體育訓(xùn)練中人工智能技術(shù)的運用研究

謝媛媛

(揚州市職業(yè)大學(xué) 江蘇揚州 225009)

21 世紀(jì)是一個科技時代，人工智能技術(shù)已廣泛運用于人們的日常生活中，分布于各個領(lǐng)域中，如醫(yī)療健康領(lǐng)域、體育運動領(lǐng)域等。在我國體育事業(yè)發(fā)展過程中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用具有重要價值，其推動了體育智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時也滿足了現(xiàn)代體育教育的要求，淘汰了傳統(tǒng)的體育課堂，讓智能化科技走進(jìn)了體育訓(xùn)練中，促進(jìn)了體育訓(xùn)練水平的提升。人工智能技術(shù)在體育訓(xùn)練中的運用，能夠創(chuàng)新體育訓(xùn)練方式，并獲取相關(guān)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行科學(xué)分析，以便于掌握實際訓(xùn)練情況，這可為教練調(diào)整訓(xùn)練方案提供參考數(shù)據(jù)，保障體育訓(xùn)練效果，推動體育訓(xùn)練的長遠(yuǎn)發(fā)展。

1 體育訓(xùn)練中應(yīng)用人工智能技術(shù)的重要作用

體育訓(xùn)練中應(yīng)用人工智能技術(shù)十分重要，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。一是有利于提高運動員的身體素質(zhì)，改善其運動表現(xiàn)。通過人工智能技術(shù)可以全面采集運動員在訓(xùn)練過程中的各項數(shù)據(jù)，并掌握運動員的健康數(shù)據(jù)，開展實時監(jiān)測工作，有利于全面了解運動員的實際情況，予以其科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)，盡量降低運動員在訓(xùn)練過程中的受傷概率，大大提升了訓(xùn)練效果。二是人工智能技術(shù)的運用，在一定程度上豐富了體育訓(xùn)練形式，促進(jìn)了體育訓(xùn)練的智能化發(fā)展，改變了傳統(tǒng)的體育訓(xùn)練模式和思想，有利于拓展運動員獲取知識技能的渠道。人工智能技術(shù)可以起到良好的訓(xùn)練輔助作用，可幫助運動員和教練合理安排訓(xùn)練時間，制訂完善的訓(xùn)練計劃，達(dá)成體育訓(xùn)練任務(wù)目標(biāo)［1］。

2 體育訓(xùn)練中人工智能技術(shù)的實際運用

2.1 人工智能技術(shù)在垂直跳訓(xùn)練中的運用

垂直跳是體育訓(xùn)練中的一個項目，在該訓(xùn)練中使用人工智能技術(shù)，可以采集運動員的測試成績數(shù)據(jù)，將其數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)垂直跳數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，便能夠清楚了解運動員垂直跳的實際能力，通過科學(xué)分析，以便于找出其中的不足和問題。垂直跳模式分類數(shù)據(jù)庫是一種綜合分類框架，能夠有效對運動員的測試成績進(jìn)行分類，其以肢體動物生物力學(xué)資料為依據(jù)，對運動員的單腿站立測試成績、雙腿站立測試成績進(jìn)行判斷，以了解運動員關(guān)節(jié)、肌肉的生物力學(xué)數(shù)據(jù)［2］。在三維運動學(xué)、肌電圖特征的支持下，這些數(shù)據(jù)能夠完全呈現(xiàn)出來，然后通過驅(qū)動神經(jīng)計算框架，來輔助評估運動員的垂直跳訓(xùn)練情況，以便于教練根據(jù)所采集到的數(shù)據(jù)，制訂相應(yīng)的訓(xùn)練方案，提升運動員垂直跳的水平。

2.2 人工智能技術(shù)在籃球和網(wǎng)球訓(xùn)練中的運用

傳統(tǒng)的籃球訓(xùn)練中，教練需要充分了解各運動員的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行科學(xué)分析，這些數(shù)據(jù)大多需要人工記錄、收集、儲存和處理，會花費教練員的大量時間和精力，而且數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也不能得到保證。人工智能技術(shù)的引入則能夠解決籃球訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集和分析中存在的問題。比如，在對籃球運動員進(jìn)行折返跑等體能測試時，可運用人工智能技術(shù)來獲取運動員的各項身體參數(shù)，掌握其訓(xùn)練過程中的實際身體情況，然后將這些數(shù)據(jù)和比賽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，通過科學(xué)的智能計算，從而不斷地挖掘運動員的身體潛能。當(dāng)前，在籃球訓(xùn)練中已經(jīng)開始使用籃球機器人來進(jìn)行輔助訓(xùn)練，其原理是在機器人程序中輸入計算得出的投籃距離參數(shù)、速度參數(shù)、弧度參數(shù)，然后在運動員進(jìn)行投籃訓(xùn)練的時候，利用機器人來對其動作能力、模式進(jìn)行科學(xué)評價，其能夠在一定程度上降低運動員的受傷概率，提升運動員的投籃能力［3］?；@球機器人由多個部分組成，包括了感知、決策、運動控制等系統(tǒng)，并且各個系統(tǒng)之間具有一定的聯(lián)系，可對運動員進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)，監(jiān)測其在訓(xùn)練過程中的身體健康指標(biāo)，全面了解運動員的訓(xùn)練情況，為后續(xù)訓(xùn)練計劃的制訂提供可靠保障。

網(wǎng)球訓(xùn)練中運動員容易出現(xiàn)骨骼、肌帶、肌腱和肌肉損傷等問題，通過引入人工智能技術(shù)，能夠全面監(jiān)控運動員的身體動作情況。縱觀當(dāng)下，人工智能技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)球訓(xùn)練中已成為未來發(fā)展方向，尤其是在網(wǎng)球?qū)ｍ椷\動技術(shù)動作分析中，人工智能技術(shù)起到了較好的輔助作用，可根據(jù)網(wǎng)球運動目的來安排技術(shù)動作，確定好每一個訓(xùn)練項目的目標(biāo)，然后據(jù)此來創(chuàng)建訓(xùn)練模型。模型中的參數(shù)，可以優(yōu)秀網(wǎng)球運動員的技術(shù)動作參數(shù)為基礎(chǔ)?？衫萌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計算，每一種特定輸出函數(shù)對應(yīng)一個節(jié)點，節(jié)點和節(jié)點之間相連部分表明了連接信號的加權(quán)值，通過網(wǎng)絡(luò)方式來進(jìn)行輸出，輸出函數(shù)不同，所得到的權(quán)重值也有所不同。在網(wǎng)球訓(xùn)練中運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠全面記錄運動員的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并對運動員的動作情況進(jìn)行科學(xué)分析［4］。

2.3 人工智能技術(shù)在滑雪訓(xùn)練中的運用

滑雪運動中，運動員最容易受傷的部位是下肢，訓(xùn)練過程中轉(zhuǎn)彎技術(shù)的學(xué)習(xí)難度較大，易出現(xiàn)人員受傷情況。在滑雪訓(xùn)練中，引入滑雪機器人系統(tǒng)，則能夠在一定程度上降低運動員轉(zhuǎn)彎訓(xùn)練的難度，予以滑雪運動員良好的輔助，使之快速掌握轉(zhuǎn)彎技巧，完成訓(xùn)練目標(biāo)，并保護(hù)好自己的下肢，降低受傷概率?；C器人設(shè)計模擬了運動員滑雪轉(zhuǎn)彎時腿關(guān)節(jié)的活動，機器人的每一條腿都設(shè)計了6 個活動關(guān)節(jié)，盡量和運動員保持一致?；C器人需要在人工草皮上進(jìn)行演練，利用程序來控制機器人的動作，以便于對下肢關(guān)節(jié)之間的關(guān)系進(jìn)行分析和研究，了解滑雪過程中運動員的實際情況，幫助運動員在轉(zhuǎn)彎中找到平衡狀態(tài)，提高滑雪訓(xùn)練安全系數(shù)［5］。

2.4 人工智能技術(shù)在動力學(xué)中的運用

體育訓(xùn)練中動力學(xué)是一個重要組成部分，其能夠幫助教練獲取運動員的動態(tài)數(shù)據(jù)，可對運動員的訓(xùn)練動作進(jìn)行90°切割和分離，為教練制訂體育訓(xùn)練計劃奠定扎實基礎(chǔ)。在實際訓(xùn)練過程中，可利用人工智能技術(shù)處理動力學(xué)問題。其原理在于使用前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對運動員各關(guān)節(jié)之間的接合力矩進(jìn)行預(yù)測，并預(yù)估地面反作用力，記錄好運動員訓(xùn)練過程中的關(guān)節(jié)角度、運動軌跡。在運動員訓(xùn)練過程中，可輸入關(guān)節(jié)角度等參數(shù)進(jìn)行相關(guān)預(yù)測，同時還可以利用慣性傳感器輔助運動員制訂完善的體育訓(xùn)練方案［6］。

3 體育訓(xùn)練中人工智能技術(shù)運用存在的問題

體育訓(xùn)練中人工智能技術(shù)運用還存在著一定的問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

一是體育教育功能異化問題。體育訓(xùn)練對于運動員來說，是提升自身競賽技能的重要手段，而對于普通人來說，則是為了鍛煉身體，促進(jìn)全身心發(fā)展，形成終身體育意識。人工智能技術(shù)在體育訓(xùn)練中的運用，能夠基于被訓(xùn)練人員畫像來制定和推送適宜內(nèi)容。但部分體育訓(xùn)練中，由于對算法的依賴程度過高，導(dǎo)致體育教育功能異化，與最終目標(biāo)背道而馳。這是因為算法雖然能夠通過對被訓(xùn)練者的喜好、訓(xùn)練情況來推送重要信息，予以指導(dǎo)，但這會在一定程度上限制體育訓(xùn)練思維，不利于開展個性教育，忽視了被訓(xùn)練者的選擇權(quán)。而且在體育訓(xùn)練中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用還依賴于教練，其開發(fā)需要由專家來完成，但實際上很多時候都只是由人工智能技術(shù)人員負(fù)責(zé)，不利于真正發(fā)揮出人工智能技術(shù)在體育訓(xùn)練中的功能，弱化了體育訓(xùn)練中人員的主觀能動性［7］。

二是體育訓(xùn)練觀念存在滯后性。體育教育在人工智能技術(shù)發(fā)展過程中，已經(jīng)有了新的改革方向，但部分教練仍持有傳統(tǒng)訓(xùn)練觀念，不能接受新的思想，導(dǎo)致其在訓(xùn)練過程中并未有效融入人工智能技術(shù)，這在一定程度上影響了體育訓(xùn)練效果。不同的體育教練，對人工智能技術(shù)的了解程度有所不同，對新興體育訓(xùn)練觀念的接受程度也存在差異，這就導(dǎo)致人工智能技術(shù)在體育訓(xùn)練中還未達(dá)成普遍性。尤其是一些年齡偏大的體育教練并不愿意嘗試人工智能技術(shù)，依然堅持傳統(tǒng)教育觀念，而一些年輕的體育教練愿意使用新技術(shù)，但是在經(jīng)驗上又有所不足，因此，在人工智能技術(shù)的使用上存在問題，沒能與體育訓(xùn)練進(jìn)行有效融合。

三是技術(shù)上還存在著一些問題。人工智能技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上推動了體育教育數(shù)據(jù)的開發(fā)，但是過度依賴技術(shù)會形成倫理問題，涉及數(shù)據(jù)隱私安全。從技術(shù)上來說，人工智能技術(shù)存在不公平性，該技術(shù)容易在被訓(xùn)練者不知情的情況下記錄其相關(guān)隱私信息，存在泄漏風(fēng)險，同時一些算法設(shè)計也容易受開發(fā)人員的主觀影響，因此，人工智能技術(shù)在當(dāng)前的運用上還存在著一定的技術(shù)限制［8］。

四是體育訓(xùn)練中運用人工智能技術(shù)缺乏一定的保障機制。人工智能技術(shù)可予以體育訓(xùn)練精準(zhǔn)化指導(dǎo)，但是由于我國體育教育仍然處于發(fā)展階段，未能健全保障機制，改革創(chuàng)新工作還需要進(jìn)一步落實，在政策、資金方面都有所欠缺。目前，人工智能技術(shù)在體育訓(xùn)練中的推廣還有待進(jìn)一步加強，人工智能技術(shù)水平還有待提升。

4 人工智能技術(shù)有效運用于體育訓(xùn)練中的措施

4.1 強化精準(zhǔn)推送，提升技能水平

在體育訓(xùn)練過程中運用人工智能技術(shù)，需要充分發(fā)揮體育運動員的主觀能動性，不可過于依賴于人工智能技術(shù)，把控好人員、技術(shù)在體育訓(xùn)練中的占比。人工智能技術(shù)只是開展體育訓(xùn)練的工具，教練要根據(jù)運動員的實際情況來靈活運用人工智能技術(shù)，用于輔助訓(xùn)練活動的開展，以便于完善體育訓(xùn)練內(nèi)容，彌補人工智能技術(shù)在情感投入方面的缺陷。要注意的是，教練要正確認(rèn)識人工智能技術(shù)的運用，要結(jié)合實際情況來優(yōu)化體育訓(xùn)練方案，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。同時，還要將人工智能技術(shù)與體育訓(xùn)練中的其他教學(xué)技術(shù)進(jìn)行有效融合，精準(zhǔn)把控運動員的體育訓(xùn)練細(xì)節(jié)。人工智能技術(shù)可幫助教練全面采集運動員的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并作出科學(xué)分析，方便教練進(jìn)行備課［9］。學(xué)生同樣也要靈活運用人工智能技術(shù)，根據(jù)自己的運動成績來獲取適宜的訓(xùn)練建議，合理安排自己的訓(xùn)練計劃。

除此之外，還要提升技能水平，創(chuàng)新訓(xùn)練思維。體育訓(xùn)練中教練要具有較高的專業(yè)性，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的訓(xùn)練理念，需激發(fā)運動員對體育運動的熱情，培養(yǎng)其訓(xùn)練積極性。為充分發(fā)揮人工智能技術(shù)作用，則應(yīng)當(dāng)加強對體育教練的培育，夯實教練的人工智能知識基礎(chǔ)，創(chuàng)新訓(xùn)練思維。同時，還應(yīng)當(dāng)注重資源共享，充分利用人工智能技術(shù)來提升運動員的訓(xùn)練熱情，鼓勵運動員合理安排自己的訓(xùn)練時間，予以其科學(xué)指導(dǎo)。加強運動員和教練之間的交流和互動，以便于全面了解自身的實際問題，并加以解決。

4.2 重視人工干預(yù)，完善保障機制

在體育訓(xùn)練中運用人工智能技術(shù)，要關(guān)注于技術(shù)方面隱藏的倫理問題，需要進(jìn)一步完善相關(guān)法律法規(guī)，規(guī)范和約束人工智能技術(shù)的運用，應(yīng)當(dāng)重視人工干預(yù)，在一定程度上限制技術(shù)開發(fā)，以免削弱人工智能技術(shù)的體育教育作用?；诖?，應(yīng)當(dāng)從兩方面著手：一是要建立健全的法律法規(guī)，重視對體育教練和運動員利益的維護(hù)，對于訓(xùn)練數(shù)據(jù)隱私要予以保護(hù)，所有的數(shù)據(jù)采集都要在學(xué)生知情和同意的前提下開展，必須做好信息保密工作［10］；二是要發(fā)揮人工智能技術(shù)中的協(xié)同管理作用，合理劃分相關(guān)人員的工作職責(zé)，以便于降低體育訓(xùn)練中人工智能技術(shù)帶來的風(fēng)險，有效應(yīng)用相關(guān)技術(shù)工具，精確化管理各項數(shù)據(jù)，在程序編寫方面要客觀，從始至終都要認(rèn)清人工智能技術(shù)的地位，需將其作為服務(wù)體育訓(xùn)練的工具。

另外，還要進(jìn)一步完善保障機制，為人工智能技術(shù)在體育訓(xùn)練中的運用提供重要保障。發(fā)展初級階段，各方應(yīng)當(dāng)聯(lián)合參與，從多方面出發(fā)，以發(fā)揮人工智能技術(shù)在體育訓(xùn)練中的作用，創(chuàng)新體育訓(xùn)練。政府應(yīng)當(dāng)針對當(dāng)前體育教育發(fā)展的實際情況，制定具有可行性的政策方針，為體育訓(xùn)練中人工智能技術(shù)的應(yīng)用提供重要的政策保障，創(chuàng)造應(yīng)用環(huán)境，需予以一定的資金支持。同時，企業(yè)、高校等單位也要注重人才培養(yǎng)，將人工智能技術(shù)和體育訓(xùn)練進(jìn)行有效融合，為運動員提供有效的訓(xùn)練意見和指導(dǎo)。為有效監(jiān)測體育訓(xùn)練數(shù)據(jù)，還要統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，做好采集、分析工作，以便于有效整合相關(guān)數(shù)據(jù)，為體育訓(xùn)練方案的制訂提供可靠的參考依據(jù)。

5 體育訓(xùn)練中人工智能技術(shù)的發(fā)展前景

體育訓(xùn)練中人工智能技術(shù)的發(fā)展前景，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

一是在未來體育訓(xùn)練中多媒體計算機技術(shù)的應(yīng)用水平將逐步提升，取得更好的應(yīng)用效果，成為體育訓(xùn)練發(fā)展中的重要技術(shù)方向。多媒體計算機技術(shù)有利于獲取和編輯不同類型的信息，并對其進(jìn)行處理、儲存和展示。基于人工智能技術(shù)可展開多媒體計算機輔助教學(xué)，實際體育訓(xùn)練中可直接利用多媒體計算機技術(shù)來進(jìn)行模型建設(shè)，包括立體模型、平面模型，有利于實現(xiàn)訓(xùn)練雙方的交互性，這能夠予以體育運動員更多刺激，為其營造良好的訓(xùn)練環(huán)境，拓展體育運動員的知識視野，開發(fā)其智力，從而推動體育運動員的全面發(fā)展和個性化發(fā)展［11］。在體育訓(xùn)練技術(shù)應(yīng)用中，多媒體計算機技術(shù)是重要的組成部分，有著較高的現(xiàn)實作用。

二是人工智能系統(tǒng)中專家系統(tǒng)是關(guān)鍵分支，其是體育訓(xùn)練人工智能技術(shù)未來發(fā)展的重要方向，能夠引導(dǎo)人工智能技術(shù)從理論走向?qū)嵺`。隨著專家系統(tǒng)研究愈發(fā)成熟，其在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用將會起到更好的效果。專家系統(tǒng)運用原理在于將體育專家知識引入體育訓(xùn)練中，并設(shè)計專門的計算機智能程序系統(tǒng)，整合體育訓(xùn)練知識和經(jīng)驗資源，以便于在實際訓(xùn)練中遇到問題可直接采用專家方式解決，提高體育訓(xùn)練專家能力。對于體育訓(xùn)練中的人工智能技術(shù)來說，專家系統(tǒng)屬于重要突破領(lǐng)域，可幫助體育運動員進(jìn)一步了解人工智能技術(shù)，使之在科學(xué)的訓(xùn)練中提高自身體育成績，建立健全的體育知識體系。

三是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用將越來越成熟。這是一種計算機系統(tǒng)仿真技術(shù)，涉及多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)等多項技術(shù)，其運用可加深體育運動員對體育知識的認(rèn)知，為其創(chuàng)設(shè)虛擬環(huán)境，增強其感官體驗，引導(dǎo)其樹立良好的體育訓(xùn)練精神，有利于發(fā)揮體育運動員的想象力［12］。在未來，體育訓(xùn)練中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用將更為廣泛，其能夠創(chuàng)建體育運動處方網(wǎng)站，全面把控體育訓(xùn)練的實際情況。同時，還可以使用三維空間來創(chuàng)設(shè)人體運動模型，讓體育運動員和機器人共同訓(xùn)練。虛擬現(xiàn)實技術(shù)下的仿真現(xiàn)實世界，有利于提高體育運動員的訓(xùn)練效率。

6 結(jié)語

總而言之，在體育訓(xùn)練過程中應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的作用，教練要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的體育訓(xùn)練思想，靈活運用人工智能技術(shù)，但同時也不可過于依賴數(shù)據(jù)，不可忽視人員主觀能動性，可通過數(shù)據(jù)監(jiān)測來全面了解運動員的實際情況，并不斷地優(yōu)化體育訓(xùn)練計劃。