【摘要】當(dāng)今時(shí)代，新技術(shù)不斷出現(xiàn)并更新、迭代，大數(shù)據(jù)、并行計(jì)算和深度學(xué)習(xí)等的發(fā)展推動(dòng)著人工智能技術(shù)的飛速前進(jìn)，并使得體育教育的形態(tài)更加豐富。2022年的北京冬奧會(huì)上隨處可見高科技產(chǎn)品，令人驚嘆不已。文章以體育賽事為引子，分析人工智能等高新技術(shù)在體育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，并揭示在體育領(lǐng)域應(yīng)用人工智能技術(shù)存在的困境，以期為體育教師探索教育變革提供幫助。

【關(guān)鍵詞】人工智能；科技賦能；學(xué)校體育

作者簡介：吳志勇（1970—），男，福建省廈門市思明區(qū)青少年業(yè)余體育學(xué)校。

2022年北京冬奧會(huì)上，觀眾會(huì)發(fā)現(xiàn)，許多新技術(shù)、新產(chǎn)品已經(jīng)被應(yīng)用到賽事的組織和參賽運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練中，如無人化轉(zhuǎn)播技術(shù)、智能交通技術(shù)及機(jī)器人餐廳、智能機(jī)器人、智能床、冬奧信息化平臺(tái)等科技產(chǎn)物。北京冬奧會(huì)的開幕式不僅是一場精彩的晚會(huì)，給世界各地運(yùn)動(dòng)員帶來了無與倫比的視覺盛宴，也可以說是中國體育領(lǐng)域高新技術(shù)的集中展示，滿滿的科技感令全球觀眾和世界各地參賽運(yùn)動(dòng)員贊嘆。當(dāng)前人工智能技術(shù)已經(jīng)被相當(dāng)廣泛地應(yīng)用在生活中，智能手表、掃地機(jī)器人、智能家居產(chǎn)品、送餐機(jī)器人等已經(jīng)逐漸成為普通人日常生活的一部分。

2017年7月，國務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確提出：“利用智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系?！?019年5月，習(xí)近平總書記向國際人工智能與教育大會(huì)致賀信指出，要“充分發(fā)揮人工智能優(yōu)勢(shì)，加快發(fā)展伴隨每個(gè)人一生的教育、平等面向每個(gè)人的教育、適合每個(gè)人的教育、更加開放靈活的教育”。而在2022北京冬奧會(huì)上，人工智能等高新技術(shù)的應(yīng)用，體現(xiàn)出這些技術(shù)已經(jīng)逐步走入體育行業(yè)，為競技體育水平的提升、體育商業(yè)化、全民健身等目標(biāo)帶來新的助力。因此，利用人工智能技術(shù)促進(jìn)體育教育變革，探索智能體育的推進(jìn)路徑，對(duì)于當(dāng)今的體育教師而言，也是一項(xiàng)重大而緊迫的時(shí)代課題［1］。在探索智能體育推進(jìn)路徑的過程中，教師首先要了解人工智能技術(shù)在體育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用中存在的困境。

一、人工智能等高新技術(shù)在競技體育中的應(yīng)用

（一）輔助裁決技術(shù)

在體育賽事中，目標(biāo)物的運(yùn)動(dòng)軌跡、落點(diǎn)十分重要，對(duì)賽事結(jié)果影響極大。但人眼的判斷能力是有限的，高新技術(shù)的出現(xiàn)則給這一問題提供了新的解決方案。

在足球、羽毛球、網(wǎng)球等運(yùn)動(dòng)的體育賽事中，即時(shí)回放系統(tǒng)、智能裁判等技術(shù)已經(jīng)成了重要的輔助裁決技術(shù)。即時(shí)回放系統(tǒng)利用高速攝像機(jī)從不同角度捕捉快速運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)軌跡，并將確定的目標(biāo)物落點(diǎn)展示出來。借助即時(shí)回放系統(tǒng)，足球裁判可以更好地判斷足球是否被射入了球門，羽毛球、網(wǎng)球裁判則可以更好地判斷球是否出界。智能裁判技術(shù)是一種即時(shí)電子處罰系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)通過視覺技術(shù)精準(zhǔn)判斷比賽過程中的一些特定情況發(fā)生與否，如足球運(yùn)動(dòng)中的越位等。在武術(shù)、舞蹈、跳水等運(yùn)動(dòng)的體育賽事中，智能裁判技術(shù)也開始被引入，用以確保打分的公正、合理性。

（二）了解運(yùn)動(dòng)員的身體情況

目前，人工智能技術(shù)的預(yù)測(cè)和診斷能力已經(jīng)被應(yīng)用在體育訓(xùn)練中，以關(guān)注運(yùn)動(dòng)員的健康情況。運(yùn)動(dòng)員的身體情況會(huì)極大影響其比賽狀態(tài)，甚至影響其體育生涯，監(jiān)測(cè)、分析運(yùn)動(dòng)員的身體情況是體育訓(xùn)練的重要部分。當(dāng)前的AI技術(shù)已經(jīng)被用于分析運(yùn)動(dòng)員的身體參數(shù)和發(fā)力動(dòng)作，以得出對(duì)運(yùn)動(dòng)員健康狀況的判斷。

（三）優(yōu)化體育訓(xùn)練

訓(xùn)練數(shù)據(jù)分析一直是體育訓(xùn)練的關(guān)鍵，當(dāng)前，人工智能技術(shù)等高新技術(shù)也已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在訓(xùn)練數(shù)據(jù)的分析上。在體育訓(xùn)練中，人工智能技術(shù)被用以記錄、分析大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)，為教練及運(yùn)動(dòng)員優(yōu)化自身的訓(xùn)練提供了重要技術(shù)支撐。

此外，籃球、乒乓球、滑雪等運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人輔助訓(xùn)練技術(shù)也在逐漸成熟?；@球輔助訓(xùn)練機(jī)器人的設(shè)計(jì)原理是通過計(jì)算投籃距離、弧度和速度，評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)能力和動(dòng)作模式，這種技術(shù)主要目的是降低運(yùn)動(dòng)員受傷的概率，幫助運(yùn)動(dòng)員獲得最佳運(yùn)動(dòng)能力［2］。滑雪機(jī)器人系統(tǒng)則被用于解決運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)彎的問題，該機(jī)器人可以與運(yùn)動(dòng)員共同訓(xùn)練，提供運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)彎技巧，輔助運(yùn)動(dòng)員完成轉(zhuǎn)彎訓(xùn)練任務(wù)?；C(jī)器人的設(shè)計(jì)原理是模擬滑雪轉(zhuǎn)彎時(shí)運(yùn)動(dòng)員的腿關(guān)節(jié)活動(dòng)，因此該機(jī)器人每條腿擁有六個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)，與人類運(yùn)動(dòng)員相似?；C(jī)器人可以幫助運(yùn)動(dòng)員在平衡狀態(tài)下轉(zhuǎn)彎，保證運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練過程中處于安全狀態(tài)［3］。

關(guān)鍵姿態(tài)識(shí)別也是被用于優(yōu)化訓(xùn)練的重要技術(shù)。關(guān)鍵姿態(tài)識(shí)別可用在前期的訓(xùn)練中，以研究群體問題。在后期的發(fā)展訓(xùn)練中，其主要被用于獲取全局信息，處理采集到的數(shù)據(jù)，將異常情況和正常情況分類?，F(xiàn)今發(fā)展出的基于深度學(xué)習(xí)模型的關(guān)鍵姿態(tài)識(shí)別，可以消除視頻圖像中的大量背景干擾，為體育訓(xùn)練提供更可靠的優(yōu)化數(shù)據(jù)［4］。

（四）體育賽事呈現(xiàn)

以深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)為代表的人工智能技術(shù)推動(dòng)了體育賽事呈現(xiàn)的一系列轉(zhuǎn)變［5］，觀眾得以更加全面、及時(shí)地觀看各項(xiàng)精彩的體育賽事。

在足球、籃球等運(yùn)動(dòng)的賽事中，球場各處的傳感器和全角度的攝像頭的數(shù)據(jù)和圖像，以及可穿戴設(shè)備捕捉到的運(yùn)動(dòng)員的控球、距離和速度等運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，能夠借助物聯(lián)網(wǎng)、5G等通信技術(shù)及時(shí)、迅速呈現(xiàn)給觀眾，觀眾可以看到最真實(shí)的體育賽事圖像。

二、人工智能等新技術(shù)在學(xué)校體育中的部分應(yīng)用

（一）運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

目前，部分學(xué)校采用了運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用以監(jiān)測(cè)學(xué)生的健康指標(biāo)，降低學(xué)生因運(yùn)動(dòng)受傷的風(fēng)險(xiǎn)，防止學(xué)生在運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)心臟超負(fù)荷驟停的情況；與此同時(shí)，監(jiān)控指標(biāo)也可以幫助教師有效調(diào)整課堂教學(xué)的內(nèi)容和節(jié)奏。此外，生理指標(biāo)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，能夠讓體育教師及時(shí)了解學(xué)生的生理狀況，根據(jù)學(xué)生的身體素質(zhì)不同提供難度不同的訓(xùn)練項(xiàng)目，做到因材施教，解決“吃不飽”及“吃過量”的問題，兼顧學(xué)生的個(gè)體差異。

（二）智能教學(xué)系統(tǒng)

還有些學(xué)校的體育教學(xué)中，采用了智能教學(xué)系統(tǒng)，教師可通過語音和平板設(shè)備遠(yuǎn)程控制一體機(jī)大屏，還可將學(xué)生的運(yùn)動(dòng)手環(huán)數(shù)據(jù)分享至大屏，并對(duì)其進(jìn)行分析。當(dāng)然，教師還可以利用多媒體設(shè)備循環(huán)播放動(dòng)作示范視頻或者學(xué)生的練習(xí)視頻，讓學(xué)生反復(fù)觀看，更加直觀地發(fā)現(xiàn)自己的不規(guī)范技術(shù)動(dòng)作，并及時(shí)糾正，這樣做也能夠提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)能力。

（三）智能測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)

少數(shù)學(xué)校的體育教學(xué)引入了智能測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)采集到的學(xué)生運(yùn)動(dòng)視頻，智能評(píng)估學(xué)生的運(yùn)動(dòng)狀況、動(dòng)作規(guī)范程度，然后進(jìn)行打分，教師可以根據(jù)該系統(tǒng)的評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行更加綜合、全面、客觀的評(píng)價(jià)。

（四）智能鍛煉計(jì)劃系統(tǒng)

智能鍛煉計(jì)劃系統(tǒng)能夠根據(jù)學(xué)生目前的身體素質(zhì)和體育能力，結(jié)合提升目標(biāo)，智能生成一個(gè)長期有效的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，幫助學(xué)生長期、有效、穩(wěn)定地提升體育成績。在學(xué)生順利完成運(yùn)動(dòng)計(jì)劃之后，系統(tǒng)也會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，為學(xué)生的進(jìn)一步鍛煉提供幫助［6］。

三、人工智能等新技術(shù)在大眾、學(xué)校體育中的應(yīng)用困境

（一）體育數(shù)據(jù)的收集仍存在問題

1.數(shù)據(jù)采集量的不平衡

就目前的大眾體育數(shù)據(jù)采集結(jié)果來看，體育健身方面的數(shù)據(jù)采集量雖大，但這些數(shù)據(jù)集中在健身跑項(xiàng)目上，其他項(xiàng)目的數(shù)據(jù)仍較少。與此同時(shí)，基礎(chǔ)的體育訓(xùn)練數(shù)據(jù)的收集仍較為局限。如此不平衡的數(shù)據(jù)采集又導(dǎo)致了數(shù)據(jù)失真、分析維度單一、分析結(jié)果不夠完備和結(jié)構(gòu)化不足等問題。

2.數(shù)據(jù)采集初級(jí)化

按照類型和功能，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可以分為初級(jí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、中級(jí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和高級(jí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，初級(jí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)即純記錄型數(shù)據(jù)，包括步數(shù)、距離、能量消耗等數(shù)據(jù)，目前大眾體育、學(xué)校體育的數(shù)據(jù)采集基本停留在采集初級(jí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的階段。

3.數(shù)據(jù)孤立化

由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展尚未完善，且各類體育數(shù)據(jù)服務(wù)商的系統(tǒng)相互隔離，沒有形成聯(lián)動(dòng)管理機(jī)制，造成了數(shù)據(jù)孤立化。比如智能可穿戴設(shè)備與其他智能分析系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，導(dǎo)致大眾參與體育鍛煉時(shí)，無法通過智能系統(tǒng)得到更有效的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。此外，技術(shù)的不兼容也導(dǎo)致很難形成真正的體育大數(shù)據(jù)庫。

（二）監(jiān)管制度未建立，數(shù)據(jù)安全性存在隱患

在鍛煉者的個(gè)人信息被采集后，這些數(shù)據(jù)會(huì)被上傳到云端并存儲(chǔ)到個(gè)人賬號(hào)，由相應(yīng)企業(yè)進(jìn)行管理。然而目前的信息監(jiān)管制度尚未確立，相應(yīng)企業(yè)的監(jiān)管力度也有限，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)鍛煉者信息被泄露的情況，在這樣的情形下，鍛煉者的隱私無法得到保障。

（三）不夠人性化

智能體育產(chǎn)品目前仍存在的一大問題是，設(shè)計(jì)不夠人性化。當(dāng)今較為流行的智能體育產(chǎn)品還沒能夠滿足青少年鍛煉的需求。當(dāng)然也有很多企業(yè)開始逐步關(guān)注青少年群體的鍛煉需求，但總體而言，針對(duì)青少年的設(shè)備還停留于收集初級(jí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的階段［7］。

（四）人工智能還處于半智能狀態(tài)

盡管人工智能技術(shù)在高速發(fā)展，許多人工智能設(shè)備也已經(jīng)被推出，但是當(dāng)今智能設(shè)備上運(yùn)用的人工智能技術(shù)基本還是處于半智能狀態(tài)。這些設(shè)備提供的數(shù)據(jù)分析效果十分有限，無法很好地滿足鍛煉者對(duì)于數(shù)據(jù)分析的需求，也難以讓普通的鍛煉者用得舒心、省心。

（五）智能體育人才匱乏

智能體育的快速發(fā)展需要綜合性的高素質(zhì)人才作為支撐，但現(xiàn)實(shí)狀況是，我國當(dāng)下的智能體育人才資源仍較為匱乏，這也導(dǎo)致了體育工作者在有清晰的體育教學(xué)目標(biāo)、科學(xué)的訓(xùn)練理念的情況下，仍不知道如何運(yùn)用工程技術(shù)將這些目標(biāo)、理念落地實(shí)施。同時(shí)，了解開發(fā)軟件技術(shù)的專業(yè)人員掌握著人工智能技術(shù)知識(shí)，擁有實(shí)踐開發(fā)設(shè)計(jì)能力，卻苦于對(duì)體育并不了解，無法研制出真正符合學(xué)校體育或大眾健身需求的體育科技產(chǎn)品［8］。

（六）基層學(xué)校應(yīng)用困境

目前，能夠被廣泛應(yīng)用到學(xué)校體育鍛煉中的人工智能設(shè)備僅有運(yùn)動(dòng)手環(huán)，然而運(yùn)動(dòng)手環(huán)的功能仍十分有限，對(duì)于提升學(xué)生的運(yùn)動(dòng)能力并沒有很大的效果。通過對(duì)一線教師和教練的訪問、觀察，筆者發(fā)現(xiàn)，一線教師如果要利用穿戴設(shè)備進(jìn)行課堂教學(xué)需要提前10—15分鐘進(jìn)行課前的準(zhǔn)備，個(gè)別情況下還需要專業(yè)技術(shù)人員的現(xiàn)場配合。在這樣的情況下，由于使用的效果本就沒那么理想，許多教練或者體育教師干脆就選擇少用這些設(shè)備。

結(jié)語

現(xiàn)如今，高新技術(shù)飛速發(fā)展，許多高新技術(shù)被逐漸應(yīng)用到體育領(lǐng)域，并取得了顯著的成果。體育工作者應(yīng)當(dāng)及時(shí)更新自己的理念，關(guān)注體育行業(yè)的新技術(shù)、新產(chǎn)品，主動(dòng)去思考和探索，以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求，為中國體育現(xiàn)代化進(jìn)程貢獻(xiàn)自己的一份力。

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