AI賦能大眾體育：未來(lái)可期

郭思岐

2022年的北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)已經(jīng)落下了帷幕，我國(guó)的奧運(yùn)健兒們也在北京這座雙奧之城，刷新了單屆冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)獲金牌數(shù)和獎(jiǎng)牌數(shù)兩項(xiàng)紀(jì)錄，創(chuàng)造了自1980年參加冬奧會(huì)和2002年參加冬殘奧會(huì)以來(lái)的歷史最好成績(jī)。

在這份亮眼的成績(jī)單背后，不僅僅有運(yùn)動(dòng)員們的汗水與付出，還有以AI技術(shù)為主導(dǎo)的科技力量在進(jìn)行賦能。近年來(lái)，隨著AI技術(shù)的不斷成熟，借助AI技術(shù)幫助運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、動(dòng)作分析、訓(xùn)練調(diào)整，已經(jīng)成為各國(guó)運(yùn)動(dòng)員提升實(shí)力和成績(jī)的重要手段。

在剛剛閉幕的北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)上，不少參賽選手都獲得了AI教練的加持。

自由式滑雪女子空中技巧項(xiàng)目金牌得主徐夢(mèng)桃，在訓(xùn)練期間就借助了AI教練進(jìn)行輔助。在日常訓(xùn)練期間，AI教練可以幫助徐夢(mèng)桃對(duì)每日的訓(xùn)練動(dòng)作進(jìn)行分析，以教練視角提供運(yùn)動(dòng)軌跡、旋轉(zhuǎn)角度、空中高遠(yuǎn)度等多維度數(shù)據(jù)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)失分動(dòng)作并篩選出當(dāng)日最佳動(dòng)作，為她追溯每一跳創(chuàng)造客觀條件，從而有效提升訓(xùn)練效果。據(jù)悉，該AI教練作為保密項(xiàng)目，已經(jīng)為自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)隊(duì)服務(wù)了三年多時(shí)間。

在冬殘奧會(huì)上，清華大學(xué)智能與生物機(jī)械研究室科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一套數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)記錄運(yùn)動(dòng)員的生理參數(shù)、訓(xùn)練強(qiáng)度、技術(shù)動(dòng)作等信息，建立數(shù)據(jù)模型，為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作優(yōu)化、傷病預(yù)防和康復(fù)提供保障。在越野滑雪項(xiàng)目中，該團(tuán)隊(duì)所研制的滑雪架陪伴著鄭鵬、毛忠武、楊洪瓊、李盼盼等多名運(yùn)動(dòng)員奪得獎(jiǎng)牌。

不僅僅是2022北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)，在2021年舉辦的東京奧運(yùn)會(huì)上，同樣少不了AI技術(shù)的身影。

在東京奧運(yùn)會(huì)上贏得了八個(gè)跳水項(xiàng)目的七枚金牌的中國(guó)跳水隊(duì)，也早早引入了“3D+AI”跳水訓(xùn)練系統(tǒng)來(lái)輔助運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練。根據(jù)公開資料顯示，依托該系統(tǒng)精確分析運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作的細(xì)微偏差，可以對(duì)中國(guó)國(guó)家跳水隊(duì)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作、姿勢(shì)等進(jìn)行針對(duì)性的訓(xùn)練。運(yùn)動(dòng)員還可以使用這套系統(tǒng)像復(fù)習(xí)功課一樣及時(shí)地對(duì)自己的訓(xùn)練動(dòng)作進(jìn)行總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)不足。數(shù)據(jù)顯示，在引入了“3D+AI”跳水訓(xùn)練系統(tǒng)之后的幾個(gè)月，運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效率提升了20%。

中國(guó)跳水協(xié)會(huì)主席周繼紅表示：“中國(guó)跳水隊(duì)的日常訓(xùn)練追求精益求精，這套系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)非常完整，一個(gè)動(dòng)作可以切換出不同的角度進(jìn)行觀測(cè)，幫助我們摳不同的動(dòng)作細(xì)節(jié)。”

為什么AI在近年來(lái)突然成為全球運(yùn)動(dòng)員的寵兒？這和近年來(lái)AI領(lǐng)域相關(guān)的技術(shù)發(fā)展是密不可分的。

AI發(fā)展的三大基本要素是數(shù)據(jù)資源、運(yùn)算能力和核心算法。

在數(shù)據(jù)資源方面，得益于近年來(lái)傳感器技術(shù)的發(fā)展，超聲波傳感器、紅外傳感器、溫濕度傳感器、聲音傳感器、亮度傳感器等裝置普及度提升，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間環(huán)境中的大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行感知、收集。此外，智能手環(huán)、智能眼鏡、智能運(yùn)動(dòng)鞋等可穿戴設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基于不同狀態(tài)下人體的數(shù)據(jù)資源采集。大量可以用于訓(xùn)練分析的數(shù)據(jù)資源為人工智能的技術(shù)發(fā)展提供了有力的支撐。

在運(yùn)算能力方面，相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展帶來(lái)了算力的顯著提升。以丟包為例，以太網(wǎng)天然就是丟包的，而0.1%丟包會(huì)導(dǎo)致50%算力損失，導(dǎo)致了一半的算力浪費(fèi)。華為超融合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)基于全無(wú)損以太網(wǎng)架構(gòu)，解決了持續(xù)40年的以太網(wǎng)丟包問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)算力的100%釋放。

在算法方面，以我國(guó)為例，過(guò)去數(shù)年間，國(guó)務(wù)院、國(guó)家發(fā)改委、工信部、科技部以及各省市、地方政府陸續(xù)發(fā)布了有關(guān)推進(jìn)人工智能算法開發(fā)以及應(yīng)用落地的政策。在算法開發(fā)層面，政策明確倡導(dǎo)開源開放、互助共享的理念，支持具備人工智能資源與技術(shù)優(yōu)勢(shì)的企業(yè)、高校構(gòu)建促進(jìn)AI能力開源開放的平臺(tái)，釋放優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的協(xié)同效應(yīng)，對(duì)于算法的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。

可以說(shuō)，AI三要素在近年來(lái)的快速發(fā)展，使得AI技術(shù)賦能千行百業(yè)成為可能。而體育行業(yè)與AI具有天然的契合度，隨著體育產(chǎn)業(yè)和科技產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，兩者的融合是一種必然。

在傳統(tǒng)的體育訓(xùn)練中，人們就已經(jīng)采取記錄運(yùn)動(dòng)員個(gè)人表現(xiàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析的方法，來(lái)對(duì)他們提出針對(duì)性的訓(xùn)練建議。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，現(xiàn)代體育中需要采集和分析的數(shù)據(jù)也在呈現(xiàn)幾何倍數(shù)的增長(zhǎng)。早年間我們可能只需要考量奔跑速度、跳躍高度、肌肉水平等基本信息，而現(xiàn)在，我們甚至需要分析運(yùn)動(dòng)員每日的體重波動(dòng)、所穿服裝的重量，乃至鞋底的摩擦力。

這些海量數(shù)據(jù)的采集、分析計(jì)算和最終反饋，完全超出了人類的能力范疇，但是它們卻又是AI技術(shù)的擅長(zhǎng)所在。依托于以AI為主導(dǎo)的解決方案，可以快速而準(zhǔn)確地捕捉到運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練動(dòng)作中的細(xì)微差異，將數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行計(jì)算，可以評(píng)估出當(dāng)前的訓(xùn)練方案、飲食、服裝、訓(xùn)練設(shè)備等因素對(duì)運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生的影響，并進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，從而有效提升運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效率，幫助運(yùn)動(dòng)員收獲更好的成績(jī)。

2022年政府工作報(bào)告明確提出：“切實(shí)保障和改善民生，加強(qiáng)和創(chuàng)新社會(huì)治理。建設(shè)群眾身邊的體育場(chǎng)地設(shè)施，促進(jìn)全民健身蔚然成風(fēng)?！盇I教練的普及，對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)“促進(jìn)全民健身蔚然成風(fēng)”的目標(biāo)有著重要意義，有助于更好滿足人民群眾的健身和健康需求。

AI技術(shù)的特性就注定了會(huì)打造出“千人千面”的個(gè)性化訓(xùn)練內(nèi)容，可以全面覆蓋每一位用戶的“教學(xué)、評(píng)測(cè)、反饋、再提升”的訓(xùn)練閉環(huán)，有助于針對(duì)大眾的身體素質(zhì)水平進(jìn)行因材施教，讓過(guò)去對(duì)于普通人遙不可及的專屬運(yùn)動(dòng)私教走入尋常百姓家。

此外，對(duì)于一些殘障人士而言，獲得日常運(yùn)動(dòng)的指導(dǎo)頗為困難。由于殘障群體的特殊性，負(fù)責(zé)對(duì)其指導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)教練需要對(duì)人體結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律有充分認(rèn)知。不良的訓(xùn)練習(xí)慣不但有可能會(huì)降低其運(yùn)動(dòng)水平，甚至存在加重殘疾程度的風(fēng)險(xiǎn)。此外，殘障人士之間的個(gè)體差異較大，即便是同一種運(yùn)動(dòng)，不同殘障人士的生理特點(diǎn)、體能情況、發(fā)力方式、動(dòng)作姿態(tài)都千差萬(wàn)別，需要量身定制個(gè)性化的訓(xùn)練方案。而大眾日常所接觸到的運(yùn)動(dòng)教練，大多不具備殘障人士的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法為其提供符合特殊需求的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)。在這種情況下，AI教練可以通過(guò)超大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型，快速學(xué)習(xí)到針對(duì)殘障人士的訓(xùn)練指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，為每一位殘障人士提供專屬的訓(xùn)練方案，讓殘障人士可以享受到大眾體育的快樂(lè)。

復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院下屬團(tuán)隊(duì)日前研發(fā)了一款“智能冰上運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練分析系統(tǒng)”，通過(guò)動(dòng)作識(shí)別、檢測(cè)、分析與追蹤等AI技術(shù)，為運(yùn)動(dòng)員提供訓(xùn)練輔助分析、輔助比賽裁判等智能化應(yīng)用。該團(tuán)隊(duì)表示，未來(lái)他們也將建設(shè)示范性智能化體育比賽場(chǎng)館、大眾體育智能化示范設(shè)施，讓AI教練為廣大群眾提供價(jià)格親民，普及度高的智能教學(xué)課程。

我們相信，隨著技術(shù)的不斷成熟，AI教練終將會(huì)變得更加大眾化。AI的加持，會(huì)讓每一位普通市民都能切身體會(huì)到運(yùn)動(dòng)的快樂(lè)，以及科技進(jìn)步帶來(lái)的美好生活。