秦興華

（包頭輕工職業(yè)技術學院 內(nèi)蒙古 包頭 014010）

引言

在科學技術高速發(fā)展的大時代背景下，智能化、信息化技術在我國的各個領域被廣泛的應用，智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代化發(fā)展的標志。我國傳統(tǒng)的體能訓練一直依靠教練的認為判斷，例如，訓練者的身體素質、各項指標等這些細微之處，沒有辦法通過教練的計算得到精準的數(shù)值。智能化技術可以有效避免這一弊端。尤其是智能化的可穿戴裝配設備、檢測康復設備以及比賽監(jiān)控設備這些智能化技術的應用，可以有針對性地解決我國體能訓練中的各種問題，并且可以利用計算機進行分析，制定出科學、合理的改善措施，有利于促進我國體育訓練事業(yè)的發(fā)展。

1、體能訓練發(fā)展的情況

1.1、國外體能訓練的發(fā)展情況

根據(jù)相關調查數(shù)據(jù)顯示，美國對于體育競技方面的要求非常高，他們創(chuàng)建了一套科學性強的、較為完善的體能訓練理論體系?？v觀美國的發(fā)展歷史，我們可以發(fā)現(xiàn)自從第二次世界大戰(zhàn)之后，美國就開始重視體能的訓練，美國的人民也非常影響政府加強體能訓練的號召，從非常小的孩子就開始進行關于體能的諸多訓練。在美國的學校，無論是初中還是大學的校園都有設置專門的運動俱樂部，專門對美國學生進行體能培訓，美國的全民運動風氣為體育競技活動打下了良好的基礎。發(fā)展到后期，日本、英國以及澳大利亞等國家也被美國全民運動的風氣影響，根據(jù)自己國家的實際情況監(jiān)理體能訓練相關活動，促進自己國家足球、籃球、體操等運動技能的培訓。隨著全球信息化時代的到來，更是將更多的資金投入到了智能化技術的研究，加強智能技術在體能訓練中的具體應用。

1.2、國內(nèi)體能訓練概況

我國國內(nèi)的體能訓練和其他發(fā)達國家相比，起步晚而且也沒有形成完整的體能訓練體系。例如，我國缺少進行體能訓練的專業(yè)教練以及體能訓練的方法也不夠科學，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，我國體能訓練的戰(zhàn)略定位不夠準確。我國非常重視體育競技項目的訓練，并且在部分領域具有自身的優(yōu)勢，但是這些領域屬于小眾的類型，要想在世界體育競技活動中取得優(yōu)勝，單純的體能訓練是不足夠的，我們還需要專注研究具體的戰(zhàn)略戰(zhàn)術，可以通過學習發(fā)達國家優(yōu)秀的體能訓練經(jīng)驗，并且結合我國體能發(fā)展的實際情況進行適當?shù)恼{整，正確引導我國的體能訓練形成較為完善的訓練體系，完成與國際體能訓練的接軌，從而改變我國的體育發(fā)展結構，促進我國體育事業(yè)的發(fā)展；

第二，我國不少體能教練出現(xiàn)了相互客串的現(xiàn)象。由于我國缺少專業(yè)的體能訓練的教練人才，導致很多訓練項目的教練從事了非本專業(yè)的訓練活動，其中的大部分教練還是從健身教練轉型而來，這造成了我國體能訓練教練的專業(yè)能力不足、職業(yè)素養(yǎng)低的情況。這些教練進行體能訓練，只能針對身體素質和體能進行相關的訓練，沒有辦法幫助運動員提高相對應的技術能力，這種非本專業(yè)的教練進行體能訓練會嚴重阻礙我國專項體能訓練的發(fā)展；

第三，我國的體能教練制度還存在很多不足之處，需要進行改進和完善。我國的體能訓練制度與其他發(fā)達國家相比還不夠成熟，國家也沒有相關的政策和制度鼓勵體能訓練教練型人才的培養(yǎng)。雖然國家為了推動我國體育事業(yè)的發(fā)展，不惜花高額的費用聘請了外國的優(yōu)秀教練進行我國體能訓練的教學，但是由于“水土不服”的原因，并沒有發(fā)揮良好的效果。從根本上來講，要想發(fā)展我國的體能訓練，必須培養(yǎng)適合我國實際情況的本國優(yōu)秀教練；

第四，我國的體能訓練方式比較落后。體能訓練的方式是決定訓練成果的關鍵因素?？茖W有效的訓練方式，可以幫助運動員在有限的時間內(nèi)取得優(yōu)秀的成果。同理，如果沒有科學的訓練方式進行指導，即使花費再多的時間，運動員體能訓練的結果也是難以達到預期效果的。目前，我國體能訓練的方式還是采用傳統(tǒng)的訓練方式，這也導致了我國體能訓練一直處于停滯不前的狀態(tài)，與其他發(fā)達國家相比要落后的多。在充分認識到體能訓練方式的重要性之后，我們應該加強從各個角度，全方面地優(yōu)化體能訓練的方式，例如，動作指導、角度、力度的把控、運動負荷的監(jiān)控、放松按摩、飲食搭配等都要多管齊下；

第五，我國目前智能化體能訓練器材的研發(fā)能力不足。最近幾年，隨著我國經(jīng)濟實力的提高，在信息技術發(fā)展的影響下，國家花費大量的金錢和精力在體能訓練器材的研發(fā)上，但是卻沒有創(chuàng)新性的收獲，仍舊停留在模仿的階段，缺乏創(chuàng)新能力是我國體育事業(yè)發(fā)展最大的不足之處。當前我們需要結合信息技術創(chuàng)新體能訓練的理念，優(yōu)化體能訓練的技術，將智能化技術和體能訓練的器材研發(fā)相融合，提高我國體能訓練的質量。

2、智能化體能訓練應用核心技術分析

2.1、智能識別技術

首先是計算機視覺技術，是指利用技術模擬人類的視覺能力，從而達到對文本、圖片以及視頻的分析和辨別。計算機的視覺技術要比人類的視覺準確的多，而且不受人類主觀情感的影響，可以對相關數(shù)據(jù)進行可觀的、高效的分析。我們經(jīng)常提及的計算機視覺技術有圖像獲取、圖像預處理、特征提取、圖像分割、目標識別等，可以利用在人臉的識別，對于目標的檢測等活動中。在體能訓練的具體應用表現(xiàn)在對于體能訓練結果的評估，觀察訓練動作是否標準等方面；

其次是語音識別技術，這種技術不需要人和機器之間有接觸，僅僅是通過對聲音的分析，就可以捕捉到相應的信息，能夠將聲音轉化成為計算機命令，然后通過計算機進行操作。語音識別技術當前也主要應用在體能訓練相關動作的學習，以及針對體能訓練結果進行評估的領域；

最后是人臉識別技術，這種技術主要是利用了計算機處理圖像的技術以及生物統(tǒng)計學的相關知識，通過計算機捕捉人面部的局部特點，利用這些局部特征結合生物統(tǒng)計學的基本原理建立數(shù)學模型，然后實現(xiàn)對人面部特征的識別。目前這種技術主要應用于體能訓練的相關考核以及監(jiān)控領域，可以精準地捕捉到運動員的具體信息。

2.2、智能捕捉與交互技術

首先，是人體動作捕捉技術，主要是通過計算機技術對于運動員運動的關鍵部位進行跟蹤，通過記錄、測量并且跟蹤運動員運動過程的信息，在三維的空間內(nèi)部建立一個運動軌跡，利用計算機技術將這些相關信息數(shù)據(jù)化，并且進行系統(tǒng)的分析，從而準確地評價運動員動作是否標準，是否存在相關風險等；

其次，是人機交互技術，這種技術不僅包括以往的互換技術、圖形交互技術，還包括語音交互、情感交互、體感交互及腦機交互等技術。人機交互技術目前在體能訓練領域的應用范圍最為廣泛，其最大的優(yōu)點是可以不通過控制器進行操作，直接通過肢體動作與周邊數(shù)字設備和環(huán)境實現(xiàn)身臨其境的互動；

最后，是三維人體建模技術。這種技術主要是通過計算機技術在三維空間內(nèi)建立一個人體數(shù)學模型，通過對數(shù)學模型的訓練可以計算出訓練標準的參數(shù)范圍，然后再運用到運動員實際的體能訓練中。

2.3、智能傳感技術

首先，是體感傳感技術。這種技術主要是利用計算機技術創(chuàng)造一個關于體能數(shù)據(jù)收集的電子芯片，然后針對于運動員的心電圖腦波、重力以及肌力進行監(jiān)測，從而實現(xiàn)針對運動員的運動數(shù)據(jù)的檢測。目前這種技術主要可以和運動器材相結合，應用于體能訓練領域；

其次，是紅外傳感器技術，這種技術主要是通過對紅外線輻射的感應，來建立一個傳感器。我們可以通過對紅外線漫射傳感器低位以及高位的調節(jié)，來計算運動員做仰臥起坐以及俯臥撐的數(shù)量。紅外傳感器的測量技術可比人肉眼測量的數(shù)據(jù)準確的多。

2.4、可穿戴技術

可穿戴技術主要是利用計算機技術建立傳感器，將人類的具體感知通過傳感器傳送到手機、電子手表等設備上，然后再通計算機技術對于收集而來的人體各種信息數(shù)據(jù)進行分析和處理，建立每個人獨屬的身體數(shù)據(jù)信息庫。目前，可穿戴技術在體能訓練領域應用非常廣泛，具體包括手表、手環(huán)、運動衣、運動鞋等運動裝備上。

2.5、數(shù)據(jù)智能處理、挖掘與學習技術

首先，是知識和數(shù)據(jù)智能處理技術。體能訓練涉及的相關知識專業(yè)性強，需要專業(yè)的人才進行相關知識的處理和解答。我們可以利用數(shù)據(jù)智能化處理、挖掘與學習技術對不同的專業(yè)知識進行搜索，完成獲取、收集以及整理等一套工作流程后，建立一套完整的關于體能訓練的知識數(shù)據(jù)庫，再利用計算機技術對這些數(shù)據(jù)信息進行機器推理或模糊推理等操作，進而得到基于知識的推理結果；

其次，是數(shù)據(jù)挖掘與學習技術。體能訓練的知識涉及范圍非常廣闊，知識內(nèi)容也非常豐富。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的普及，各種潛在的、大量的信息數(shù)據(jù)都存在網(wǎng)絡世界中，我們可以利用計算機技術對于這些數(shù)據(jù)進行深度的挖掘，從中獲取有效的信息數(shù)據(jù)。機器學習是人工智能技術的一部分，主要是利用計算機技術模擬人的學習以及活動，從而實現(xiàn)對體能訓練眾多數(shù)據(jù)的分析、挖掘和有效利用。

2.6、智能機器人技術

智能機器人技術是通過計算機技術來完成對人類的模擬。目前我國的智能機器人具有適應力強、學習知識快等特點，智能機器人在進行相關工作的操作時要比人類更加精準、穩(wěn)定。目前智能機器人技術可以應用在我國體能訓練的智能化領域，也就是利用智能化技術創(chuàng)造出訓練機器人以及體能體檢機器人，促進我國體育事業(yè)的發(fā)展。

2.7、AR/VR 技術

VR技術也稱為虛擬現(xiàn)實技術，主要是利用計算機技術創(chuàng)設一個虛擬場景，給人以身臨其境的直觀感受，虛擬現(xiàn)實技術通過對人多感官的模擬，實現(xiàn)了可視化操作與交互。AR技術也稱為增強現(xiàn)實技術，這種技術是在VR技術基礎衍生而來的，主要是利用計算機技術加強人民對于周圍環(huán)境的感知能力。這兩種技術在體能訓練的具體應用主要體現(xiàn)在運動與學習體育相關知識，以及進行體能動作訓練的學習方面。

3、智能化體能訓練技術應用問題及挑戰(zhàn)

最近幾年，我國人工智能技術的應用領域越來越廣泛，尤其是在體能訓練的具體應用不斷加強，具體表現(xiàn)在國內(nèi)智能體育館的建設、體能設備的更新，以及一些穿戴設備的智能化方面，雖然這其中仍然存在著一些不足之處，需要我們進行改進和完善。

3.1、信息數(shù)據(jù)質量低，利用率低

智能化技術的核心是利用計算機技術完成機器的學習，那么對于大量的信息數(shù)據(jù)處理是基本技術。但是，目前我國關于體能訓練的數(shù)據(jù)存在質量低下的問題，難以達到人工智能技術的要求，運動員也無法依靠這些數(shù)據(jù)進行學習和訓練。造成上述問題的原因主要有兩點：第一，我國體能訓練的數(shù)據(jù)沒有一個統(tǒng)一的標準，目前國內(nèi)體能訓練的數(shù)據(jù)都來自于日常的訓練、考核以及相關資料中，由于資料的具體來源不同，類型不同造成了這些數(shù)據(jù)的標準也有明顯的區(qū)別；第二，我國目前的體能訓練相關數(shù)據(jù)之間并沒有銜接起來，而是一個個孤立的個體。體能信息數(shù)據(jù)之間的孤立存在使得數(shù)據(jù)的利用率低下，利用價值也不高。為了改進這一問題，我們可以利用計算機技術建立一個大型的、可以共享的體能訓練數(shù)據(jù)平臺，將各種體能訓練相關的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一儲存、統(tǒng)一管理，并且在此基礎上建立每個運動員各自的信息數(shù)據(jù)，方便日常活動、訓練數(shù)據(jù)的儲存和分析。

3.2、加強體能訓練領域智能化技術的發(fā)展

我國現(xiàn)在的智能化技術發(fā)展不夠成熟，還屬于初級發(fā)展階段，雖然在圖像以及語音識別的技術方面有所成就，但是針對于邏輯推理、動態(tài)學習以及人類溝通等方面仍然存在技術問題，從這些方面來看，智能化技術還存在著很大的發(fā)展空間，仍然有很多未知的領域需要人們深入探索、研究。除此之外，體能訓練本身就是對人體機能以及各方面素質的研究，通過相關研究探索出人體機能的各種規(guī)律，從而為我國培養(yǎng)出更多身強體魄、具有超強毅力的建設型人才。

3.3、應用單一化，與實際需求結合不夠

體能訓練領域的人工智能技術的發(fā)展主要是在可穿戴設備的研發(fā)方面，利用計算機技術對運動員的身體素質以及運動過程進行實時的監(jiān)測，并且將這些動態(tài)信息記錄在可穿戴設備中?？纱┐骷夹g的優(yōu)點在于體積小、便于攜帶。我們可以利用可穿戴設備監(jiān)測跑步時的心率、跑步的時間以及里程，也可以進行針對于力量、平衡力以及速度的訓練?？纱┐髟O備還可以利用計算機技術對相關的數(shù)據(jù)進行分析，并且為我們制定出科學合理的改善策略，有針對性地提高我們的身體素質。

3.4、人才失衡化，成發(fā)展短板

智能化技術的快速發(fā)展，導致我國經(jīng)濟市場的各個企業(yè)對于掌握智能技術的人才需求量增加，從而造成了智能技術行業(yè)的規(guī)模大幅度擴張的情況，進一步導致了經(jīng)濟市場各方面人才比重失衡的情況。體能訓練中的人工智能領域屬于一個創(chuàng)新型領域，其內(nèi)部系統(tǒng)的建立需要多方面的人才共同努力，其中包括體育專家、信息技術專家以及體能教練等人才的相互配合。正是因為我國相關人才的短缺，造成了體能訓練創(chuàng)新技術的發(fā)展緩慢。再者，因為體能訓練的智能化技術領域是多學科之間相互交叉，導致體能訓練的人才培養(yǎng)體系難以建立，缺乏核心技術以及專業(yè)人才是我國體育行業(yè)發(fā)展緩慢的最大原因。針對于這個問題，我國需要成立專門的學科專業(yè)，為體能訓練的發(fā)展提供專業(yè)型的人才，從而為我國體育事業(yè)的快速發(fā)展提供保障。

3.5、政策缺失化，制約了發(fā)展

智能化技術高速發(fā)展的情況下存在著信息數(shù)據(jù)的利用和隱私保密性之間的不平衡發(fā)展，為了保證信息數(shù)據(jù)的利用和隱私保護的平衡關系，需要國家有關部門出臺相應的隱私保護政策來對利用信息數(shù)據(jù)的相關行為進行規(guī)范。同時也要加強對于智能化技術的管理，尤其是一些技術扎堆應用的領域，要嚴格控制這些領域中產(chǎn)品的安全以及質量。國家有關部門還可以制定相關政策鼓勵體能訓練技術的研發(fā)、轉化以及推廣，成立專門的體能訓練研發(fā)機構，促進我國體育事業(yè)的發(fā)展。

4、結束語

體能訓練不是單獨一項運動的訓練，而是一個系統(tǒng)的、完整的訓練工程。主要是通過對人們的體能進行訓練，從而為我國體育事業(yè)的發(fā)展提供高素質的運動人才。要想完善我國體能訓練體系，只是掌握體育專業(yè)知識是不足夠的，還要綜合考慮生物學、物理學以及信息科學方面的專業(yè)知識，從各個角度對我國的體能訓練展開全方位的探索和分析，盡可能地將我國地體能訓練體系發(fā)展成為一種新型的技能體系。具體可以表現(xiàn)在以下兩個方面：一方面，我國相關部門多舉辦一些國際性質的體育專家以及學者的研討會，通過學習外國先進的體能訓練經(jīng)驗來豐富自身的體能訓練體系；另一個方面，我國可以通過先進技術創(chuàng)新體能訓練的設備，可以加大投資多建立一些針對體能訓練的體育館。主要目的是提高我國全民的身體素質、體育技能，盡早將我國建設成為體育強國。