人工智能蹼泳運(yùn)動員技術(shù)在運(yùn)動員田徑訓(xùn)練中的運(yùn)用

管乾坤 趙冬梅（.深圳海緣潛水有限公司 廣東 深圳 580；.遼寧省水上運(yùn)動管理中心 遼寧 大連 604）

近年來，人工智能技術(shù)在運(yùn)動領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，主要應(yīng)用于運(yùn)動員身體素質(zhì)評估、訓(xùn)練水平分析以及運(yùn)動損傷診斷等方面，由于我國很多優(yōu)秀運(yùn)動員的技術(shù)能力比較強(qiáng)，并且在不斷進(jìn)步，因此他們可以借助人工智能技術(shù)，提高自身的運(yùn)動成績。目前，已經(jīng)有一些國家開始將人工智能技術(shù)運(yùn)用到運(yùn)動員身體素質(zhì)評估中，并且取得了較好的效果。因此，本研究旨在深入探索人工智能技術(shù)在運(yùn)動員身體素質(zhì)評估中的應(yīng)用，以期為我國運(yùn)動員的訓(xùn)練和比賽提供更為科學(xué)、精準(zhǔn)的支持。

1、人工智能與蹼泳技術(shù)的結(jié)合

1.1、身體素質(zhì)評估

傳統(tǒng)的運(yùn)動成績評估方法主要是通過測量運(yùn)動員的速度和力量，并且結(jié)合運(yùn)動員的身體素質(zhì)來制定訓(xùn)練計(jì)劃，然后進(jìn)行訓(xùn)練，然而這種方法存在著一些弊端，例如會出現(xiàn)主觀性較強(qiáng)的問題，而且測量結(jié)果也不夠準(zhǔn)確。但是人工智能技術(shù)可以對運(yùn)動員進(jìn)行全面的身體素質(zhì)評估，通過對運(yùn)動員身體素質(zhì)指標(biāo)的分析，可以得出更為科學(xué)的結(jié)論，在利用人工智能技術(shù)進(jìn)行身體素質(zhì)評估時，訓(xùn)練師可以通過計(jì)算機(jī)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，然后對運(yùn)動員身體素質(zhì)進(jìn)行綜合評定。例如，美國奧蘭多大學(xué)在對游泳運(yùn)動員身體素質(zhì)進(jìn)行評估時，采用了人工智能技術(shù)，通過對游泳運(yùn)動員的下肢力量、速度、爆發(fā)力以及肌肉耐力等方面進(jìn)行綜合評估后，奧蘭多大學(xué)得出結(jié)論：游泳運(yùn)動員的綜合身體素質(zhì)較好，可以滿足專業(yè)游泳訓(xùn)練的要求，這一結(jié)論是基于人工智能技術(shù)所得出的。

1.2、訓(xùn)練水平分析

在訓(xùn)練水平分析方面，人工智能技術(shù)主要應(yīng)用于對運(yùn)動員的訓(xùn)練情況進(jìn)行評估，人工智能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集，并且能夠?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)通過智能軟件進(jìn)行處理和分析，從而能夠較為準(zhǔn)確地了解運(yùn)動員的訓(xùn)練水平，為了提升訓(xùn)練水平分析的精準(zhǔn)度，在數(shù)據(jù)分析過程中，訓(xùn)練師需要將采集到的數(shù)據(jù)輸入到智能軟件中。然后，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，利用人工智能技術(shù)對運(yùn)動員進(jìn)行分析和評估。在實(shí)際應(yīng)用過程中，訓(xùn)練師還需要結(jié)合運(yùn)動員的實(shí)際情況以及身體素質(zhì)進(jìn)行評估，從而為運(yùn)動員制定更加科學(xué)合理的訓(xùn)練方案，另外，在利用人工智能技術(shù)對運(yùn)動員進(jìn)行評估時，訓(xùn)練師需要通過對運(yùn)動員動作以及姿勢進(jìn)行觀察，從而了解運(yùn)動員在水中的動作效果和速度等信息，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于受到各種因素的影響，所以很多情況下只能依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。

1.3、運(yùn)動損傷診斷

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，越來越多的人開始注重運(yùn)動健身，并且開始選擇各種運(yùn)動方式進(jìn)行鍛煉。蹼泳作為一項(xiàng)難度較大的運(yùn)動，需要運(yùn)動員具備一定的平衡能力以及力量，因此，如果運(yùn)動員在進(jìn)行蹼泳訓(xùn)練時出現(xiàn)身體損傷，不僅會影響到運(yùn)動員的技術(shù)動作，還會影響其運(yùn)動成績，為了解決這個問題，訓(xùn)練師可以借助人工智能技術(shù)來對運(yùn)動員的運(yùn)動損傷進(jìn)行診斷。例如，為了更好地分析運(yùn)動員在水中運(yùn)動時產(chǎn)生的身體損傷，訓(xùn)練師可以在水中放置傳感器等設(shè)備。在這一過程中，訓(xùn)練師還需要對運(yùn)動員的訓(xùn)練狀態(tài)進(jìn)行了解，通過觀察運(yùn)動員的肢體語言來判斷其是否出現(xiàn)損傷。

2、智能蹼泳運(yùn)動員技術(shù)的構(gòu)建

2.1、訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

智能蹼泳運(yùn)動員技術(shù)的構(gòu)建首要環(huán)節(jié)是訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，此系統(tǒng)依賴于高精度的傳感器，這些傳感器被精心布置以捕捉運(yùn)動員在訓(xùn)練中的每一個細(xì)微動作，傳感器所獲取的數(shù)據(jù)包括但不限于運(yùn)動員的速度、力量、姿勢和動作軌跡等關(guān)鍵信息。這些數(shù)據(jù)隨后被實(shí)時傳輸?shù)皆破脚_，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析算法進(jìn)行處理，云平臺的分析結(jié)果能夠?yàn)榻叹殘F(tuán)隊(duì)提供運(yùn)動員表現(xiàn)的全面視圖，從而幫助他們調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃，優(yōu)化技術(shù)動作，并最終提升運(yùn)動員的競技表現(xiàn)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，需要遵循一定的原則，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理和分析，保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，確保采集到的數(shù)據(jù)能夠滿足訓(xùn)練計(jì)劃和要求，同時還要保證采集到的數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映運(yùn)動員身體狀況和運(yùn)動過程，通過對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的傳感器進(jìn)行科學(xué)選擇，可以獲得比較準(zhǔn)確、真實(shí)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，為后續(xù)訓(xùn)練提供參考。

2.2、運(yùn)動模型構(gòu)建

運(yùn)動模型的構(gòu)建是一個復(fù)雜的過程，其主要包括運(yùn)動學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)等方面的知識，其中，運(yùn)動學(xué)主要是對運(yùn)動員身體各個部位的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行分析，以求提高運(yùn)動效率。在構(gòu)建運(yùn)動模型時，需要借助運(yùn)動學(xué)相關(guān)知識，收集和整理人體各個部位的數(shù)據(jù)，并將其傳送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分析。同時，還需要根據(jù)運(yùn)動學(xué)方面的知識來構(gòu)建力學(xué)模型，以提高運(yùn)動模型的準(zhǔn)確性。在構(gòu)建力學(xué)模型時，需要借助數(shù)學(xué)知識來建立力學(xué)模型，對運(yùn)動員身體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和評估，以求優(yōu)化運(yùn)動員的身體結(jié)構(gòu)。例如，在設(shè)計(jì)蛙泳過程中，可以利用運(yùn)動學(xué)知識來構(gòu)建蛙泳的身體結(jié)構(gòu)模型，通過對運(yùn)動員身體各個部位數(shù)據(jù)的收集和分析，可以建立最優(yōu)運(yùn)動模型。而且通過3D 掃描和建模技術(shù)，可以精確地獲取運(yùn)動員的身體數(shù)據(jù)，包括骨骼結(jié)構(gòu)、肌肉分布和關(guān)節(jié)活動等，這些數(shù)據(jù)為運(yùn)動模型的構(gòu)建提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使得模型能夠更準(zhǔn)確地模擬運(yùn)動員在水中的動態(tài)表現(xiàn)。

2.3、訓(xùn)練數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

訓(xùn)練數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)是智能蹼泳技術(shù)的另一個重要組成部分，它負(fù)責(zé)接收并處理來自傳感器的原始數(shù)據(jù)，利用復(fù)雜的算法和模型將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為對教練和運(yùn)動員有實(shí)際指導(dǎo)意義的洞察，這個系統(tǒng)可以對運(yùn)動員的身體狀況、技術(shù)水平、訓(xùn)練負(fù)荷等進(jìn)行全面分析，幫助教練團(tuán)隊(duì)制定個性化的訓(xùn)練計(jì)劃，避免過度訓(xùn)練或訓(xùn)練不足的風(fēng)險。同時，通過實(shí)時監(jiān)測運(yùn)動員的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，教練團(tuán)隊(duì)可以及時調(diào)整訓(xùn)練策略，確保運(yùn)動員始終保持在最佳的訓(xùn)練狀態(tài)。

2.4、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)

數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)是智能蹼泳技術(shù)的基石，它負(fù)責(zé)安全、高效地存儲和管理所有與訓(xùn)練相關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括原始傳感器數(shù)據(jù)、處理后的分析結(jié)果、訓(xùn)練計(jì)劃、運(yùn)動員的健康記錄等，一個可靠的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)不僅需要具備高容量的存儲能力，還需要有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制，以確保在任何情況下都能迅速訪問到所需的數(shù)據(jù)，此外，為了保護(hù)運(yùn)動員的隱私和權(quán)益，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)還需要實(shí)施嚴(yán)格的數(shù)據(jù)加密和訪問控制策略。

3、田徑訓(xùn)練中人工智能蹼泳技術(shù)的運(yùn)用

3.1、動作捕捉與精準(zhǔn)分析

在田徑訓(xùn)練中，尤其是蹼泳這一項(xiàng)目，每一個細(xì)微的動作都可能影響到運(yùn)動員的速度和效率。傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式往往依賴于教練的肉眼觀察和經(jīng)驗(yàn)判斷，但這種方式存在主觀性強(qiáng)、精度不高等問題，而人工智能技術(shù)的引入，特別是高精度動作捕捉技術(shù)，為蹼泳訓(xùn)練帶來了革命性的改變。人工智能系統(tǒng)通過布置在訓(xùn)練場地的高清攝像頭和傳感器，能夠?qū)崟r捕捉運(yùn)動員在水中的每一個蹼泳動作，這些攝像頭和傳感器以極高的幀率記錄運(yùn)動員的動作軌跡，確保每一個細(xì)節(jié)都不會被遺漏。同時，系統(tǒng)還能夠準(zhǔn)確測量運(yùn)動員在水中的速度、加速度、位移等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。捕捉到的動作數(shù)據(jù)會被傳輸?shù)饺斯ぶ悄芟到y(tǒng)中進(jìn)行深度處理和分析，系統(tǒng)利用先進(jìn)的算法和模型，對運(yùn)動員的身體姿態(tài)、動作軌跡以及力量輸出等進(jìn)行全面而精準(zhǔn)的分析。例如，系統(tǒng)可以檢測出運(yùn)動員在劃水過程中的手臂角度、腿部蹬伸的力度以及身體的平衡狀態(tài)等，這些數(shù)據(jù)都是評估蹼泳技術(shù)的重要指標(biāo)。分析完成后，人工智能系統(tǒng)會生成一份詳盡的動作分析報告，這份報告不僅包含了運(yùn)動員在各個時間點(diǎn)的動作數(shù)據(jù)，還有與標(biāo)準(zhǔn)動作的對比分析和改進(jìn)建議，教練可以根據(jù)這份報告，直觀地看到運(yùn)動員在技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)和不足，從而制定出更加針對性的訓(xùn)練計(jì)劃，如果系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)運(yùn)動員在劃水時手臂的角度偏大，導(dǎo)致推進(jìn)力不足，那么教練就可以針對這一點(diǎn)進(jìn)行專門的訓(xùn)練，通過調(diào)整手臂的角度和劃水的力度，運(yùn)動員可以逐漸糾正這一技術(shù)缺陷，提高劃水效率。

3.2、個性化訓(xùn)練計(jì)劃制定

在田徑訓(xùn)練中，每位運(yùn)動員的身體素質(zhì)、技術(shù)水平和訓(xùn)練目標(biāo)都各不相同。因此，制定個性化的訓(xùn)練計(jì)劃對于提高訓(xùn)練效果至關(guān)重要，而人工智能技術(shù)的引入，為個性化訓(xùn)練計(jì)劃的制定提供了強(qiáng)大的支持?；谌斯ぶ悄艿臄?shù)據(jù)分析能力，教練可以獲取到運(yùn)動員全面的身體數(shù)據(jù)和技術(shù)評估，這些數(shù)據(jù)包括運(yùn)動員的身高、體重、肌肉力量、柔韌性等身體素質(zhì)指標(biāo)，以及他們在蹼泳訓(xùn)練中的技術(shù)表現(xiàn)、動作效率和耐力水平等，通過對這些數(shù)據(jù)的深入分析，人工智能系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確評估每位運(yùn)動員的實(shí)際情況和潛力。在制定個性化訓(xùn)練計(jì)劃時，人工智能系統(tǒng)會綜合考慮運(yùn)動員的現(xiàn)有水平和訓(xùn)練目標(biāo)，系統(tǒng)會根據(jù)運(yùn)動員的技術(shù)短板和需要提高的方面，推薦相應(yīng)的訓(xùn)練內(nèi)容和方法。例如，對于某位在劃水動作上存在不足的運(yùn)動員，系統(tǒng)可能會推薦其增加劃水動作的練習(xí)次數(shù)和難度，同時提供相應(yīng)的動作指導(dǎo)和技巧建議。此外，人工智能系統(tǒng)還會根據(jù)運(yùn)動員的身體狀況和恢復(fù)能力，合理安排訓(xùn)練的強(qiáng)度和頻率。系統(tǒng)會根據(jù)運(yùn)動員的心率、疲勞程度等生理指標(biāo)，以及他們的訓(xùn)練歷史和恢復(fù)情況，制定出既能夠挑戰(zhàn)運(yùn)動員極限又不過度負(fù)荷的訓(xùn)練計(jì)劃。這種個性化的訓(xùn)練安排能夠確保運(yùn)動員在最佳狀態(tài)下進(jìn)行訓(xùn)練，最大程度地提高訓(xùn)練效果。假如，一位蹼泳運(yùn)動員在比賽中經(jīng)常因?yàn)槟土Σ蛔愣绊懗煽?，通過人工智能系統(tǒng)的分析，教練發(fā)現(xiàn)該運(yùn)動員的有氧運(yùn)動能力較弱，導(dǎo)致在長時間高強(qiáng)度的比賽中容易疲勞。針對這一問題，人工智能系統(tǒng)為該運(yùn)動員制定了一份個性化的訓(xùn)練計(jì)劃，計(jì)劃中增加了有氧運(yùn)動的訓(xùn)練內(nèi)容，如長距離游泳、慢跑等，以提高運(yùn)動員的耐力水平。同時，系統(tǒng)還根據(jù)該運(yùn)動員的身體狀況和恢復(fù)能力，合理安排了訓(xùn)練的強(qiáng)度和頻率，確保他能夠在不過度疲勞的情況下逐步提高耐力。

3.3、實(shí)時反饋與訓(xùn)練調(diào)整

在田徑訓(xùn)練尤其是蹼泳這類技術(shù)細(xì)節(jié)繁多的項(xiàng)目中，實(shí)時反饋是提升訓(xùn)練效率的關(guān)鍵。傳統(tǒng)模式下，運(yùn)動員在完成一系列動作后，往往需要等待教練的反饋，這在一定程度上延緩了訓(xùn)練的節(jié)奏。然而，隨著人工智能技術(shù)在體育訓(xùn)練領(lǐng)域的深入應(yīng)用，這一問題得到了根本性的解決。人工智能系統(tǒng)通過安裝在訓(xùn)練場地的傳感器和高清攝像頭，可以實(shí)時捕捉運(yùn)動員的訓(xùn)練動作，并對其進(jìn)行即時的數(shù)據(jù)處理，這種處理能力強(qiáng)大到可以在運(yùn)動員完成動作的瞬間就給出反饋。無論是動作的標(biāo)準(zhǔn)性、速度還是力量輸出，系統(tǒng)都能夠提供精確的量化數(shù)據(jù)，這種實(shí)時反饋對教練和運(yùn)動員來說意義重大。

對于教練而言，他們無需再依賴主觀的視覺判斷或事后的視頻回放來分析運(yùn)動員的技術(shù)動作，人工智能系統(tǒng)提供的實(shí)時數(shù)據(jù)讓教練可以即刻識別出運(yùn)動員的技術(shù)瑕疵或潛在的提升空間，這意味著教練能夠在訓(xùn)練過程中及時調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃，為運(yùn)動員提供更具針對性的指導(dǎo)。對于運(yùn)動員而言，實(shí)時反饋的價值同樣巨大，在傳統(tǒng)的訓(xùn)練模式下，運(yùn)動員往往無法即時了解自己的技術(shù)表現(xiàn)，只能在訓(xùn)練結(jié)束后通過教練的反饋或觀看回放來獲得信息，而現(xiàn)在，借助人工智能系統(tǒng)，運(yùn)動員可以在每次動作完成后立刻獲得關(guān)于自己技術(shù)動作的詳細(xì)數(shù)據(jù)，這使得他們能夠更加清晰地感知自己在訓(xùn)練中的表現(xiàn)，及時調(diào)整技術(shù)動作，提高訓(xùn)練效果。例如，在蹼泳訓(xùn)練中，一個細(xì)微的手臂角度變化都可能影響到運(yùn)動員的速度和效率。假設(shè)某位運(yùn)動員在完成劃水動作時，其手臂的劃水路徑與標(biāo)準(zhǔn)動作存在偏差，這一細(xì)微的差別在傳統(tǒng)的訓(xùn)練模式下可能難以被即刻識別。然而，在人工智能系統(tǒng)的輔助下，這一技術(shù)瑕疵能夠立刻被捕捉并反饋給運(yùn)動員和教練，教練可以根據(jù)這一實(shí)時反饋指導(dǎo)運(yùn)動員調(diào)整手臂的劃水角度和路徑，而運(yùn)動員則可以即刻在后續(xù)的訓(xùn)練中實(shí)踐這一調(diào)整，從而提高劃水的效率和速度。

3.4、模擬比賽場景訓(xùn)練

人工智能系統(tǒng)通過集成多種先進(jìn)技術(shù)，如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）以及高級模擬算法等，能夠構(gòu)建出逼真的蹼泳比賽場景，在這個虛擬世界中，運(yùn)動員可以感受到與真實(shí)比賽相似的視覺、聽覺甚至觸覺刺激。例如，系統(tǒng)可以模擬出賽場的觀眾吶喊聲、裁判的哨聲以及水花濺起時的觸感，為運(yùn)動員營造出身臨其境的感覺。在模擬比賽場景中，運(yùn)動員可以按照真實(shí)的比賽流程進(jìn)行訓(xùn)練，他們需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成預(yù)設(shè)的游泳距離，同時還需要應(yīng)對各種突發(fā)情況，如其他運(yùn)動員的干擾、水流的突變等。這些模擬情況旨在考驗(yàn)運(yùn)動員的反應(yīng)速度、決策能力以及心理承受能力，幫助他們更好地適應(yīng)真實(shí)比賽中的復(fù)雜環(huán)境。此外，人工智能系統(tǒng)還可以根據(jù)運(yùn)動員的實(shí)際表現(xiàn)調(diào)整模擬比賽的難度，如果運(yùn)動員在某個環(huán)節(jié)表現(xiàn)出色，系統(tǒng)可以適當(dāng)增加難度，為他們提供更大的挑戰(zhàn)；反之，如果運(yùn)動員在某個環(huán)節(jié)遇到困難，系統(tǒng)則可以降低難度，幫助他們逐步適應(yīng)并提高，這種個性化的訓(xùn)練方式能夠確保每位運(yùn)動員都能在適合自己的難度水平上進(jìn)行訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)最佳的訓(xùn)練效果。

4、結(jié)束語

總之，人工智能在蹼泳運(yùn)動員的田徑訓(xùn)練中發(fā)揮著舉足輕重的作用，通過精準(zhǔn)的動作捕捉與分析、個性化的訓(xùn)練計(jì)劃制定、實(shí)時的反饋與調(diào)整以及模擬比賽場景的訓(xùn)練，人工智能不僅提升了訓(xùn)練的科學(xué)性和效率，還幫助運(yùn)動員更好地適應(yīng)比賽壓力，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破與提升。人工智能技術(shù)的深入應(yīng)用，無疑為蹼泳運(yùn)動員的田徑訓(xùn)練帶來了革命性的變革。