工号001,中国跳水“国家队AI教练”

代天医 / 2021-08-11 17:56:00

东京奥运会上,中国跳水“梦之队”以7金5银收官,在4个单项中包揽冠亚军,在4个双人项目里收获3金。



这个收割奖牌的队伍背后,有位隐形的特殊教练——“AI教练”。



“3D+AI”跳水训练系统:

清、准、全、懂



跳水动作难度高,在1~2秒时间内完成整套动作常让人感觉“眼睛跟不上”。为了精确测量运动员的动作并打磨得更加完美,中国国家跳水队引入了“3D+AI”跳水训练系统,还为它颁发了工号为001的“国家队AI教练”工作证。



简单讲,这个系统的作用是让跳水动作看得清、看得准、看得全、看得懂。



首先,训练场馆内的高速相机等设备采集运动员的动作,清晰完整地记录下每帧画面,回放时可以随时定格让动作看得清。之后,软件系统对人体姿态进行三维重建及量化评估,让教练看得准。这样就能把之前模糊的“起跳稍微低了点”,变成精确定量的“起跳高度比标准低12.5厘米”。



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系统可以测算出角速度、高度、身体角度、速度等数据丨视频截图



另外,之前运动员每完成一次跳跃,教练只能从一个固定角度观察,而这个系统完整记录下跳水动作和场馆细节,重放时可以360度自由旋转,实现看得全。



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旋转观察运动员动作丨视频截图



当然,记录数据不是最终目的,“AI教练”不仅能识别出跳水动作和难度系数,还会通过算法为动作完成质量打分、分析目前问题的原因,并协助教练制定计划解决训练当中的实际问题。



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系统识别这个动作是5156B,难度系数3.9丨视频截图



这届奥运会中,不仅跳水队得到了“3D+AI”训练系统的重要支持,其他体育项目背后也有很多“黑科技”的协助。比如卢云秀夺得金牌的女子帆板RS:X级项目,赛前也得到了科技团队提供的风和水等方面的分析和预测。



用科技助力体育,已经是当前赛事竞争中的趋势。



 “打眼一看”与定量分析



“AI教练”这么有优势,价值会不会超过真人教练,并逐渐取代他们?从人们开始认真分析运动,类似的问题就一直在争论中:在运动员选材或训练当中,到底是经验老道的教练“打眼一看”判断准确,还是定量分析更有意义。



“分析运动”已经成为运动科学领域里的一个分支学科——运动表现分析(sports performance analysis),主要方向是直接研究运动员和/或运动队在实际体育比赛和训练中的表现。研究内容可以是具体动作(如跳水时的跳跃高度、身体角度、旋转速度)、体能指标(如足球运动员跑动距离、速度及心率),技战术(如跑位、击球方式)等等。



进行分析的最终目的是提供客观反馈,让运动员和教练了解当前的状况,更好地调整下一步提高成绩的努力方向,比如这名跳水选手应该关注起跳高度,那名足球运动员要先提高跑动速度。



这个研究领域的历史可以追溯到二十世纪二十年代,当时鲁道夫·拉班(Rudolf Laban)创立了舞蹈分析计数系统,用符号为身体的运动和空间位置编码。这种运动计数分析被认为是运动表现分析的前身。



之后运动计数分析的发展一度几乎停滞,直到七八十年代,体育和电子信息技术的发展推动一批研究者重新回到这个领域。



迈克·休斯(Mike Hughes)正是这其中一员,他有着航空工程专业博士学位,之前根本没想过要做体育方面的工作,只是自己很喜欢运动。后来,英国利物浦理工学院需要一名统计学讲师,他应聘成功后,在壁球场上与学院里的一名生理学家交上了朋友。



这两个人都热爱壁球,就创立了一套标注不同击球动作的符号,比赛时在球场后面记录下球员的每个动作以及位置,之后将数据录入电脑进行分析。结果发现,每个球员都有自己的打球习惯,无论输赢都几乎不会改变,然而这些固定套路并不是成功率最高的方式,如果按分析数据调整,很多人可以打得更好。



休斯在学术会议上汇报了自己对壁球的研究,让运动分析的作用被更多人了解,也让这种方法进入到更多体育项目中。



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壁球丨wikipedia



征服曼联队

运动表现分析崛起



运动表现分析刚进入体育赛事时,运动员和教练都很抵触这种看起来非常死板的分析,认为数据分析不如人的综合判断可靠,特别是在足球比赛中。



面对质疑,研究者对比了教练的回忆与客观数据,结果显示足球教练只能回忆起比赛中30%的关键制胜因素,其中还有45%是错误的。即使事先告诉教练会被问及哪些问题,教练的回答仍然会出现错误。



于是,一个新的体育职业应运而生——运动表现分析师。他们的主要任务是收集客观数据,厘清赛场上的真实情况,消除教练和运动员的主观臆测和认知偏差。



运动表现分析系统越来越成熟,帮助不知名足球队晋级英格兰足球超级联赛后,在1999年引起了顶级俱乐部曼联队教练的关注。球队想尝试这种新的分析方式,但又不完全信任它,要求当季至少赢得一项比赛,才会事后支付分析费用。结果,曼联队那个赛季包揽了欧洲冠军联赛、英格兰足球超级联赛和英格兰足总杯的奖杯,下个赛季的分析订单滚滚而来。



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图丨giphy



慢慢地,运动表现分析建立了自己的协会“国际运动表现分析协会”,创建了期刊,出版了教材,也推出了资历认证标准。学科领域的人才培养逐渐完善,也帮助更多运动员提高成绩,促使整个体育比赛水平提升。



当然,有些方面的数据现在还难以准确收集,系统对数据的解析也可能有偏差,目前为运动员制定训练计划仍然依赖教练的细心观察和综合分析。



不过随着中国技术的发展,运动表现分析还将纳入更多测量指标,数据更精确,后期的分析也更合理、更有实际指导意义。期待未来的分析技术可以应用到体育领域的更多场景,助力中国体育竞技更快、更高、更强。



参考文献

[1] 刘鸿优, 崔一雄, 张绍良, Miguel-Angel GOMEZ. 运动表现分析的发展及展望. 竞赛与训练. 2016;23(2):112-11.

[2] 若昂·梅代罗斯著, 孙焕君译. 67枚奥运奖牌. 中国纺织出版社. 2021.01.

[3] http://sports.xinhuanet.com/c/2021-08/07/c_1127738874.htm

[4] https://www.sohu.com/a/462384026_267106



作者:代天医

编辑:luna



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精选留言

王鸣
赶紧开发足球款

金志鹏
强烈建议体操引入类似打分系统

小云
咦,怎么文末“一个AI”没有说话?转行去了跳水队?

董旭生
我看成了:赛前也得到了科技团队提供的风水等方面的分析和预测

茶茶妹😎ི
羽生结弦的大学毕业论文也是研究AI辅助花滑动作判分。不过即使有这种黑科技,推动科技在运动打分领域的实际运用也是一项艰难的工作,不是每个人都希望AI打分的。

Garwee
是人的胜利也是科技的胜利。

飞影
选哪些项目打分,怎么改进,还是得靠人

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