人工智能赋能冰雪运动高质量发展前景、困境及推进策略

张骞 杨俊杰

(武汉商学院体育学院国际马术学院 湖北武汉 430072)

习近平总书记提出，中国冰雪运动应坚持自主创新，必须走科技创新之路［1-2］。通过科技创新，补齐冰雪竞技、产业等方面的短板，是我国冰雪运动发展的必由之路。在2022北京冬奥会背景下，《人民冰雪·冰雪科技谈》梳理了人工智能在冰雪运动场馆建造运维、运动技能优化、训练基地建设、高性能器材、智能车联网、多语言服务等方面取得的创新成果［3］，标志着我国逐步建立起技术驱动型冰雪运动发展方式。

人工智能作为我国科技发展的创新高地和超级风口，其在冰雪运动领域的应用已上升为国家战略。《关于促进全民健身和体育消费推动体育产业高质量发展的意见》指出，要大力发展“互联网+体育”，支持以冰雪等运动项目为主体内容的智能体育赛事的发展［4］。《关于以2022年北京冬奥会为契机大力发展冰雪运动的意见》强调，应支持新技术在冰雪运动产品研发、赛事传播等方面的应用［5］。《“带动三亿人参与冰雪运动”实施纲要（2018—2022年）》也提出应推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等技术手段与冰雪运动有机结合，搭建冰雪运动互联网传播平台和智慧冰雪平台，推动人工智能赋能冰雪运动高质量发展。具体来说，通过应用高效实用的人工智能模型，轻便智能的可穿戴设备和个性精准的机器学习系统，提升冰雪运动场地设施、运动训练、赛事活动、产业与服务等方面的智能化和精准化水平。

人工赋能冰雪运动高质量发展对满足大众日益增长的冰雪运动需求，提高竞技体育专业化水平，推动体育产业转型升级有重要价值［6］。因此，应积极推动人工智能与冰雪运动发展深度融合，不断培育冰雪运动新产品、新产业、新业态和新模式，逐步解决竞技体育强、群众体育弱，以及夏强冬弱、冰强雪弱的问题［7］。

1 人工智能赋能冰雪运动高质量发展的应用前景

1.1 精准管理场地设施

场地设施作为冰雪运动发展的基础硬件和物理空间，应重点推进其智能化发展，实现场馆环境设施、资源利用和管理方式的可持续发展和全场景协同。

为积极助力国家达成碳中和3060目标，绿色环保、低碳运营成为冰雪运动场馆建设的重要关注点。在建造过程中，人工智能可以通过智能模拟计算，提高材料利用效率，优先使用可循环利用的材料，实现建筑材料的绿色环保。在运营过程中，冰雪运动场馆可安装基于人工智能的能源管控平台，通过能源管理、能源计量和移动运维等功能，优化制冰余热回收，错峰储能发电性能，实现场馆的低碳运营［8］。

人工智能可以实现冰雪运动场馆内外智能设备和系统的有机协同工作。在场馆环境方面，通过环境感应器实时获取温度、湿度、亮度等数据，智能调控空调、照明、净化等多设备的运行状态。在定位导航方面，采用室内外一体化定位导航系统。北斗导航为“雪如意”场馆提供了室内外无缝连续的高精度实时定位和位置服务，可穿戴设备“时空盒”可以汇聚实时位置信息，提供三维全场景室内外态势监控、指挥调度等服务，实现室内外地图展示和定位数据交互。在安全应急方面，基于北斗导航的精准定位，安防配送一体化机器人可以在“雪如意”场馆内完成自主导航巡检，发现烟火等异常情况即可触发紧急情况预警机制，启动应急响应处理方案，从而保障场馆内人身安全和财产安全［9］。

1.2 精确量化运动训练

人工智能技术的机器学习、深度学习和强化学习等算法，能够收集、清洗、整合、智能计算运动训练中产生的数据，推动运动训练从经验驱动型向数据驱动型过渡。

首先，精准量化评估运动员数据是冰雪运动训练的基础，训练数据包括内外部负荷数据、技术数据、营养数据和睡眠数据等，其中，外部负荷包括训练的组数、时间、质量等；内部负荷包括运动员的心肺指标、体液指标和神经肌肉指标［10］；技术数据包括峰值浆力点、抓水效果等；营养数据包括摄入的碳水化合物、脂肪、蛋白质等的含量；睡眠数据包括睡眠时长、阶段分布等。基于这些数据，人工智能技术能进一步为运动员制订训练周期划分、训练状态监控、竞技能力提升、运动损伤预防和竞技战术安排的最佳方案，并结合信息反馈，动态更新方案，提升训练方案的针对性和科学性。

其次，冰雪运动员的比赛成绩很大程度上由专项技术动作的完成情况决定，如跳台滑雪的起跳动作、越野滑雪的八字登坡技术以及雪车与钢架雪车的出发段推车技术等。而跳台滑雪等项目运动环境复杂、运动速度快，对其进行高速采样和科学测量难度较大。AI教练等智能训练系统以其智能感应识别技术和计算机视觉算法，通过视频图像和人体关节点识别，高速捕捉专项动作［11］，并进一步利用神经网络算法建立成绩预测模型，提供精准化、可量化的快速反馈技术诊断和动作优化方案。

最后，冰雪运动作为高风险运动，过度负荷或不规范训练会增加损伤和患病的风险。冰雪运动员训练前，数据驱动的智能训练为运动损伤提供风险预警，通过对运动员的健康生活、竞技训练等指标数据的多维采集和整合分析，借助算法得出运动员的训练窗，即在最佳训练时间进行最适合机体状态的训练内容和训练强度，以最大限度降低训练过度和运动损伤的发生风险［12］。冰雪运动员训练过程中，由于各体段和主要关节存在受伤隐患，可以通过智能穿戴式冰雪运动装备实现对关节运动速度、意念肌肉反馈控制等多模态数据的高速采集，计算主要关节载荷，指导运动风险测试［13］。

1.3 辅助组织赛事活动

人工智能技术辅助组织冰雪赛事活动主要体现在保证赛事公平公正、提升赛事服务的人性化和变革体育赛事传播3个方面。

人工智能技术可以保证赛事的公平公正，辅助精准判罚。AI 裁判是运用机器学习技术搭建的AI 评分系统，目前已运用于高山滑雪、自由式滑雪空中技巧等项目。高速运动AI 自动跟拍机器人运用计算机视觉算法对滑雪运动员的动作、姿态、速度等信息进行识别、跟踪、精准采集和科学测量，为高技术难度的滑雪比赛提供可靠的评分依据，降低了跟拍摄影师的工作量与风险系数。

人工智能技术可以提升赛事服务的人性化。赛事服务包括接待、气象保障服务等。在接待服务方面，基于无人驾驶技术的无人接驳摆渡、自主泊车、无人配送等智能车联网业务，为观赛者提供绿色、高效、安全的出行服务。科大讯飞等公司提供的语音识别、语音合成、机器翻译等服务有助于克服观众观赛的语言障碍。除此之外，冬奥会的移动测温机器人、智能送餐机器人等为冰雪赛事的参与者提供了丰富的智慧接待服务。在气象保障服务方面，可以融合精密的多源气象监测数据，利用基于人工智能模型的订正方法，构建百米级、分钟级预报技术体系，实现在地形复杂、冰雪天气的陡峭山区的气象精准预报。

人工智能技术可以变革体育赛事传播内容和方式［14］。在赛事传播内容方面，人工智能利用人脸识别、语音识别和视频结构化分析等，实现赛事集锦等内容的自动生成和剪辑，自动修正音视频瑕疵，提升传播效果和质量。在赛事传播方式方面，冬奥会AI手语主播是基于智能手语翻译引擎的数字人模型，可实现由文字及音视频内容到手语的翻译，让听障人士也能便捷地获取比赛资讯。AI问答系统则基于知识图谱技术进行知识融通和推理，提供基于语音和文字的冬奥知识问答服务，为普及冬奥知识、宣传冬奥文化提供了全方位、立体化手段。另外，针对在线观看赛事的用户，还可以进一步搜集用户的浏览和检索行为，绘制用户个人画像，构建用户兴趣社群［15］，定向推送用户感兴趣的冰雪赛事和资讯。

1.4 支持产业与服务升级

人工智能技术在冰雪赛事和运动训练等特殊场景产生的创新成果可以辐射到下游冰雪体育旅游、冰雪教育培训、冰雪运动装备等冰雪产业链和公共服务，推动体育、文化、旅游三大产业融合发展，提升公共体育服务治理能力。

在冰雪体育旅游方面，针对旅游消费者，可以建设智能化冰雪旅游信息服务平台，基于人工智能的科学架构设计、高速精准运算和大容量数据存储能够升级平台架构和功能设计，并利用大数据技术跟踪用户的浏览记录，精准、智能、高效推荐旅游服务。针对旅游管理部门，可以建设冰雪旅游综合监控平台，通过投诉反馈系统，客流统计与预警系统等，实现旅游消费产业链全程监管，辅助相关部门制定应急预案和发展规划。

在冰雪教育培训方面，人工智能技术能够突破场地、设备、天气等因素的限制，辅助冰雪运动线下实操教学，降低冰雪运动参与的准入门槛。例如，受室内冰场造价昂贵的限制，冰壶运动无法进行大规模的推广。借鉴冰壶比赛的相关规则，通过数字化、小型化、地面化等方式分别搭建数字冰壶、桌上冰壶、陆地冰壶等基于冰壶机器人的人工智能实验教学平台［16］。借鉴中国学校体育指挥系统［17］，可以构建包括学生滑雪运动负荷检测系统、体质健康管理系统、滑雪优质课直播评价系统的学校滑雪教育智慧系统，实时反馈和追踪学生课余滑雪教学和运动数据［18］。

在冰雪运动装备方面，体育用品产业转型升级需要依靠人性化的产品研发和高水平的产品制造。在产品研发方面，在确保数据隐私安全的前提下，冰雪体育用品制造企业可以通过智能分析用户购买、使用、闲置智能设备等行为数据，构建用户画像和需求模型，推测用户行为模式，从用户角度优化产品研发、设计、生产和营销等流程。在智能制造方面，冬奥会中应用可穿戴智能设备、智能雪蜡车、智能冰刀和滑雪板磨床等的成果，有望在全国范围内推广和应用，将推动我国冰雪制造业向自动化、数字化、智能化和精细化方向发展。

2 人工智能赋能冰雪运动高质量发展的现实困境

2.1 制度体系设计有待完善

人工智能赋能冰雪运动需要完善的制度体系，涵盖政策、法律、标准和伦理规范。但目前，相关制度仍处于空白，无法保障智能冰雪的长效发展。

在政策方面，随着人工智能上升为国家战略，国家顶层设计体系已渐趋完善，如国家陆续出台了《“十三五”国家科技创新规划》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《新一代人工智能发展规划》等政策性文件，但各级政府尚未制定针对人工智能应用于体育领域的政策，无法发挥其在冰雪运动等具体体育产业的导向和支持作用。

在法律方面，运动员数据泄露将导致隐私权受到侵犯，运动产品相关商业机密泄露将导致不公平竞争，甚至威胁国家体育信息安全。教练对运动员的体质测试、模拟训练、赛况分析等行为，体育观众的赛情评论、购票等行为，体育企业的产品研发、市场推广等行为都会产生大量数据，上传云存储进行数据分析和运算的过程中，其安全性和可靠性在人工智能技术黑箱内难以得到保障，因此面临着被攻击和窃取的风险。同时，由于运动数据的权属关系涉及多元主体的利益博弈［19］，而相关法律规范和监管约束依然缺位，运动员和大众普遍不愿意开放运动数据，制约了人工智能技术的推进。

在标准方面，目前尚未建立统一的数据共建共享标准规范，体育数据管理水平低下，难以实现数据的开放、流转、利用和增值。人工智能产品应用缺乏产品质量标准和分级标准，目前仅通过微型电器的产品质量标准来监管人工智能产品的质量，普通产品加装芯片即被冠以人工智能［20］，对软件层面的云存储、云计算、分析决策等关键技术监督较弱，难以助推人工智能产品转型升级。

在伦理规范方面，人工智能作为新兴技术，其发展受到经济因素的影响，具有区域不平衡性。同时，冰雪运动也受制于其经济成本，局限于少数经济发达地区。双重发展失衡将影响冰雪运动弱势群体对人工智能产品享用的权利，并随着技术升级和迭代更加恶化，马太效应、数字鸿沟的现象将不断加剧［21］。另外，冰雪运动技术密集程度高，随着人工智能技术介入运动员的训练和比赛并提供技术指导，其将提升运动员的借助性外力和技巧性优势，使原本体育竞技中所强调的规则、公平将因技术的嵌入而变得复杂化，这是否背离基本的体育伦理仍存在争议［22］。

2.2 保障和服务机制有待健全

冰雪运动乃至体育领域的人工智能应用场景仍不够广泛，多处于弱人工智能阶段［23］，其原因在于缺乏相应的保障与服务机制，如基础和配套设施落后、人才储备和培养薄弱、公共体育服务低效。

在基础和配套设施方面，人工智能技术的应用依赖多源、异构、复杂的数据，而目前，体育自动化、数字化、信息化、智能化建设基础较为落后，数据难以大规模采集、存储、融通和分析，无法支撑人工智能技术的应用。

在人才储备和培养方面，人工智能的发展依赖高水平技术人才，我国人工智能工程师和技术型、应用型人才均存在较大缺口，体育+人工智能复合型人才更为缺乏。体育类高等院校、科研院所对体育人工智能相关专业设置不足、人才培养体系不够成熟［24］，难以培养专业型人才或提供社会培训。目前，仅有上海交通大学和北京体育大学设立了人工智能体育相关的研究中心和实验室，部分高校开始设置智能体育工程专业，作为新建机构和院系，智能体育人才培养体系仍有待完善。同时，部分教练员和运动员仍对智能体育的应用认同度、接受度不高，甚至有抵触情绪，不利于智能冰雪技术和应用的推广。

在公共体育服务方面，目前仅有乐冰雪、中国冰雪等APP 提供一站式冰雪运动服务，覆盖城市范围和冰雪运动资源有限，地方各级体育行政部门及社会体育组织等尚未建立起冰雪运动的智能化公共体育服务基础设施和平台，仍然处于粗放式治理和被动化服务的状态。

2.3 人工智能产业协同能力弱

人工智能技术仍处于发展和革新期，诸多技术和应用尚未成熟，伴随着不稳定性和不安全性，其产业培育和协同能力仍处于较弱水平。

首先，人工智能产品的技术研发需要大量资金作为保障，高投资、高风险、高价格的研发过程对投资者的资金运作能力要求较高，使得社会资本的投资行为较为谨慎，在一定程度上抑制了我国智能体育的技术研发［25］。

其次，核心技术的缺乏和技术体系建设滞后导致我国自有品牌的智能体育产品市场占有率低，重要零部件依赖进口，产品功能差异化水平低、同质化严重，缺乏核心竞争力［26］。人工智能相关应用重技术引进，轻自主研发，对引进技术的消化吸收力度不够，自主创新能力匮乏，仅停留在理论研究和实验阶段，落地应用仍面临技术瓶颈。同时，产品自主研发和进口的高成本使得其产品定价较高，难以推广和普及。

最后，智能体育产业尚未能精准把握用户人群定位，痛点和需求识别模糊，产品功能单一，缺少定制化和个性化服务。部分传感器性能不完善，操作稳定性差，未能精准识别用户的身体素质、生理结构及不同场景需求，未能有效发挥人工智能体育产品服务的价值。其主要原因是产学研脱节、成果转化缓慢、销售渠道阻塞、运营模式混乱等。

3 人工智能赋能冰雪运动高质量发展的推进策略

3.1 建立政策、法律、标准和规范四级体系

智能冰雪发展需要制定相关政策、法律、标准和规范四级体系，应对潜在的法律风险和伦理失范。

立法部门和政府部门应根据已有的人工智能相关政策，制定智能体育领域的政策，并通过配套制度保证政策的落地和实施，指导人工智能在冰雪运动的应用。宏观政策包括但不限于：（1）“人工智能+体育”产业扶持政策，如与冰雪运动制造相关的中小、初创企业的财政扶持和税收减免政策；（2）“人工智能+体育”产业创新政策，如建立智能冰雪研发的重点实验室、工程（技术）研究中心、企业技术中心等基地，支持该领域前沿方向的研究；（3）“人工智能+体育”人才保障政策，如智能冰雪高端人才的引进和就业政策、高校相关专业人才培养政策等。配套制度包括但不限于：（1）面向重点产业和示范企业的产品准入与推广制度、技术改造补助制度等；（2）实验室、研究中心和示范企业的研发补助制度、培训输送制度等；（3）高层次人才的出入境、子女入学、医疗保健和配偶就业等配套制度。

建立健全法律法规。（1）对现有《中华人民共和国体育法》中有关“人工智能+体育”等方面内容进行补充修改，推行与智能体育产业发展规划相适应的行政法规［27］。（2）补充和修订《中华人民共和国反不正当竞争法》。在数据保护、算法垄断和数据保密之间寻找有机平衡，避免可能的限制竞争和垄断风险。（3）出台相关法律，保护运动员的人格权、隐私权、参赛权，解决可能存在的跨境数据流动冲突。

建立行业标准和技术标准，推动智能冰雪领域的应用规范化和管理科学化。应联合政府相关部门、体育组织、行业龙头企业、高校和科研机构制定统一的标准，制定的标准包括但不限于运动员数据采集、流转、存储、利用、共享标准，冰雪运动场馆智慧化建设和管理标准，智能可穿戴设备技术标准等，对智能冰雪的相关术语、系统架构、业务应用和保障管理等要素加以规范，推动智能冰雪领域的有序发展。

制定全行业的伦理规范和行为守则。（1）《新一代人工智能伦理规范》《关于加强科技伦理治理的意见》对人工智能管理、研发、供应、使用等特定活动提出了具体的伦理要求［28-30］，为智能冰雪领域的伦理规范框架的制定提供了参考，如在可穿戴设备研发过程中，应加强其数据采集和算法开发的伦理审查，避免偏见；加强人工智能产品与服务的质量监测和使用评估等。（2）应建立健全公开透明的人工智能监管体系，完善伦理风险监测预警机制。在冰雪运动中，当出现数据泄露、技术滥用等伦理违规行为时，应责令违规行为责任人改正，停止相关体育或技术活动，追回资助资金，撤销奖励和荣誉等。

3.2 提供基础设施、人才和服务三维支撑

加快智能基础设施建设、加大人才培养与引进力度、发展公共体育服务是智能冰雪领域的基础工程，能缓解冰雪运动发展的区域供给不平衡性，提高冰雪运动智能化发展水平。

首先，应加快智能基础设施建设。（1）强化冰雪运动场地的智能网络设施建设。加速在偏远山区、高海拔地区等冰雪场地普及5G 网络技术，利用其高速率、大容量、低时延的优势，推动人工智能在冰雪运动训练、比赛及服务的高端应用。（2）加快建设智能冰雪运动场馆，为大众冰雪运动提供包括智能票务管理、人流量管理、数据管理、设备管理等功能的智能环境，为冰雪运动专业训练提供比赛实景模拟、技术动作评估等智能场景。

其次，加大人才培养与引进力度。（1）高校在培养智能冰雪人才的过程中，要挖掘学校自身的专业学科优势，开设对应的体育工程类专业。在专业课程设置上，应增设机器学习、图像识别等人工智能相关课程；高校应鼓励学生参加大学生创新创业项目、全国大学生机器人大赛等竞赛和智能冰雪相关科研项目，提高学生的科研创新能力；高校应和人工智能企业合作，提供实习实践平台。（2）加强对冰雪运动一线教练员和运动员等从业人员的智能技术培训，通过案例讲解、理论学习、实操训练等方式，提升其数字素养，增强应用人工智能技术的意识和能力。（3）培育引进一批冰雪运动体育技术、人工智能等领域的研发、咨询和技术专家，聘用一批退役教练员与运动员作为咨询顾问，培育一批贴合冰雪运动市场需求、了解冰雪运动训练、熟练掌握数据分析和人工智能技术的融合型人才。

最后，发展公共体育服务，向精细式治理和主动化服务转变。着力加强冰雪运动的智能化供给与服务。一方面，可以搭建体育信息中心、智慧体育平台、各类体育公众号等，推动冰雪场馆智能化运营，提供在线预约、智能身份识别、数据监测、场景模拟、智能运动模式等智能滑雪服务，为用户带来全新的滑雪体验；另一方面，建立体育产业综合性服务平台，面向冰雪行业的产业基地、产业园区、龙头企业、中小企业提供资源整合、产品推广、服务共享等服务，实现数据互联互通，推动资源开放共享，支持及时反馈和科学决策，保障冰雪产业运行的规范性和高效性。

3.3 协同政、产、学、研、用、投六要素

通过科技冬奥重点专项的实施，我国智能冰雪领域已取得了一大批创新成果。应通过政、学、研、用、投六要素协同发展机制，进一步加快这些创新成果的研发、转化和推广，让科技冬奥成果惠及美好生活。

在横向上，提高政、产、学、研、用、投六位一体的协同发展能力，关键在于主体之间的深度融合。（1）政府应通过政策引导，为消费者、体育企业、高等院校及科研机构提供支持，加强监管，发挥政府的顶层设计作用。（2）高等院校和职业院校通过校企联动，合作建设技术研发和试验平台，为师生提供工程实践训练的机会，为学校智能冰雪相关专业的建设提供重要的产业需求信息。（3）高等院校、科研机构应发挥科研资源的整合优势，研究、开发、试验适合冰雪运动发展需要的相关算法、程序、平台和服务产品。（4）促进校企精准对接，企业应与高等院校和科研机构紧密合作，加快成果转化，推动研究成果在消费者中应用推广。（5）鼓励消费者在实际消费过程中反馈智能冰雪产品、服务中的问题和需求，帮助提升产品和服务的针对性和适用性。（6）利用天使投资基金、科技贷款、科技保险、科技资本、创业风险投资基金、知识产权质押融资等多种方式对智能冰雪产业予以支持，加快投资效率。除此之外，还应充分调动运动项目中心、运动项目协会、体育俱乐部等多方社会主体的力量。

在纵向上，政、产、学、研、用、投六位协同有助于加强冰雪运动产业链各环节的有机合作，促进行业间互惠互利共赢。（1）构建以智能冰雪本体产业为核心、相关产业为主体、衍生产业为补充的产业互动协同发展模式，将冰雪企业相关的设计商、制造商、供应商与服务商等全部纳入冰雪产业高质量发展体系中。（2）通过构建跨学科、跨地域、跨行业、跨部门的协同创新平台或复合型研究共同体，优化智能冰雪产业链上企业间的资源配置和信息交流。

4 结语

人工智能赋能冰雪运动高发展的同时也面临着机遇和挑战。一方面，伴随着大数据、人工智能、数字化建设与体育融合发展，以及冰雪运动发展方面的规划、政策和意见的出台，人工智能技术不断升级和迭代，其在冰雪运动的场地设施、运动训练、赛事活动、产业与服务的应用不断深入，分别为人工智能赋能冰雪运动发展提供了良好的政策环境和技术支持；另一方面，智能冰雪作为新兴领域，仍然面临着制度体系设计有待完善、保障和服务机制有待健全、人工智能产业协同能力弱等挑战和困境。基于此，该文提出建立政策、法律、标准和规范四级体系，提供基础设施、人才和服务三维支撑，协同政、产、学、研、用、投六位要素等推进策略，旨在应用人工智能技术，提高我国冰雪运动领域的运营管理能力、专业竞技能力、新媒体传播能力和公共服务能力，持续、长效地推动我国冰雪运动高质量发展。