賽。比賽全程大約40公里，在代表五個不同國家的運動員中，希臘運動員路易斯最終勝出，以2小時58分50秒的成績獲勝。我們是如何知道這個令人印象深刻的數(shù)據(jù)的?在馬拉松比賽中，裁判在那一場歷史性的比賽開始時設置的秒表，隨后被自行車送到了選手們的前面，就在3個小時后，路易斯在雅典沖過了終點線，創(chuàng)造了歷史性的時刻。

正如你所料，在過去的125年里，情況有了很大的改善。歐米茄自1932年起就為奧運會提供官方計時服務，該公司一直肩負著發(fā)展這些技術進步的重任。1948年的倫敦夏季奧運會上，歐米茄率先在比賽中引入被人們稱為“魔眼”(Magic Eye)的終點攝影機(Photofinish Camera)，協(xié)助計時員精確判斷參賽選手沖過終點線的時間。終點攝影機的引進，以前所未有的先進技術精準區(qū)別出金、銀牌得主之間細微的結果差異。

不過，人們對這項技術持態(tài)度謹慎。過了20年，終點攝影機才被廣泛使用。在1968年的墨西哥奧運會上，奧運會最終使用的是電子計時，用終點攝影機記錄了10項新的世界紀錄。盡管有這樣的技術優(yōu)勢，還是有45個人工計時員被派往墨西哥，以防硬件出現(xiàn)故障。

自那時以來，歐米茄計時又有進一步提高精度，(引入了量子計時器在2012年倫敦奧運會上，分辨率提升至1微秒)，這是新一代歐米茄計時設備的應用。

國際奧委會批準的2021年東京奧運會新增項目例如，滑板、運動攀巖和沖浪。事實上，運動攀巖、游泳、田徑、體操和馬術都是今年得到全新或完全改進的計時處理的項目。但或許最有趣的是，歐米茄花了四年時間訓練其內(nèi)部人工智能學習沙灘排球。

歐米加計時主管阿蘭·佐布里斯特表示：“在排球比賽中，我們現(xiàn)在使用帶有計算機視覺技術的攝像頭，不僅可以追蹤運動員，還可以追蹤球。”所以這是使用相機技術和人工智能的結合。

歐米加計時公司的研發(fā)部門由180名工程師組成，研發(fā)主要基于定位系統(tǒng)和運動傳感器系統(tǒng)。歐米茄的目標是，在每年參與的500多場體育賽事中，為多個項目提供運動員表現(xiàn)的詳細實時數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)也必須在不到1/10秒的時間內(nèi)被測量、處理和傳輸，以便與觀眾在屏幕上看到的信息相匹配。

例如沙灘排球，這意味著采用這種定位系統(tǒng)和運動技術，讓人工智能自主學習各種類別的接發(fā)球— 傳球類型，以及球的飛行路徑，然后將這些數(shù)據(jù)與球員衣服上的陀螺儀傳感器收集的信息結合起來。這些運動傳感器讓系統(tǒng)知道運動員的運動方向，以及跳躍的高度、速度等。一旦處理完畢，這些信息就會被直播給廣播公司，用于評論或屏幕圖像。

人工智能最難解決的一個問題，就是在攝像機看不到球的情況下準確跟蹤球。有時，它被運動員的身體部分覆蓋。有時，它會運行到從電視畫面框之外。所以，當你失去球時，你的挑戰(zhàn)是追蹤它。讓軟件預測球的去向，然后，當它再次出現(xiàn)時，重新計算它丟失和找回物體時的路徑，然后填寫“丟失”的數(shù)據(jù)，然后自動繼續(xù)。這是最大的問題之一。

這種對球的追蹤對AI判斷比賽過程中發(fā)生的事情至關重要。當你可以跟蹤球，你將知道它的位置和它何時改變方向，結合運動員身上的傳感器，算法就能識別出這一鏡頭。不管是被撞了還是被撞了。你會知道是哪個隊和哪個球員。因此，正是這兩種技術的結合讓我們能夠準確地測量數(shù)據(jù)。

歐米茄計時公司聲稱，由于傳感器和多個攝像頭以每秒250幀的速度運行，其沙灘排球系統(tǒng)的準確率達到99%。不過，杜倫大學(Durham University)計算機視覺和圖像處理教授托比·布澤爾卻對此提出一定的質(zhì)疑，這一觀點在奧運會期間是否成立，關鍵是，這種系統(tǒng)是否能適用于各個國家的運動員以及男女性運動員。你需要大量的數(shù)據(jù)來收集。在這些不同的動作中，它出錯的頻率有多高?它多久會失去球的蹤跡?以及它是否對所有運動員都有效？

雖然讓谷歌或IBM提供所需的人工智能專業(yè)知識可能更容易，但這不是歐米茄的選擇。無論是得分運動還是計時運動，最重要的是，我們不能在對成績的解釋和最終結果之間存在差異。所以為了保護結果的完整性，我們不能依賴其他公司。我們需要有專業(yè)知識來解釋結果以及運動員是如何到達那里的。

2024年的巴黎奧運會將會有新的技術體現(xiàn)，你會看到一套全新的創(chuàng)新。當然，它將繼續(xù)圍繞計時、得分、運動傳感器和定位系統(tǒng)。到2028年的洛杉磯，將有一些非常有趣的項目會實施。