基于可视化学习监督的校园足球网络交互平台构建

印荣健,徐林川,周德超,宣涛

(安徽机电职业技术学院 公共基础教学部，安徽 芜湖 241002)

各学校除了注重学生们的学习外，也十分重视学生的身体健康以及体育活动的开展，其中校园足球能够丰富校园文化，加强足球文化的传播，增强学生体质，并培养出优秀的足球领域人才.随着网络信息建设的发展，如今网络信息技术广泛应用于各行业之中，依靠网络信息的实时交互，能够有效提高管理效益[1].在此背景下，各学校也将网络信息化应用到了学习及体育活动的实时监督当中，为校园足球文化的建设与发展提供了全新的思路[2].将体育领域与网络信息相结合，利用大数据处理、图像分析、人工智能等相关技术，收集分析学生的训练情况，并对此进行科学分析，将分析结果存储并传输至相关教职工处，实现信息的共享.利用网络交互平台，为教职工以及学生提供及时准确的信息服务，结合校园足球文化建设的实际需求，构建可视化信息交互平台，实现资源信息的整合共享，利用该平台能够实时监督学生情况，以便及时管理[3].

1 基于可视化学习监督的校园足球网络交互平台

由于网络交互平台的服务对象为学校的各教职工以及学生，结合学校的实际管理情况[4-5]，利用现有校园管理网络，对平台初步进行构思，得到如图1所示的功能模块划分.

利用校园足球文化建设与可视化学习监督的管理手段相结合的方式，将校园足球网络交互平台划分为用户操作模块，个人中心模块，设备资源模块，辅助监督模块以及管理模块5个部分.

1.1平台管理体系确立

校园足球网络交互平台需要将流程管理信息化，其中学校管理员与足球教练以管理者的身份[6]拥有平台管理的最高权限，负责平台日常的管理与运营维护，其角色用例图如图2.

在图2中，平台管理者需要负责校园内部场地资源的管理、球员日常训练安排、各大赛事的组织报名以及新球员的申请审核与注册事宜，协调队员日常训练与课程安排[7].完成管理体系的协调后，利用可视化学习监督技术建立排序模型，具体过程如下.

1.2 可视化学习监督

确立了平台管理体系后，根据可视化学习监督，将排序问题转化成分类问题，并通过训练分类器得出结果：

图1 校园足球网络交互平台系统功能模块图

图2 角色用例图

如图3所示，将文档信息表示为特征向量，并根据相关度等级的不同，将文档信息分组.若查询x1下的所返回文档f1,f2,f3的相关性程度排序为f1>f2>f3，则能够对特征向量重新定义：y2-y1,y3-y1,y3-y2为正样本，y1-y2,y1-y3,y2-y3为负样本，而与此同时其标签也将被重新赋值.在同组当中，相关度等级不同的文档会被组成新的向量，利用分组模型分类得到：

(1)

式(1)中，a表示文档特征向量，be表示文档相关性标签，α表示参数向量，ε表示松弛变量，且εe≥0，e=1,…,m.

根据迭代决策树算法，利用多棵回归树作为用户角色，计算每一棵回归树学习的残差值，得到累计结果.其操作关键界面如图4：

图3 文档信息分组

图 4 操作界面图

排序文档下一次迭代的排序强度表示为：

(2)

式(2)中，δei表示文档e排序上升的强度，δeiz表示文档e排序下降的强度，且δei与δeiz的绝对值相等.

若想得到δe的具体数值，需要计算δei：

(3)

根据文档e与文档i的交换，得到排序位置生成差异ΔZei，计算查询的DCG：

(4)

在上述计算基础上，将标签降序排列，由下述公式得出：

(5)

由式(5)逐个计算在查询过程中的文档位置交换情况，从而计算得到lambda值.若lambda为正值，则数值越大，文档的排序上升程度越大；若lambda为负值，则数值越大，文档的排序下降程度越大.

计算各文档的lambda值，训练回归树，将树的输出作为每个叶结点的固定值：

(6)

其中g表示叶子数量，h表示树的数量.

通过式(6)得到λgh后，计算所得结果与学习率的乘积，将其加到回归树上更新得分，并对查询下的文档重新排序，计算文档的lambda值以及文档排序位置所生成的差异值，重复上述步骤直到树的数量达到设定值[8].在此基础上优化平台搜索引擎，从而实现校园足球网络交互平台的搭建.

1.3 实现校园足球网络交互平台构建

平台搜索引擎架构复杂，需要应用到多种算法，完成大量数据的实时处理，并整理提供给用户，具体模块构成情况如图5所示：

在图5中，将利用互联网得到的网页进行去重处理，并解析网页数据，抽取出内容链接与网页标题等信息.采取反作弊处理，排除已损坏的网页以及其中所包含的无用信息.在用户检索的过程中，搜索引擎需要及时查询缓存中的网页信息，若本地无法找到相关网页，则需要根据用户所输入的关键词，返回互联网中分析链接及内容相似性，查询相关网页，并按相关程度，为用户提供检索服务，完成基于可视化学习监督的校园足球网络交互平台构建.

2 仿真实验

设计仿真实验，测试所构建的基于可视化学习监督的校园足球网络交互平台是否能够满足用户需求.

2.1 实验方法

利用黑盒测试，基于用户的视角，在所构建平台的功能基础上，检测该平台功能是否完整，能否满足用户需求，是否有缺陷或数据访问错误的情况发生.采用黑盒测试法完成测试时，被测程序被当做是一个看不到内部的盒子，且无需打开，在不了解其代码情况以及内部构造的情况下，根据任务文件的创建情况、数据传输过程以及相关业务操作记录完成情况，判断平台性能.由于实验过程较为复杂，需要进行以下准备以保证实验的顺利开展.

2.2 实验准备

为确保实验的严谨性，采用相同实验环境同时运行所构建平台与原有平台，保证实验变量的唯一性.实验选用UT-792型号扩展卡，将单端PCI-E信号转换为平衡差分的RS-442/RD-485信号，且具有快速的瞬态电压抑制保护器，以支持实验中大量信息数据传输，该扩展卡实物图如图6：

图5 搜索引擎技术架构图

图 6 UT-792型号扩展卡实物图

在图6中，UT-792型号扩展卡能够在TVS管两端经受瞬间高能量冲击，快速降低两端阻抗，将两端电压限制在一个设定数值上，使电路元件不因瞬态高压的冲击而损坏.图6当中所示的DB9针型相关参数如表1.

通过表1可知，该扩展卡能够帮助实验当中大量数据的存储及处理，从而使实验平台顺利运行.

表1 DB9针型相关参数

2.3结果分析

结束上述实验准备后，同时运行所构建平台与原有平台，得到实验结果如图7：

图7 实验结果比较

为避免实验结果的准确性受到随机因素的干扰，在实验过程中多次对比，得出实验结果.从图7中能够看出，在原有网络交互平台上进行关键词检索后，所加载出的页面与用户所需内容之间误差较大，无法满足用户的检索需求.而将可视化监督学习应用到平台构建当中，能够随着可视化监督次数的增加，提高训练集扩展，优化网页搜索排序任务，从不同角度衡量数据，通过预测结果的一致性衡量置信度，提升排序效果，从而减小检索误差.

3 结束语

网络交互平台在人们的日常生活中应用广泛，但如今对于交互平台的检索优化工作仍存在不足，急需相关领域的重视，以提供技术支持.搭建校园足球网络交互平台，能够为相关教职工提供便利，使校园足球的管理更加规范，同时有助于校园足球文化的建设、发展与推广.将可视化学习监督应用到交互平台的构建当中，能够优化网页搜索排序结果，节省用户的浏览时间，弥补原有平台缺点，为校园足球网络交互平台的建设提供支持.