石菲

2021年7月29日，中國航天科技集團發(fā)微博祝賀中國選手張雨霏在東京奧運會女子200米蝶泳獲得金牌，透露了航天科技輔助游泳運動員訓(xùn)練的情況。風(fēng)洞技術(shù)助力冰雪項目訓(xùn)練，“3D+AI”技術(shù)為中國國家跳水隊量身定制跳水訓(xùn)練系統(tǒng)。科技手段正在為運動員“更高更快更強”的目標(biāo)貢獻力量。

2021年7月28日，東京奧運會賽艇項目決出6枚金牌，中國隊四人雙槳項目以絕對優(yōu)勢奪得冠軍！這是中國賽艇隊奧運會史上時隔13年的第2枚金牌！除此之外，中國隊共斬獲兩金兩銀兩銅，觸底反彈迎來好成績的背后，同樣也離不開科技的助力。

“如果運動員訓(xùn)練中的動作不標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)會實時高亮提示，運動員看到后可以糾正自己的訓(xùn)練動作?！?戴爾科技集團中國研究院高級主管科學(xué)家、美國麻省大學(xué)計算機工程專業(yè)博士李三平指著屏幕說道。屏幕上是戴爾科技集團為中國賽艇隊開發(fā)的綜合智能訓(xùn)練輔助系統(tǒng)，用計算機視覺捕捉運動員訓(xùn)練的每一幀畫面，并與運動生物力學(xué)計算出的角度進行對比，運動員訓(xùn)練時的動作質(zhì)量一目了然。

姿態(tài)檢測提高競技水平

人工智能應(yīng)用最困難的部分就是將需求轉(zhuǎn)化為模型，戴爾科技集團和中國賽艇隊的合作同樣也經(jīng)歷了不斷迭代的過程。

2019年11月，戴爾科技集團與中國皮劃艇協(xié)會和中國賽艇協(xié)會簽署水上實驗室的技術(shù)戰(zhàn)略合作，用科技賦能中國國家賽艇隊及皮劃艇隊。2020年1月14日，邊緣智能應(yīng)用項目組成立。2020年3月，戴爾團隊與國家賽艇隊初步探討深度學(xué)習(xí)姿態(tài)檢測與賽艇生物力學(xué)分析的技術(shù)合作。

賽艇運動技術(shù)動作的質(zhì)量和效率特別關(guān)鍵，只有保證技術(shù)動作質(zhì)量以及整個動作的穩(wěn)定性，才能夠在不同階段都保持效率最高。而賽艇運動除了水上的訓(xùn)練任務(wù)之外，每天會有大量時間在室內(nèi)進行訓(xùn)練。其中最主要的是劃船機的訓(xùn)練，戴爾的研究團隊萌生了利用計算機視覺檢測運動員的技術(shù)動作和姿態(tài)的念頭。

“一個完整的動作是腿部先發(fā)力，膝蓋角度達90度左右軀干向后倒，軀干和大腿達到90度時，手臂開始用力，大臂盡量向后把槳幅拉到最大?！?李三平介紹說。

戴爾團隊嘗試用深度學(xué)習(xí)模型對視頻中的每一幀畫面進行姿態(tài)檢測，建立深度模型。之后利用計算機視覺和運動生物力學(xué)計算角度，與運動員實際訓(xùn)練中的身體各種角度、相對距離等維度對比，進行綜合評估，幫助賽艇運動員提高訓(xùn)練競技水平。

這樣可以對每個周期的動作進行實時評估，比如大腿是否伸直，手臂是否拉到最大，實時給予運動員反饋。當(dāng)動作變形如后仰過度或不足時，畫面上會實時出現(xiàn)高亮提醒。

而教練視圖則相對復(fù)雜，不僅可以利用數(shù)據(jù)全面觀察運動員的訓(xùn)練周期，還可以針對不同教練員定制不同的提醒模式。

2021年3月，戴爾團隊進駐千島湖國家水上運動訓(xùn)練基地，進行系統(tǒng)功能與力學(xué)分析準(zhǔn)確性的研究。2021年4月，進駐北京順義國家水上運動訓(xùn)練基地，進行迭代開發(fā)、系統(tǒng)部署。

邊緣智能玩轉(zhuǎn)實時數(shù)據(jù)流

值得一提的是，綜合智能訓(xùn)練輔助系統(tǒng)無意中形成了一個標(biāo)準(zhǔn)的邊緣智能應(yīng)用場景。賽艇隊的訓(xùn)練場地隨季節(jié)和比賽日程經(jīng)常變化，訓(xùn)練場所的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境很難保證，再加上拍攝的數(shù)據(jù)每小時能達到20G，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和實時反饋的要求都來不及將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)中心。

戴爾團隊將數(shù)據(jù)采集、模型推理以及運動生物力學(xué)的分析都放在了邊緣端，以定制的邊緣計算終端和戴爾移動工作站進行算力支持，并利用SDP流數(shù)據(jù)平臺進行數(shù)據(jù)分析。

作為一個可彈性擴展的平臺，SDP流數(shù)據(jù)平臺用于實時獲取、存儲和分析連續(xù)的流數(shù)據(jù)，可在同一個應(yīng)用程序中同時處理實時和收集的歷史數(shù)據(jù)。

該平臺可以從各種來源捕獲和存儲流數(shù)據(jù)，這些來源包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)日志、工業(yè)自動化、財務(wù)數(shù)據(jù)、實時視頻、社交媒體源、應(yīng)用程序和事件流。SDP能夠處理來自多個來源的數(shù)百萬個數(shù)據(jù)流，并確保低延遲和高可用性。

隨著邊緣計算需求的增多，在綜合智能訓(xùn)練輔助系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)測性維護、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境異常檢測、建筑業(yè)施工準(zhǔn)確性與資源跟蹤、智能家居、自動駕駛、股票交易等各類應(yīng)用場景中，實時數(shù)據(jù)流無處不在，戴爾科技集團的流數(shù)據(jù)處理平臺也將“飛入”各行各業(yè)，助力加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

智能訓(xùn)練輔助減少傷病

戴爾科技集團與中國賽艇隊的合作還將繼續(xù)，李三平透露，未來會用SDP流數(shù)據(jù)平臺把邊緣和數(shù)據(jù)中心端連接起來，進行長期歷史性的數(shù)據(jù)分析。不僅可以基于對視頻內(nèi)容的理解，進行去重工作，大幅度壓縮視頻量。還可以加入多攝像頭協(xié)同計算分析同一個人或者同一組多個運動員的運動性能。

未來還會將更多運動員生理數(shù)據(jù)以及賽艇上傳感器中的數(shù)據(jù)打通，與血氧消耗等生理指標(biāo)結(jié)合，進行綜合分析。

戴爾科技與中國賽艇隊將主要在四個方面和業(yè)務(wù)領(lǐng)域做出新的探索：一是訓(xùn)練計劃負荷，通過把運動員的輸入和輸出打通，實現(xiàn)對訓(xùn)練黑箱整體的把控；二是康復(fù)角度挖掘，將運動員的傷病情況和專家的診斷意見積累下來，形成系統(tǒng)的體系；三是可穿戴設(shè)備訓(xùn)練反饋，圍繞水上和陸上實時采集運動員的速度+速度心率等指標(biāo)；四是青少年體質(zhì)提升計劃，圍繞天窗理論去針對運動員不同年齡階段制定針對性的訓(xùn)練提升板塊。

具體而言，比如運動過程中力量不均衡是比重最大的傷病潛在因素之一。個人運動表現(xiàn)與健康發(fā)展中心是面向所有國家隊的體能訓(xùn)練中心，人體運動表現(xiàn)和健康發(fā)展中心希望與戴爾科技集團合作，利用計算機視覺的姿態(tài)檢測檢測出運動過程中的力量不均衡，對運動員進行提醒，減少傷病。