一顆賽艇！“大數(shù)據(jù)+AI”黑科技改變競(jìng)技體育

“如果有誰(shuí)看見我再靠近賽艇，我允許他們開槍打我?！痹?996年獲得第四枚賽艇金牌后，史上最偉大的賽艇運(yùn)動(dòng)員雷德格雷夫說(shuō)出這句名言。四年之后，已是糖尿病患者的他，經(jīng)歷了常人難以忍受的嚴(yán)酷訓(xùn)練，毅然再次踏上奧運(yùn)賽場(chǎng)并勇奪第五枚奧運(yùn)金牌，用行動(dòng)再次證明了他的偉大以及賽艇運(yùn)動(dòng)的獨(dú)特魅力。

時(shí)光荏苒、因緣巧合，二十年后的東京奧運(yùn)會(huì)賽場(chǎng)上，雷德格雷夫的身份已是中國(guó)賽艇隊(duì)高水平運(yùn)動(dòng)總監(jiān)，為中國(guó)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練與比賽出謀劃策；中國(guó)國(guó)家賽艇隊(duì)&皮劃艇隊(duì)也在本屆奧運(yùn)會(huì)成功拿下2金2銀2銅，這是中國(guó)隊(duì)獲得獎(jiǎng)牌最多的一屆奧運(yùn)會(huì)。

近年來(lái)，中國(guó)賽艇隊(duì)訓(xùn)練水平穩(wěn)步提升、成績(jī)水漲船高，背后除了雷德格雷夫等一眾高水平教練帶來(lái)先進(jìn)的理念和經(jīng)驗(yàn)外，不斷提升的科技能力亦是關(guān)鍵。運(yùn)動(dòng)員日常的訓(xùn)練、恢復(fù)過程中越來(lái)越多出現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析、人工智能等數(shù)字化技術(shù)的身影，像雷德格雷夫這樣的傳奇恐怕也要感嘆科技對(duì)于賽艇運(yùn)動(dòng)的改變。

如今，現(xiàn)代體育競(jìng)技早已不止是單純的體力比拼，科技能力也成為決定運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技水平和比賽成績(jī)的重要因素。而中國(guó)賽艇隊(duì)的這場(chǎng)數(shù)字化蛻變，一切源于2019年，一次與戴爾科技的“浪漫邂逅”。

牽手戴爾，開啟體育+科技的探索

“戴爾科技在多個(gè)體育競(jìng)技領(lǐng)域數(shù)字化方面有諸多探索，跟中國(guó)賽艇隊(duì)和中國(guó)皮劃艇隊(duì)的合作希望為中國(guó)奧運(yùn)貢獻(xiàn)科技的力量?！贝鳡柨萍技瘓F(tuán)中國(guó)研究院高級(jí)科學(xué)主管李三平博士如是說(shuō)。

自2019年10月戴爾科技集團(tuán)與中國(guó)皮劃艇協(xié)會(huì)和中國(guó)賽艇協(xié)會(huì)簽署贊助協(xié)議，并于該年11月與中國(guó)皮劃艇協(xié)會(huì)和中國(guó)賽艇協(xié)會(huì)簽署水上實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)戰(zhàn)略合作以來(lái)，李三平博士和團(tuán)隊(duì)就肩負(fù)著該項(xiàng)創(chuàng)新項(xiàng)目的相關(guān)研發(fā)工作。

在隨后的日子里，李三平博士和團(tuán)隊(duì)跟中國(guó)賽艇隊(duì)、中國(guó)皮劃艇緊密合作，利用人工智能技術(shù)、高性能計(jì)算以及邊緣/核心計(jì)算解決方案，開發(fā)出一套綜合智能訓(xùn)練輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用視頻實(shí)時(shí)捕捉運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練動(dòng)作，并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與判斷，糾正運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練中動(dòng)作角度、力度，以及穩(wěn)定性的偏差，幫助賽艇運(yùn)動(dòng)員提高訓(xùn)練競(jìng)技水平。

隨著今年7月戴爾科技與中國(guó)賽艇協(xié)會(huì)、中國(guó)皮劃艇協(xié)會(huì)、人體運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和健康發(fā)展中心（以下簡(jiǎn)稱“PHD”）共建“大數(shù)據(jù)與人工智能聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”又正式揭牌，標(biāo)志著雙方雙方合作進(jìn)一步深入。

李三平博士坦言，系統(tǒng)具體開發(fā)過程并不簡(jiǎn)單。“首先就是需求的挑戰(zhàn)，大家都沒做過類似的項(xiàng)目，需要從頭摸索。”李三平博士和團(tuán)隊(duì)在這個(gè)項(xiàng)目上也遇到了AI落地時(shí)普遍挑戰(zhàn)：懂機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)的AI人才一開始并不了解業(yè)務(wù)，而專業(yè)業(yè)務(wù)人員卻對(duì)于AI技術(shù)則是一頭霧水，雙方需要努力架設(shè)一座溝通與對(duì)話的橋梁。

為此，李三平博士和團(tuán)隊(duì)常駐國(guó)家隊(duì)基地，觀摩運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練，與技術(shù)總監(jiān)、數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)人、教練員見縫插針地不斷交流和學(xué)習(xí)，了解賽艇隊(duì)真實(shí)需求，拉平溝通鴻溝，明確業(yè)務(wù)需求，“賽艇運(yùn)動(dòng)并不像其他傳統(tǒng)項(xiàng)目那樣周期固定，經(jīng)常需要外出訓(xùn)練和比賽，我們的溝通工作又不能打擾運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練和比賽節(jié)奏。因此，團(tuán)隊(duì)都是抓住一切機(jī)會(huì)來(lái)溝通和分析需求，并且快速將功能做出來(lái)，之后再不斷完善與迭代。”

就是在這樣多方不斷地溝通、磨合和努力下，賽艇隊(duì)的業(yè)務(wù)需求逐漸清晰，技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑開始明確地浮現(xiàn)在研發(fā)人員腦中，為綜合智能訓(xùn)練輔助系統(tǒng)夯實(shí)了牢固的基礎(chǔ)。

賽艇訓(xùn)練：邊緣智能的完美場(chǎng)景

賽艇是一項(xiàng)競(jìng)爭(zhēng)性極強(qiáng)的力量耐力運(yùn)動(dòng)，堪稱全世界體能需求最大的運(yùn)動(dòng)之一。通常情況下，運(yùn)動(dòng)員完成2000米比賽通常需要?jiǎng)潣?10-230次。對(duì)于精英級(jí)賽艇運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，每周進(jìn)行14-18次、17-23小時(shí)訓(xùn)練是司空見慣的事。

“賽艇運(yùn)動(dòng)是最痛苦的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目之一，有點(diǎn)類似400米跑，要求絕對(duì)的力量和耐力，整個(gè)比賽過程追求技術(shù)效率最高。”李三平博士介紹道。因此，賽艇運(yùn)動(dòng)員平時(shí)訓(xùn)練的核心目的并不是練力量，而是技術(shù)動(dòng)作的穩(wěn)定性和耐力，以提升真實(shí)比賽的過程效率。

與此同時(shí)，賽艇訓(xùn)練又是一個(gè)非常理想的邊緣智能應(yīng)用場(chǎng)景，運(yùn)動(dòng)員有大量的室內(nèi)訓(xùn)練任務(wù)，可以通過視頻實(shí)時(shí)捕捉，來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作和姿態(tài)，通過模型來(lái)分析，并將結(jié)果及時(shí)反饋給教練員。但李三平博士和團(tuán)隊(duì)又遇到了一個(gè)大的挑戰(zhàn)，即賽艇運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練和比賽地點(diǎn)不固定，經(jīng)常不斷變換，每個(gè)地點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)情況又不盡相同。

李三平博士介紹：“受天氣、地理等條件限制，賽艇隊(duì)訓(xùn)練地點(diǎn)、訓(xùn)練時(shí)間并不固定，另外每個(gè)訓(xùn)練場(chǎng)景的條件也不一樣，像在有些地點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，技術(shù)團(tuán)隊(duì)需要在不打擾運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練和比賽節(jié)奏的前提下，通過視頻實(shí)時(shí)捕捉數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?！?/p>

事實(shí)上，邊緣智能場(chǎng)景看似規(guī)模不大，但非?？简?yàn)解決方案的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理能力。通常，單個(gè)賽艇運(yùn)動(dòng)員一小時(shí)的訓(xùn)練視頻數(shù)據(jù)量就多達(dá)20G，將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心不切實(shí)際，需要就近進(jìn)行實(shí)時(shí)處理與分析。得益于戴爾科技在高性能計(jì)算、邊緣計(jì)算等領(lǐng)域的強(qiáng)大技術(shù)和產(chǎn)品解決方案，中國(guó)賽艇隊(duì)一開始就很好地解決了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與處理等需求。

解決完數(shù)據(jù)采集與處理的難題之后，戴爾團(tuán)隊(duì)接下來(lái)需要構(gòu)建起運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析模型。為此，李三平博士率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)詳細(xì)學(xué)習(xí)賽艇相關(guān)知識(shí)，了解運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練每個(gè)動(dòng)作的要領(lǐng)與意義，“賽艇運(yùn)動(dòng)分拉槳和回槳兩個(gè)階段，有一個(gè)推拉時(shí)間比的黃金范圍，從腳到驅(qū)干最后到手臂的發(fā)力有先后順序，并不是槳頻越快越好，劃槳效率受槳頻、槳幅、運(yùn)動(dòng)員耐力等多種因素影響，需要綜合評(píng)估與分析?！?/p>

之后，李三平博士率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建起一套基于25個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析模型，該模型對(duì)視頻畫面中的每一幀進(jìn)行姿態(tài)檢測(cè)，識(shí)別并計(jì)算身體各個(gè)部位的運(yùn)動(dòng)角度，繪制各個(gè)部位在不同周期變化的曲線圖，將每個(gè)周期的動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，給運(yùn)動(dòng)員提供實(shí)時(shí)反饋，糾正動(dòng)作中出現(xiàn)的偏差和問題。

與其他領(lǐng)域的場(chǎng)景不同，體育競(jìng)技領(lǐng)域有其特殊性，尤其是考慮到每個(gè)運(yùn)動(dòng)員個(gè)體的不同，存在著生理差異，使得訓(xùn)練動(dòng)作很難存在人人都適合的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。這意味著李三平博士和團(tuán)隊(duì)構(gòu)建起的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析模型一開始并沒有“放之四海皆準(zhǔn)”的黃金動(dòng)作數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可參考，模型在精度上遇到了挑戰(zhàn)，“不同教練員對(duì)于運(yùn)動(dòng)員關(guān)注點(diǎn)不一樣，對(duì)于動(dòng)作的理解又不一樣?！?/p>

經(jīng)過深入研究之后，戴爾團(tuán)隊(duì)總結(jié)出一些預(yù)定義的類似黃金標(biāo)準(zhǔn)的模型，并且將每位運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練過程與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，不斷地學(xué)習(xí)和自適應(yīng)，從而迭代出靈活性極高且適合每位運(yùn)動(dòng)員實(shí)際情況的模型。

據(jù)了解，2019年，在賽艇隊(duì)引入科學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)之前，運(yùn)動(dòng)員艇上做功是310多瓦，而一年后2020年的時(shí)候已經(jīng)提高到了370多瓦。如今，戴爾科技集團(tuán)打造的科學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)已經(jīng)獲得了國(guó)家賽艇隊(duì)深入使用，持續(xù)助力運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平和比賽成績(jī)提升。

數(shù)據(jù)思維：為賽艇運(yùn)動(dòng)帶來(lái)改變

如果說(shuō)基于AI、邊緣計(jì)算等技術(shù)的科學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)直觀、有效地提升了運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平，那么逐漸建立起的數(shù)據(jù)思維則潛移默化地影響著賽艇隊(duì)的方方面面。

眾所周知，體育競(jìng)技之前在訓(xùn)練、康復(fù)、比賽往往高度依賴于教練團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)，并沒有數(shù)據(jù)層面的量化參考，即使有數(shù)據(jù)也是局面層面的數(shù)據(jù)，很難基于數(shù)據(jù)對(duì)于運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練動(dòng)作、訓(xùn)練計(jì)劃、健康恢復(fù)做出精準(zhǔn)的科學(xué)決策，往往通過經(jīng)驗(yàn)和不斷試錯(cuò)來(lái)提升運(yùn)動(dòng)員的水平，訓(xùn)練效率有待提升的同時(shí)，還容易提高運(yùn)動(dòng)員受傷的風(fēng)險(xiǎn)。

在筆者看來(lái)，中國(guó)賽艇隊(duì)與戴爾科技集團(tuán)合作很重要的一個(gè)收獲就是逐步建立起數(shù)據(jù)思維，并且將數(shù)據(jù)思維貫穿到訓(xùn)練、恢復(fù)、比賽之中。

以運(yùn)動(dòng)員為例，采用普通訓(xùn)練到了一定階段之后會(huì)出現(xiàn)局限性，運(yùn)動(dòng)員再想提高則必然會(huì)遇到瓶頸，而通過科學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)對(duì)每次劃槳速率、呼吸頻次、肌肉力度、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)等方面數(shù)據(jù)的積累，則可以尋找到訓(xùn)練的薄弱點(diǎn)，使得每一位運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練數(shù)據(jù)報(bào)告分析更精準(zhǔn)，訓(xùn)練更加有目的性和科學(xué)性。

而數(shù)據(jù)思維對(duì)于教練員的啟發(fā)和幫助就更大。以前很多數(shù)據(jù)都是躺在PC的EXCEL表格中，很難真正做到分析、應(yīng)用；如今，教練員可以通過視圖了解運(yùn)動(dòng)員的全面信息，并且可以根據(jù)需求來(lái)定制化相關(guān)數(shù)據(jù)，隨著科學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)的部署與使用，教練團(tuán)隊(duì)在工作也不知不覺地習(xí)慣上使用數(shù)據(jù)，更加看重?cái)?shù)據(jù)帶來(lái)的價(jià)值。

例如，李三平博士介紹，當(dāng)前一個(gè)正在開發(fā)的需求就是與教練團(tuán)隊(duì)反復(fù)溝通的結(jié)果，他表示：“針對(duì)更加全面的技術(shù)動(dòng)作分析與提前發(fā)現(xiàn)傷病隱患等問題，教練員希望增加胸椎與腰椎位置的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析，需要重新采集運(yùn)動(dòng)員的專屬數(shù)據(jù)集?！?/p>

在李三平博士看來(lái)，與人工智能相關(guān)的技術(shù)、算法和工程等問題并不是最難的，真正的挑戰(zhàn)是來(lái)自于數(shù)據(jù)的采集和使用。“高效、快速的采集和處理數(shù)據(jù)，如何讓數(shù)據(jù)在業(yè)務(wù)中發(fā)揮價(jià)值，這些是最難的?！崩纾趹敉馑线\(yùn)動(dòng)時(shí)候，針對(duì)運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作姿態(tài)的捕捉問題，其特殊性使得數(shù)據(jù)采集比在陸地上困難很多。

但戴爾科技集團(tuán)也有法寶：流數(shù)據(jù)處理平臺(tái)（Streaming Data Platform, SDP）。作為一個(gè)可彈性擴(kuò)展的平臺(tái)，SDP用于實(shí)時(shí)獲取、存儲(chǔ)和分析連續(xù)的流數(shù)據(jù)，可在同一個(gè)應(yīng)用程序中同時(shí)處理實(shí)時(shí)和收集的歷史數(shù)據(jù)，非常適合實(shí)時(shí)獲取、存儲(chǔ)和分析邊緣場(chǎng)景下連續(xù)的流數(shù)據(jù)。

“SDP的確是在底層幫了很大的忙，所有的AI科研人員都不愿意花費(fèi)太多時(shí)間底層數(shù)據(jù)梳理等過程上，希望更多精力聚焦在上層應(yīng)用需求和高精度模型構(gòu)建。”李三平博士補(bǔ)充道，“下一步，戴爾科技還將利用SDP平臺(tái)來(lái)構(gòu)建邊緣和數(shù)據(jù)中心端之間的橋梁，讓數(shù)據(jù)真正流動(dòng)起來(lái)，并且匯聚傳感器、生理數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)，綜合打通與分析，帶來(lái)更加精準(zhǔn)和科學(xué)的數(shù)據(jù)決策能力?！?/p>

面向未來(lái)：擁抱廣闊的體育空間

隨著“大數(shù)據(jù)與人工智能聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”的正式揭牌，戴爾科技與中國(guó)賽艇隊(duì)的合作也更加緊密。據(jù)悉，戴爾科技正在與PHD合作，通過模型分析去發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)訓(xùn)練方式中存在的問題和隱患，更加科學(xué)的構(gòu)建訓(xùn)練方法，減少運(yùn)動(dòng)員傷病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)，綜合智能訓(xùn)練輔助系統(tǒng)還將是圍繞運(yùn)動(dòng)員整個(gè)生命周期中體育訓(xùn)練以及身體素質(zhì)的詳細(xì)記錄，并以此作為培養(yǎng)運(yùn)動(dòng)員的重要參考。

“現(xiàn)在的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析模型是基于二維的，未來(lái)將通過標(biāo)尺校準(zhǔn)的方式構(gòu)建三維模型，進(jìn)一步提升模型的精度。”李三平博士補(bǔ)充道。

未來(lái)，戴爾科技與中國(guó)賽艇隊(duì)還將在四個(gè)方面和業(yè)務(wù)領(lǐng)域做出新的探索：一是訓(xùn)練計(jì)劃負(fù)荷，通過把運(yùn)動(dòng)員的輸入和輸出打通，實(shí)現(xiàn)對(duì)訓(xùn)練黑箱整體的把控；二是康復(fù)角度挖掘，將運(yùn)動(dòng)員的傷病情況和專家的診斷意見積累下來(lái)，形成系統(tǒng)的體系；三是可穿戴設(shè)備訓(xùn)練反饋，圍繞水上和陸上實(shí)時(shí)采集運(yùn)動(dòng)員的速度+速度心率等指標(biāo)；四是青少年體質(zhì)提升計(jì)劃，圍繞天窗理論去針對(duì)運(yùn)動(dòng)員不同年齡階段制定針對(duì)性的訓(xùn)練提升板塊。

總體來(lái)看，中國(guó)賽艇隊(duì)與戴爾科技集團(tuán)過去兩年多中精誠(chéng)合作，在賽艇運(yùn)動(dòng)的數(shù)字化和智能化探索方面邁出了重要一步，并且通過“大數(shù)據(jù)+AI”黑科技真正幫助了運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平和比賽成績(jī)，東京奧運(yùn)獲得的出色成績(jī)就像給賽艇運(yùn)動(dòng)數(shù)字化第一階段畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)。隨著巴黎奧運(yùn)會(huì)倒計(jì)時(shí)的開始，中國(guó)賽艇隊(duì)也正式邁向了數(shù)字化建設(shè)的第二階段。面向未來(lái)，隨著雙方在數(shù)字化、智能化等領(lǐng)域的深入合作，中國(guó)賽艇隊(duì)、皮劃艇隊(duì)有望在巴黎賽場(chǎng)再獲佳績(jī)。

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