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科技冬奥丨人工智能裁判与教练系统助力空中技巧队冬奥夺金

澎湃新闻

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2月14日和16日,中国运动员徐梦桃、齐广璞分别获得了北京冬奥会自由式滑雪空中技巧项目的女子组冠军和男子组冠军。加之此前徐梦桃、贾宗洋和齐广璞共同获得的自由式滑雪空中技巧混合团体亚军,目前中国队在该项目上已经斩获了2金1银的历史最佳成绩。

成绩的取得离不开平日里科学有效的训练,这其中也有人工智能等前沿技术的应用。

为了提升空中技巧项目的训练效率和效果,小冰公司研发了一套人工智能裁判与教练系统。该系统于2019年开始应用于该项目的日常训练,提供运动轨迹、身体姿态等多维度指标分析,并能实时指出失分动作,为教练提供专业的评判及指导意见。

2月18日,小冰公司CEO李笛在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者采访时表示,人工智能裁判与教练系统能有幸参与书写冬奥雪上项目的历史,这是体育产业迈入人工智能时代的新一步。经过冬奥赛事的考验,未来人工智能在体育领域一定会更广泛地普及应用,也有望进入寻常百姓家。

2月18日,小冰公司CEO李笛接受采访   澎湃新闻记者 周頔 摄

人工智能通过学习构建冰雪运动分析模型

自由式滑雪空中技巧是具有一定危险性的运动项目,运动员每天训练量有限,为提升训练效率,需要强化运动员对高分动作的记忆。

与进球、打靶等客观评分不同,自由式滑雪空中技巧等项目的评分规则更为复杂,如何能够在日常训练中实时与国际裁判的计分准则保持一致?

对此,李笛表示,人工智能裁判与教练系统通过学习国际大赛上裁判打分标准,构建了冰雪运动分析模型,针对运动员训练中的每一跳,做出专业判断打分。

系统打分与国际裁判计分准则保持高度一致,严格判别扣分动作,并对起跳、空中、落地三个阶段的全流程动作进行量化,能够支持运动轨迹、身体姿态、出台角度、高远度等多维度指标分析。

让人工智能系统为运动员的训练打分,这听上去似乎是单一的任务,但在实践中却面临着多重困难。

以动作识别为例,男子运动员滑出助滑坡的时速超过70公里,高度差达15米,整套动作滞空时间仅有2-3秒,最高难度的空中翻转加转体动作可达8圈,夜间运动员画面往往与背景融为一体,观测距离达到25米,此外,零下二三十度的严寒也会导致高帧率视频采集设备难以长时间工作。

李笛表示,打造“实时评分、量化动作、可追溯与预测”的人工智能裁判与教练系统,小冰公司解决了姿态识别问题,并在训练数据非常稀少的情况下构建了冰雪运动分析模型。

模拟国际大赛打分,为训练提供评判和统计

2020年,人工智能裁判与教练系统正式长期应用于训练,参与起跳、空中、落地三个阶段的全流程评分。

李笛表示,在日常训练期间,人工智能裁判与教练系统可以自动分析出该动作的完成情况,包括最低点速度、出台速度和角度、最高点高度、落地点等。也能及时完成每日的训练动作分析,以教练视角提供运动轨迹、旋转角度、空中高远度等多维度数据指标,发现失分动作并筛选出当日最佳动作,为队员追溯每一跳创造客观条件,从而有效提升训练效果。

此外,该系统也能够对运动员的每一跳进行追溯,长期累积数据,构建运动档案,用于科学观察、预测运动员表现,基于历史数据给出各项指标的综合统计情况。

“系统是本地化的,运动员和教练员可以在训练现场实时查看、实时调整。”李笛表示,在训练场,教练员和运动员可以通过平板电脑等设备使用人工智能裁判与教练系统分析训练动作,刚刚做完的动作马上就会得到分析,有助于运动员调整和练习。

此外,该系统还协助冬运中心从各省队选拔了六名冬奥试滑员。选拔测试基于气垫模拟场景,人工智能裁判与教练系统通过雪场落地模型模拟分析出气垫落地结果,计算落地过程中的姿态变化,并提供精确的评判结果。

据了解,三年间,该系统已完成过近万次评分、五万多次动作分析,辅助运动员提高日常训练效果,成为了教练员日常执教的重要助手。

未来将服务于大众体育

2021年2月,在“相约北京2020/2021赛季全国自由式滑雪空中技巧邀请赛”(北京冬奥会测试赛),人工智能裁判与教练系统独立执裁了2月17日、2月19日、2月20日三天共八轮比赛,包括个人预决赛、超级决赛、团体预决赛在内的全部44人次裁判工作。

执赛期间,人工智能裁判与教练系统成功克服了大场景下拍摄目标小、现场干扰多、夜间采光不足等困难,在人类历史上首次实现了无人工干预,完全由人工智能系统完成全自动评判工作。

李笛表示,在严寒环境下,人工智能裁判与教练系统稳定实现了每跳次的实时计算评分,成为人类历史上首个在空中技巧正赛上执裁的AI系统,其执裁水平也得到了国际雪联、国家体育总局冬运中心的一致认可。

对于系统未来的应用,李笛表示,目前所展示的技术往往是阶段性的开始,他相信未来人工智能在体育训练等方面的应用将很快普及到寻常百姓家。

在体育领域,小冰计划覆盖从竞技场内的专业AI教练,到体育资讯主播、赛事场馆虚拟员工、校园体育助理、大众健身教练以及运动品牌AI设计师的完整场景。

“我们经受过竞技体育的考验,也可以把这样的技术应用到大众日常的运动需求中去。”李笛表示,竞技体育对技术要求有严格的高标准,能够满足竞技体育的技术,向公众普及会容易很多。

人工智能裁判与教练系统
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