戴尔科技如何通过AI助力国家赛艇队训练?技术人员揭秘幕后故事

10月12日消息,AI技术已在越来越多行业应用,通过大规模数据分析辅助决策,实现业务的更强智能化。

刚刚闭幕的东京奥运会上,中国赛艇队&皮划艇队共斩获两金两银两铜,取得历史最好成绩。而这一成绩的背后,也有AI能力的贡献。

赛艇无疑是力量耐力运动、是一项重复性周期运动。通常情况下,完成2000米比赛通常需要划桨210-230次。对于专业赛艇运动员而言,每周进行14-18次、17-23小时训练是常事。当运动员体能达到了一定的程度后,再想有所提高就会遇到瓶颈。

如何突破训练瓶颈,让赛艇队员个人和团队协作迸发出更大潜能?比人眼看得更多的计算机视觉技术是否能应用于赛艇训练监测、督导呢?怀着这样的目标,戴尔科技团队决心用科技赋能中国国家赛艇队及皮划艇队。

事实上,2019年戴尔科技集团就正式成为“中国国家皮划艇队官方赞助商”及“中国国家赛艇队官方赞助商”,同年11月,戴尔科技集团进一步与中国皮划艇协会和中国赛艇协会签署水上实验室的技术战略合作。此后的2021年7月6日,中国赛艇协会、中国皮划艇协会、人体运动表现和健康发展中心(简称“PHD”)与戴尔科技集团共建“大数据与人工智能联合实验室”正式揭牌。

在此期间,戴尔科技集团中国研究院高级主管科学家、美国麻省大学计算机工程专业博士李三平带领的技术团队深入国家赛艇队的日常训练,与国家队队员们同吃、同住,全方位监控队友身体机能和训练数据,共同度过了40多个日夜。

戴尔科技团队专为中国国家赛艇队及皮划艇队研发了“综合智能训练辅助系统”,使得每一位运动员的训练数据报告分析更精确,训练计划更科学,辅助教练员、运动员突破训练瓶颈,取得更佳赛绩。

边缘智能、姿态检测 赋能赛艇训练

在李三平看来,赛艇训练场景,从技术的角度来看是一个特别理想特别完美的边缘智能应用场景。

国家赛艇队在全国各地及全球各地训练比赛,场地多变,同时又有水上训练、室内训练等方式,另外训练场地的网络质量也无法保障。就赛艇训练而言,运动员主要是练习技术动作的稳定性和自己的耐力。在比赛中,运动员的技术动作质量和效率尤其关键,日常训练的目标就在要保证技术动作质量的同时,实现在赛艇里程不同阶段的效率最大化。

这些都要求服务赛艇队员的“综合智能训练辅助系统”能够有足够的边缘智能能力。比如精准的姿态识别检测能力和极低的反馈延迟,才能在运动员训练时实时提供姿态纠正建议。

戴尔科技赋能赛艇训练“综合智能训练辅助系统”软件一体化解决方案

包含边缘计算盒子、戴尔公司的移动工作站、SDP流数据平台等

事实上,戴尔科技帮助中国赛艇队设计的“综合智能训练辅助系统”是一套基于人工智能的运动生物力学分析模型、戴尔SDP流数据平台以及GPU高性能计算而开发的一套边缘流数据处理和人工智能整体软硬一体化解决方案。

具体而言,戴尔科技技术人员通过在靠近运动员端架设摄像头,精准采集运动员训练时的高频视频数据,再通过基于人工智能的运动生物力学分析模型对视频画面中的每一帧进行姿态检测,向运动员实时反馈训练情况。

比如运动员在训练时大腿是不是伸直了,手臂是不是有拉到最大角度,运动员的划桨速率、呼吸频次、肌肉力度、运动姿态等所有这些信息都会在实时辅助系统中实时同步展现。

当运动员训练时,可以根据屏幕内的信息实时调整训练状态、划桨速率与频次等。系统也会实时分析和判断,纠正运动训练中动作角度、力度,以及稳定性的偏差等等,最终确保运动员训练动作质量达到更优,实现赋能赛艇训练的目的。

赛艇训练数据采集是关键

通常而言AI涉及“数据、算力、算法”三要素,在赋能赛艇运动这件事情上,在算力和算法上都有深耕的戴尔科技团队看来,要构建高精度的运动生物力学模型,关键点在赛艇训练数据的采集上。

李三平介绍,为了构建一套专用于赛艇运动项目的数据集,戴尔科技技术团队更多的时间用在和赛艇教练员的深入沟通上。“从刚开始大家可能各说各话,到能互相理解对方需求,再到了解教练员想看的东西,再落实到代码和技术实现上,最后系统给出的数据是不是能满足教练员的需求等”,这些都需要细致的沟通。

赛艇是一个背向终点的运动项目,在日常训练中特别强调赛艇运动员的技术动作质量。对于赛艇运动员的艇上动作简单拆分两个大的阶段:一个是拉桨,一个是回桨。

拉桨最开始的位置,躯干折叠在一起,手臂伸直,从最前端拉到最远端,然后就开始回桨的阶段。事实上拉桨和回桨的时间不是对等的,有一个推拉时间比,这个比例有一个黄金范围,也就是 通常而言,在黄金范围内的赛艇会速度更快。我们去分析这个推拉桨动作的时候,会发现有很多因素会影响到具体的值,当然也会和运动员的个人条件相关。

据悉,戴尔科技提供的赛艇训练运动生物力学模型采集了运动员身上的25个监测点数据,能从精度上保证对赛艇训练的精准识别和分析。

李三平透露,在2019年的时候,运动员在艇上划的做功是310多瓦,借助赛艇训练“综合智能训练辅助系统”的辅助,一年后2020年的时候这一数值已经提高到了370多瓦。

超低延时 实现不干扰运动员的反馈

作为赛艇运动辅助训练系统,除了要比教练员看得更清楚外,还要做到不干扰运动员训练的“指导”。

在李三平看来,做到对运动员不干扰,有两个条件要满足,第一,系统反馈给运动员的调整指导建议要足够及时。训练中,运动员的动作连续而快速,1秒多就做一个动作。如果我们的系统反馈哪怕延迟半秒,就会出现运动员已经在做下一个动作,而系统给出的纠正姿态建议还是针对上一个动作的,这无疑就是对运动员训练的一种干扰。

另一个方面是,戴尔科技的这套系统反馈给运动员的内容展示,是不是足够清楚明了,不需要运动员花费时间去理解,再去纠正动作。

为了解决上面的两个问题,戴尔科技的这套“综合智能训练辅助系统”将所有的数据采集、模型推理、运动生物力学分析都放在边缘端进行,保证延迟越低越好。

同时,反馈方案也进行了多次迭代,现可分别提供运动员视图和教练员视图。其中运动员视图信息做到最简化,让运动员一眼就能看懂;针对教练员的视图,则会提供运动员训练的全面信息,并支持定制化。

李三平强调,一切努力都是为了更好地服务赛艇运动员有效训练。未来戴尔与国家赛艇队还将在更多领域进行新的科技赋能探索。

由中国赛艇协会、中国皮划艇协会、人体运动表现和健康发展中心(简称“PHD”)与戴尔科技集团共建“大数据与人工智能联合实验室” 今年7月正式揭牌,可以期待的是这个实验室将为科技赋能体育运动带来更多新突破。

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