“AI教练”赋能体育竞技

代天医

在体育赛事中，金牌比拼的背后实际已成为“科技大战”。

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，有个隐形的特殊教练——“AI教练”——此次东京奥运会之前，中国跳水队与百度智能云合作，把国内首个“3D+AI”跳水辅助训练系统融入队伍日常训练中，对运动员训练备战具有非常大的促进作用。

百度智能云基于“3D+AI”技术，为跳水队带来了极佳的训练效果，据悉，训练效率可提升20%。在如此高智能、高效率“AI教练”的辅助下，跳水队就能实现高质量的训练，为大赛夺金打下坚实基础。

助力运动员“一根针”入水

在现代体育追求高效、精准的形势下，运用AI技术辅助分析、训练调整，成为各国运动队提升实力和成绩的大趋势，体育事业正在迈入科学智能训练的新阶段。

从采集分析各种身体数据的智能穿戴设备，到VR/AR、全息投影等新技术与健身娱乐设备的融合，人们参与和观赏体育赛事的方式正在逐渐被改变。但科技对体育的影响绝不止于此。

早在2018年俄罗斯世界杯上，数字化表现和跟踪系统（EPTS）就已被全面采用。借助摄像机与可穿戴式传感器，EPTS系统能够追踪球员以及足球的运动信息，并向教练提供球员的统计数据、位置信息及相关视频剪辑，帮助教练进行赛场决策;美国国家男子篮球联赛的每个俱乐部都拥有一支完备的运动表现分析团队，根据教练员战术需求，比赛中由智能追踪系统捕捉到的时空数据将被用于深度学习和数据挖掘的分析，帮助教练和运动员理解比赛模式、受伤风险和对手风格，预测各类战术的成功机会;连续在三届奥运会上称霸自行车赛场的英国队利用高科技手段将人车完美结合，运动装备的科技含量提高也在影响着比赛成果。

由此可见，在体育赛事中，金牌比拼的背后实际已成为“科技大战”。无论是比赛用服、特制设備还是训练指导系统的不断上线，体育拥抱科技已实现精细化、智能化。竞技体育的魅力就在于运动员的对速度、准确度、观赏性等的极致追求，成败往往就在分毫之间，如何能有效、快速地消弭其中差距，哪怕是提高百分之一甚至千分之一，教练与运动员都要竭尽全力采用各种方式和技术去实现，科技的赋能作用也就愈发重要。

以跳水为例，这是一项高速或者说是超高速的水上运动，从起跳到落水只有两秒钟时间。腾空高度不够、转体动作分腿、空中翻腾姿势不够优美等细节纠正，需要教练与跳水队员每天通过大量的录像视频进行回溯、整理，总结训练成果，耗时长且存在拍摄不清晰的情况。同时，教练针对跳水队员的实时指导，跳水队员亦无法回溯，实现反复练习的难度很大。

分毫之间见成绩，是跳水比赛的性质;实现“一根针”入水的完美一跳，则是跳水队的终极目标。一系列几近完美的动作，不仅需要跳水队员日日夜夜地不懈练习，同时要求教练炼就一双“火眼金睛”，看到每个细节，还要有最强大脑“AI教练”辅助，实现快速反应、实时打分、超强记忆。

“AI教练”具备四大亮点

为了精确测量运动员的动作并助其打磨得更加完美，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，“看得清”。基于“百度大脑”和智能云，搭建了“云—边—端”一体的软硬件系统，实现高速视频智能采集，每一帧都清晰无拖影。

在跳水队训练场馆内，部署了高速相机等一系列采集处理的硬件设备。其核心算法包括高速视频智能采集、视频数据智能整理以及数据的安全加密。

在云端，核心算法有3D视觉感知、AI智能解析以及智能云的相关服务。在端侧，可利用平板电脑等移动终端查阅3D交互系统以及智能训练助手，并且能够把数据形成专业的知识模型。

从运动员踏上跳板那一刻起，这套系统就开始采集录制，进水之后停止录制。高速视频可实时反馈到教练员的平板电脑上，方便对运动员的姿势、动作等进行针对性指导，也可以在赛前集中回顾、观看。

其次，“看得准”。该系统可实现跳水动作三维姿势计算、跳水动作量化评估。采集到的高速视频是2D，再通过“百度大脑”3D视觉技术以及深度神经网络能够估算出运动员三维的姿态，获得每个关节的三维角度。还能通过人体三维重建技术，让跳水全过程进行三维再现。有了3D的人体姿态以三维重建的结果，就可以实现对跳水动作精准的量化评估。

再次，“看得全”。通过对跳水场馆的三维重建、关键动作自动提取，以及360度自由视角的时空定格，把跳水的持续动作定格到三维空间上，可支持360度自由旋转观看。

最后，“看得懂”，可实现跳水动作智能打分和训练技术智能制定，而且金牌教练员的经验可以复用、可以传递。

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。

这届东京奥运会中，不仅中国跳水队得到了“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。

可见，用科技助力体育，已经是当前赛事竞争中的大趋势。

运动表现分析师应运而生

“AI教练”会不会超过真人教练，并逐渐取代他们？类似的问题一直在争论中：在运动员训练当中，到底是经验老到的教练“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，主要方向是直接研究运动员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。

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20世纪20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20世纪七八十年代，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。

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。

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了成绩，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。