智能化体能训练应用技术与问题分析

秦兴华

（包头轻工职业技术学院 内蒙古 包头 014010）

引言

在科学技术高速发展的大时代背景下，智能化、信息化技术在我国的各个领域被广泛的应用，智能化已经成为现代化发展的标志。我国传统的体能训练一直依靠教练的认为判断，例如，训练者的身体素质、各项指标等这些细微之处，没有办法通过教练的计算得到精准的数值。智能化技术可以有效避免这一弊端。尤其是智能化的可穿戴装配设备、检测康复设备以及比赛监控设备这些智能化技术的应用，可以有针对性地解决我国体能训练中的各种问题，并且可以利用计算机进行分析，制定出科学、合理的改善措施，有利于促进我国体育训练事业的发展。

1、体能训练发展的情况

1.1、国外体能训练的发展情况

根据相关调查数据显示，美国对于体育竞技方面的要求非常高，他们创建了一套科学性强的、较为完善的体能训练理论体系。纵观美国的发展历史，我们可以发现自从第二次世界大战之后，美国就开始重视体能的训练，美国的人民也非常影响政府加强体能训练的号召，从非常小的孩子就开始进行关于体能的诸多训练。在美国的学校，无论是初中还是大学的校园都有设置专门的运动俱乐部，专门对美国学生进行体能培训，美国的全民运动风气为体育竞技活动打下了良好的基础。发展到后期，日本、英国以及澳大利亚等国家也被美国全民运动的风气影响，根据自己国家的实际情况监理体能训练相关活动，促进自己国家足球、篮球、体操等运动技能的培训。随着全球信息化时代的到来，更是将更多的资金投入到了智能化技术的研究，加强智能技术在体能训练中的具体应用。

1.2、国内体能训练概况

我国国内的体能训练和其他发达国家相比，起步晚而且也没有形成完整的体能训练体系。例如，我国缺少进行体能训练的专业教练以及体能训练的方法也不够科学，具体表现在以下几个方面：第一，我国体能训练的战略定位不够准确。我国非常重视体育竞技项目的训练，并且在部分领域具有自身的优势，但是这些领域属于小众的类型，要想在世界体育竞技活动中取得优胜，单纯的体能训练是不足够的，我们还需要专注研究具体的战略战术，可以通过学习发达国家优秀的体能训练经验，并且结合我国体能发展的实际情况进行适当的调整，正确引导我国的体能训练形成较为完善的训练体系，完成与国际体能训练的接轨，从而改变我国的体育发展结构，促进我国体育事业的发展；

第二，我国不少体能教练出现了相互客串的现象。由于我国缺少专业的体能训练的教练人才，导致很多训练项目的教练从事了非本专业的训练活动，其中的大部分教练还是从健身教练转型而来，这造成了我国体能训练教练的专业能力不足、职业素养低的情况。这些教练进行体能训练，只能针对身体素质和体能进行相关的训练，没有办法帮助运动员提高相对应的技术能力，这种非本专业的教练进行体能训练会严重阻碍我国专项体能训练的发展；

第三，我国的体能教练制度还存在很多不足之处，需要进行改进和完善。我国的体能训练制度与其他发达国家相比还不够成熟，国家也没有相关的政策和制度鼓励体能训练教练型人才的培养。虽然国家为了推动我国体育事业的发展，不惜花高额的费用聘请了外国的优秀教练进行我国体能训练的教学，但是由于“水土不服”的原因，并没有发挥良好的效果。从根本上来讲，要想发展我国的体能训练，必须培养适合我国实际情况的本国优秀教练；

第四，我国的体能训练方式比较落后。体能训练的方式是决定训练成果的关键因素。科学有效的训练方式，可以帮助运动员在有限的时间内取得优秀的成果。同理，如果没有科学的训练方式进行指导，即使花费再多的时间，运动员体能训练的结果也是难以达到预期效果的。目前，我国体能训练的方式还是采用传统的训练方式，这也导致了我国体能训练一直处于停滞不前的状态，与其他发达国家相比要落后的多。在充分认识到体能训练方式的重要性之后，我们应该加强从各个角度，全方面地优化体能训练的方式，例如，动作指导、角度、力度的把控、运动负荷的监控、放松按摩、饮食搭配等都要多管齐下；

第五，我国目前智能化体能训练器材的研发能力不足。最近几年，随着我国经济实力的提高，在信息技术发展的影响下，国家花费大量的金钱和精力在体能训练器材的研发上，但是却没有创新性的收获，仍旧停留在模仿的阶段，缺乏创新能力是我国体育事业发展最大的不足之处。当前我们需要结合信息技术创新体能训练的理念，优化体能训练的技术，将智能化技术和体能训练的器材研发相融合，提高我国体能训练的质量。

2、智能化体能训练应用核心技术分析

2.1、智能识别技术

首先是计算机视觉技术，是指利用技术模拟人类的视觉能力，从而达到对文本、图片以及视频的分析和辨别。计算机的视觉技术要比人类的视觉准确的多，而且不受人类主观情感的影响，可以对相关数据进行可观的、高效的分析。我们经常提及的计算机视觉技术有图像获取、图像预处理、特征提取、图像分割、目标识别等，可以利用在人脸的识别，对于目标的检测等活动中。在体能训练的具体应用表现在对于体能训练结果的评估，观察训练动作是否标准等方面；

其次是语音识别技术，这种技术不需要人和机器之间有接触，仅仅是通过对声音的分析，就可以捕捉到相应的信息，能够将声音转化成为计算机命令，然后通过计算机进行操作。语音识别技术当前也主要应用在体能训练相关动作的学习，以及针对体能训练结果进行评估的领域；

最后是人脸识别技术，这种技术主要是利用了计算机处理图像的技术以及生物统计学的相关知识，通过计算机捕捉人面部的局部特点，利用这些局部特征结合生物统计学的基本原理建立数学模型，然后实现对人面部特征的识别。目前这种技术主要应用于体能训练的相关考核以及监控领域，可以精准地捕捉到运动员的具体信息。

2.2、智能捕捉与交互技术

首先，是人体动作捕捉技术，主要是通过计算机技术对于运动员运动的关键部位进行跟踪，通过记录、测量并且跟踪运动员运动过程的信息，在三维的空间内部建立一个运动轨迹，利用计算机技术将这些相关信息数据化，并且进行系统的分析，从而准确地评价运动员动作是否标准，是否存在相关风险等；

其次，是人机交互技术，这种技术不仅包括以往的互换技术、图形交互技术，还包括语音交互、情感交互、体感交互及脑机交互等技术。人机交互技术目前在体能训练领域的应用范围最为广泛，其最大的优点是可以不通过控制器进行操作，直接通过肢体动作与周边数字设备和环境实现身临其境的互动；

最后，是三维人体建模技术。这种技术主要是通过计算机技术在三维空间内建立一个人体数学模型，通过对数学模型的训练可以计算出训练标准的参数范围，然后再运用到运动员实际的体能训练中。

2.3、智能传感技术

首先，是体感传感技术。这种技术主要是利用计算机技术创造一个关于体能数据收集的电子芯片，然后针对于运动员的心电图脑波、重力以及肌力进行监测，从而实现针对运动员的运动数据的检测。目前这种技术主要可以和运动器材相结合，应用于体能训练领域；

其次，是红外传感器技术，这种技术主要是通过对红外线辐射的感应，来建立一个传感器。我们可以通过对红外线漫射传感器低位以及高位的调节，来计算运动员做仰卧起坐以及俯卧撑的数量。红外传感器的测量技术可比人肉眼测量的数据准确的多。

2.4、可穿戴技术

可穿戴技术主要是利用计算机技术建立传感器，将人类的具体感知通过传感器传送到手机、电子手表等设备上，然后再通计算机技术对于收集而来的人体各种信息数据进行分析和处理，建立每个人独属的身体数据信息库。目前，可穿戴技术在体能训练领域应用非常广泛，具体包括手表、手环、运动衣、运动鞋等运动装备上。

2.5、数据智能处理、挖掘与学习技术

首先，是知识和数据智能处理技术。体能训练涉及的相关知识专业性强，需要专业的人才进行相关知识的处理和解答。我们可以利用数据智能化处理、挖掘与学习技术对不同的专业知识进行搜索，完成获取、收集以及整理等一套工作流程后，建立一套完整的关于体能训练的知识数据库，再利用计算机技术对这些数据信息进行机器推理或模糊推理等操作，进而得到基于知识的推理结果；

其次，是数据挖掘与学习技术。体能训练的知识涉及范围非常广阔，知识内容也非常丰富。随着互联网技术的普及，各种潜在的、大量的信息数据都存在网络世界中，我们可以利用计算机技术对于这些数据进行深度的挖掘，从中获取有效的信息数据。机器学习是人工智能技术的一部分，主要是利用计算机技术模拟人的学习以及活动，从而实现对体能训练众多数据的分析、挖掘和有效利用。

2.6、智能机器人技术

智能机器人技术是通过计算机技术来完成对人类的模拟。目前我国的智能机器人具有适应力强、学习知识快等特点，智能机器人在进行相关工作的操作时要比人类更加精准、稳定。目前智能机器人技术可以应用在我国体能训练的智能化领域，也就是利用智能化技术创造出训练机器人以及体能体检机器人，促进我国体育事业的发展。

2.7、AR/VR 技术

VR技术也称为虚拟现实技术，主要是利用计算机技术创设一个虚拟场景，给人以身临其境的直观感受，虚拟现实技术通过对人多感官的模拟，实现了可视化操作与交互。AR技术也称为增强现实技术，这种技术是在VR技术基础衍生而来的，主要是利用计算机技术加强人民对于周围环境的感知能力。这两种技术在体能训练的具体应用主要体现在运动与学习体育相关知识，以及进行体能动作训练的学习方面。

3、智能化体能训练技术应用问题及挑战

最近几年，我国人工智能技术的应用领域越来越广泛，尤其是在体能训练的具体应用不断加强，具体表现在国内智能体育馆的建设、体能设备的更新，以及一些穿戴设备的智能化方面，虽然这其中仍然存在着一些不足之处，需要我们进行改进和完善。

3.1、信息数据质量低，利用率低

智能化技术的核心是利用计算机技术完成机器的学习，那么对于大量的信息数据处理是基本技术。但是，目前我国关于体能训练的数据存在质量低下的问题，难以达到人工智能技术的要求，运动员也无法依靠这些数据进行学习和训练。造成上述问题的原因主要有两点：第一，我国体能训练的数据没有一个统一的标准，目前国内体能训练的数据都来自于日常的训练、考核以及相关资料中，由于资料的具体来源不同，类型不同造成了这些数据的标准也有明显的区别；第二，我国目前的体能训练相关数据之间并没有衔接起来，而是一个个孤立的个体。体能信息数据之间的孤立存在使得数据的利用率低下，利用价值也不高。为了改进这一问题，我们可以利用计算机技术建立一个大型的、可以共享的体能训练数据平台，将各种体能训练相关的数据进行统一储存、统一管理，并且在此基础上建立每个运动员各自的信息数据，方便日常活动、训练数据的储存和分析。

3.2、加强体能训练领域智能化技术的发展

我国现在的智能化技术发展不够成熟，还属于初级发展阶段，虽然在图像以及语音识别的技术方面有所成就，但是针对于逻辑推理、动态学习以及人类沟通等方面仍然存在技术问题，从这些方面来看，智能化技术还存在着很大的发展空间，仍然有很多未知的领域需要人们深入探索、研究。除此之外，体能训练本身就是对人体机能以及各方面素质的研究，通过相关研究探索出人体机能的各种规律，从而为我国培养出更多身强体魄、具有超强毅力的建设型人才。

3.3、应用单一化，与实际需求结合不够

体能训练领域的人工智能技术的发展主要是在可穿戴设备的研发方面，利用计算机技术对运动员的身体素质以及运动过程进行实时的监测，并且将这些动态信息记录在可穿戴设备中。可穿戴技术的优点在于体积小、便于携带。我们可以利用可穿戴设备监测跑步时的心率、跑步的时间以及里程，也可以进行针对于力量、平衡力以及速度的训练。可穿戴设备还可以利用计算机技术对相关的数据进行分析，并且为我们制定出科学合理的改善策略，有针对性地提高我们的身体素质。

3.4、人才失衡化，成发展短板

智能化技术的快速发展，导致我国经济市场的各个企业对于掌握智能技术的人才需求量增加，从而造成了智能技术行业的规模大幅度扩张的情况，进一步导致了经济市场各方面人才比重失衡的情况。体能训练中的人工智能领域属于一个创新型领域，其内部系统的建立需要多方面的人才共同努力，其中包括体育专家、信息技术专家以及体能教练等人才的相互配合。正是因为我国相关人才的短缺，造成了体能训练创新技术的发展缓慢。再者，因为体能训练的智能化技术领域是多学科之间相互交叉，导致体能训练的人才培养体系难以建立，缺乏核心技术以及专业人才是我国体育行业发展缓慢的最大原因。针对于这个问题，我国需要成立专门的学科专业，为体能训练的发展提供专业型的人才，从而为我国体育事业的快速发展提供保障。

3.5、政策缺失化，制约了发展

智能化技术高速发展的情况下存在着信息数据的利用和隐私保密性之间的不平衡发展，为了保证信息数据的利用和隐私保护的平衡关系，需要国家有关部门出台相应的隐私保护政策来对利用信息数据的相关行为进行规范。同时也要加强对于智能化技术的管理，尤其是一些技术扎堆应用的领域，要严格控制这些领域中产品的安全以及质量。国家有关部门还可以制定相关政策鼓励体能训练技术的研发、转化以及推广，成立专门的体能训练研发机构，促进我国体育事业的发展。

4、结束语

体能训练不是单独一项运动的训练，而是一个系统的、完整的训练工程。主要是通过对人们的体能进行训练，从而为我国体育事业的发展提供高素质的运动人才。要想完善我国体能训练体系，只是掌握体育专业知识是不足够的，还要综合考虑生物学、物理学以及信息科学方面的专业知识，从各个角度对我国的体能训练展开全方位的探索和分析，尽可能地将我国地体能训练体系发展成为一种新型的技能体系。具体可以表现在以下两个方面：一方面，我国相关部门多举办一些国际性质的体育专家以及学者的研讨会，通过学习外国先进的体能训练经验来丰富自身的体能训练体系；另一个方面，我国可以通过先进技术创新体能训练的设备，可以加大投资多建立一些针对体能训练的体育馆。主要目的是提高我国全民的身体素质、体育技能，尽早将我国建设成为体育强国。