88枚獎牌背后，AI如何助力“科技奧運”？
圖片來源@視覺中國
文 | 探客Tanker，作者 | 王穎，編輯 | 蛋總
8月8日，88枚獎牌完美收官。
在剛結束的2020東京奧運會上，中國運動員88次站上了領獎臺，38金、32銀、18銅，每一枚獎牌都凝聚了中國運動員的拼搏精神以及沉甸甸的汗水。
4年一次的奧運會（由于疫情影響本屆奧運會延期一年舉辦）承載著無數運動員的夢想，這場國際賽事吸引著全世界的關注，而自東京奧運會開幕以來，人們的吐槽聲和質疑聲就一直未斷。
比如，開幕式的部分表演被網友評價“令人窒息”，奧運村內的“紙床”迫使身材比較魁梧的運動員只能睡在地上，東京奧組委稱獎牌是回收金屬做的，獲獎選手沒必要咬……
除了文化理念上的不同，比賽中還有一些引起爭議的現象。比如引發了全網熱議的體操男子個人全能決賽，日本選手橋本大輝落地出界卻拿到了金牌。
這個結果被很多人質疑，認為裁判有失公允，甚至有網友將橋本大輝出界的動作回放做成了表情包廣為流傳。
國際體聯在巨大的爭議聲中首次公開了評分細則，隨后網友們被動開啟了“鷹眼”模式，“監督”裁判在每場比賽中的打分和判罰。
事實上，在125年的奧運史中，為了確保比賽的公平和裁判的權威性，除了專業的裁判團外，還不斷有新的技術被引入奧運會中，比如在游泳、跑步等賽事中計時的Omega Timing，在網球、羽毛球等比賽中即時回放的“鷹眼”系統等等。
那么，這屆“命途多舛”的東京奧運會上，有哪些高科技藏在賽場背后？AI如何與體育競技結合？我們把目光聚焦到了賽場之外，看看真正的“科技奧運”是什么樣的。
01 賽場外的AI教練
眾所周知，乒乓球、跳水、羽毛球、舉重、射擊等項目一向是我國的優勢項目，我國的運動員在這次東京奧運會上也取得了不俗的成績——00后清華女生楊倩在10米氣步槍比賽中奪得奧運首金、32歲的鞏立姣拿下田徑首金、14歲的全紅嬋在十米跳臺決賽中5跳拿到3個滿分打破世界紀錄…...
榮耀的背后是運動員數年的艱苦訓練，隨著現代體育競爭愈發追求高效精準，在本屆奧運會中除了我們能看到運動員在鏡頭前的表現外，幕后的AI技術也為運動員的訓練帶來了顛覆性的創新。
2019年9月，去跳水隊場館觀看了運動員的陸上訓練和水上訓練后，百度技術團隊對如何利用AI技術提升跳水訓練效果進行了探索。
“我們利用AI技術讓運動員的訓練更有跡可循、可以復制，3D+AI還可以突破現有模式，通過采集夢之隊的金牌數據提升訓練水平，打造冠軍模型。”百度的研發工程師向「探客Tanker」表示。
圖 / 百度
作為中國跳水隊的獨家AI技術合作伙伴，百度智能云為中國跳水隊定制了國內首個“3D+AI”跳水訓練系統，通過視頻對運動員的動作進行數據分析，將跳水步驟、姿勢進行精細的評價和糾正。
“跳水運動是一個超高速的運動，從起跳到入水也就2秒鐘時間，還要做高難度的翻騰、轉體動作，在這2秒鐘時間采集這樣的數據是非常困難。而且跳水和足球、籃球、田徑項目不同，不適合在運動員的鞋子、衣服上貼傳感器芯片或者佩戴設備。因此，為了不給訓練造成影響和干擾，我們研發了國內首個3D+AI跳水訓練系統。”百度研發工程師解釋到。
這套3D+AI跳水訓練系統，從運動員踏上跳板就開始錄制，入水后停止。這段高速視頻會在百度大腦的3D視覺技術和AI算法下形成全過程的三位數值，教練可以通過每一步的動作重建為運動員提供針對性的指導，比如起跳的力度、旋轉的角度、入水的技巧等等。
簡單來說，3D+AI跳水訓練系統有四大核心亮點——看得清、看得準、看得全、看得懂。
基于百度智能云和百度大腦的云邊端一體系統，以及訓練場館內部署的高速相機等硬件設備，訓練系統可以通過3D視覺感知和AI分析將運動員的訓練數據集合成專業知識模型，即時反饋到教練的平板電腦上，有效地幫助隊伍制定競技策略。
因此，3D+AI跳水訓練系統能夠看清所有復雜動作的細節，真正實現“捕風捉影”，同時支持360度自由視角觀看，AI技術的輔助讓中國跳水夢之隊的訓練邁入了智能時代。
同樣作為奧運賽場上的“常勝將軍”，乒乓球隊在“不懂球的胖子”劉國梁的帶領下，馬龍、樊振東、許昕等中國乒乓球運動員包攬了世界排名前幾位。而在乒乓球隊的日常訓練中，也少不了AI技術的加持。
2020年7月，新松機器人的Pongbot發球機器人進入了國家隊訓練基地，成為了一名“機器人教練”。
“乒乓球的運動速度非常快，動作的捕捉難度很大，而且每次發球揮拍的角度、力度都不同，球的運動軌跡和落點也都不同，這不是一個機械的重復性動作，如果要機器人來訓練需要很多信息的采集和數據分析。”乒乓球運動員李笑告訴「探客Tanker」。
其實，在2018年的人工智能大會上，新松就展示過其第二代乒乓球機器人Pongbot，名稱取自“PingPang Robot”的縮寫。
2020年7月，中國乒乓球學院與新松機器人聯合研發的新一代AI乒乓球多球訓練機器人Pongbot誕生，利用機器學習算法，經過大量的數據訓練，Pongbot能夠對乒乓球的運動軌跡、運動員的動作姿態進行智能分析并模擬真人動作，配合運動員訓練。
如今，Pongbot已經從乒乓球學院走進了國家隊訓練基地。
圖 / 龐伯特Pongbot官微
Pongbot與其他乒乓球發球機器人不同，它是第一個手執球拍的發球機器人，動作基本復原了大多數人類球員左手拿球右手揮拍的習慣。
據「探客Tanker」了解，目前Pongbot不僅能為運動員提供高效精準的訓練，還能將訓練數據進行排名，全國乒乓球運動員都可以通過手機APP查看實時排名情況。此外，如果帶上AR眼鏡，還能看到乒乓球的運動軌跡和數據在眼前飛過，體驗更加直觀。
圖 / 龐伯特Pongbot官微
不難看出，AI在體育中的應用目前大多數是基于計算機視覺識別技術，通過圖像信息的采集進行數據分析，經過機器學習不斷地訓練得到更精準的模型，為運動員的訓練和比賽提供幫助。
02 賽事中的AI裁判
除了在各類體育項目的訓練中陸續出現AI的身影外，如今在關鍵的比賽評分環節上，也出現了“AI裁判員”——在越來越追求精確度的體育競技中，AI已成為賽事監控、分析、裁判的有效工具。
2008年，北京奧運會首次在網球比賽中引入了“鷹眼”技術。這是一種由多個高速、高清攝像頭和大屏幕組成的即時回放系統，如果運動員對比賽結果有異議可以通過“鷹眼”回放進行確認。而從1932年就開始為奧運會提供計時服務的OMEGA，就以百分之一秒的精確度確保了計時賽事的公平公正。
隨著近幾年AI技術的不斷迭代與廣泛應用，AI也走進了體育賽事中的裁判環節。目前業內已有的AI助理裁判，其主要任務是通過提供獨立且完整的、與人類專業裁判一致的評價，不僅為運動員的成績打分，還會形成運動員獨特的個性化訓練檔案。
那么，這個AI助理裁判員具體是如何“工作”的？
小冰AI評分系統，是全球首個能夠基于運動員動作和姿態，獨立做出與人類專業裁判員一致且完整評價的AI系統，已經獲得了體育總局和國際雪聯認可，擔任助理裁判。
目前，小冰AI評分系統已成功幫助國家體育總局冬運中心完成冬奧測試賽。
“小冰AI評分系統獨創了滑雪運動分析模型，包含了小冰框架內多項全球領先的人工智能視覺分析技術。結合奧運比賽場景的特殊性，如高強光高復雜的背景、運動員空中停留時間極短、競賽項目場地限制等，小冰AI評分系統可根據運動序列預測做出目標檢測和跟蹤，實時反饋并協助調整運動姿態，為每個運動員提供專業評分意見。”小冰AI相關負責人告訴「探客Tanker」。
據「探客Tanker」了解，小冰AI評分系統還能夠對選手的身體重心、空中姿態、曲線和落地姿態等數值進行記錄，為每個運動員的成績提供專業評分，包括為何被扣分、如何少扣分等建議。
圖 / 小冰
“小冰團隊把普通攝像頭架設在裁判的位置，基于大量訓練數據進行模型修正，根據運動序列預測，做出針對競技體育特點的目標跟蹤、目標檢測和識別，包括骨架識別等。相較而言，傳統的骨架模型是識別不出冰雪運動員骨架的，因為冰雪項目運動員穿得非常寬松，而小冰AI競技體育國際賽事評分系統可以做到。”小冰AI相關負責人對「探客Tanker」說。
除了給出專業的評分意見外，小冰AI評分系統還可以根據運動員歷史數據，實現對訓練趨勢的追溯，提出科學訓練專家策略，有效提升國家隊訓練效率。
圖 / 小冰
值得一提的是，東京奧運會引入了日本富士通開發的AI裁判系統，在體操項目中對運動員的動作打分，這個系統可以通過對運動員身體及周邊投射200萬處紅外線追蹤運動員動作。
運動員的動作轉換成三維圖像后，AI模型會結合數據集中的大量訓練數據進行綜合分析，判斷每個動作是否出現失誤以及完成度如何并給出相應的成績。
圖?/ 中國移動科協視頻
最終，裁判會結合AI評分系統的評判結果給出最后成績。
也許，未來隨著AI評分系統在各項體育賽事中普及，對運動員的相關數據積累和分析將更精準，那么人們對于比賽結果的爭議也會更少。
03 體育+AI還有哪些可能？
競技體育的魅力在于不斷地突破人類的極限。
蘇炳添用9秒83的成績讓世界看到了中國速度，刷新亞洲紀錄，成為了第一位進入奧運百米決賽的黃種人；14歲小將全紅嬋10米跳臺3跳滿分，刷新世界紀錄上演“水花消失術”……
AI的魅力在于不斷地打破人類的想象。
1997年5月，IBM“深藍”超級計算機打敗當時的國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫，AI的能力震驚世界；2002年，擁有AI避障能力可以自主設計路線的掃地機器人Roomba出現；2015年3月，馬云秀出了支付寶刷臉支付技術，讓“付錢”變得更智能便捷……
近年來，AI在金融、教育、物流、政務等領域的落地越來越豐富，作為國家重點發展的體育事業自然也不能落后，AI技術在競技體育中的作用正逐漸顯現。
具體來看，運動員的輔助訓練、賽事的裁判、賽場的監控，甚至觀眾觀看比賽的方式都在發生智能化的轉變。
未來，體育+AI還會有更多落地形式出現，不止在專業賽事中，在學校的體育教學、大眾的體育鍛煉中都會有相應的AI解決方案，給人們帶來更高效的體育訓練、更精準的比賽裁決、更沉浸式的觀賽體驗……
體育精神是國家和民族精神的重要支撐，要求我們有信念、有道德、有拼搏精神、有團結意識……隨著AI技術的加持，“體育+AI”將成為人類持續突破自我、創造新歷史的重要手段，而我們的未來將不止擁有88塊獎牌。
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