基于對(duì)足球隊(duì)團(tuán)隊(duì)策略的研究

朱珍珍 孫啟航 張良

摘 要：網(wǎng)絡(luò)科學(xué)是應(yīng)用物理學(xué)和數(shù)學(xué)中最活躍的領(lǐng)域之一，被廣泛應(yīng)用于團(tuán)隊(duì)合作分析，尤其是運(yùn)動(dòng)隊(duì)合作分析。針對(duì)本問題應(yīng)構(gòu)建傳球網(wǎng)絡(luò)，確定團(tuán)隊(duì)合作的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)，并為該隊(duì)提出一些有效的策略。構(gòu)建傳遞網(wǎng)絡(luò)，首先要數(shù)據(jù)處理，可視化時(shí)空數(shù)據(jù)可更好地分析，通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)最頻繁的事件幾乎構(gòu)成了一場(chǎng)足球賽中所有事件的80%。將網(wǎng)絡(luò)中的鏈路標(biāo)準(zhǔn)定義為當(dāng)節(jié)點(diǎn)是參與者時(shí)傳遞的頻率。球員之間傳球越多，鏈接的重量就越大。因從海量數(shù)據(jù)中難以選擇有價(jià)值的指標(biāo)，本文采用PCA進(jìn)行數(shù)據(jù)簡(jiǎn)約。經(jīng)處理后，數(shù)據(jù)中10個(gè)變量減為3個(gè)，保留了81.53%的原始信息，確定三個(gè)主成分作為績(jī)效指標(biāo)，考慮了其實(shí)際意義，發(fā)現(xiàn)其代表團(tuán)隊(duì)合作中的協(xié)調(diào)性、積極性和紀(jì)律性。為了反映團(tuán)隊(duì)工作的結(jié)構(gòu)性、組態(tài)性和動(dòng)態(tài)性，構(gòu)造了BPNN來(lái)預(yù)測(cè)性能指標(biāo)的好處。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)科學(xué);PCA;BPNN

1 團(tuán)隊(duì)協(xié)作策略的模型

時(shí)空傳遞模型的建立：

在數(shù)據(jù)中，足球比賽是由一系列事件描述的，比如決斗、犯規(guī)等。每個(gè)事件都由一個(gè)時(shí)間戳組成。傳球是最常見的比賽項(xiàng)目，幾乎占了足球比賽中所有項(xiàng)目的80%。假設(shè)坐標(biāo)的原點(diǎn)是足球場(chǎng)的左下角，將足球場(chǎng)分成100個(gè)部分。一個(gè)簡(jiǎn)單的通過軌跡網(wǎng)絡(luò)基于時(shí)空數(shù)據(jù)可以繪制如下圖。

構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的第一步是生成鄰接矩陣節(jié)點(diǎn)，它表示一個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)鄰接節(jié)點(diǎn)之間的連接。在為網(wǎng)絡(luò)分析生成鄰接矩陣之前，必須定義連接的特征標(biāo)準(zhǔn)[1]。本研究的連接準(zhǔn)則是每個(gè)球員是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳球構(gòu)成球員之間的連接。每個(gè)進(jìn)攻單位必須產(chǎn)生一個(gè)鄰接矩陣來(lái)識(shí)別球隊(duì)的進(jìn)攻特性。攻擊單位開始的時(shí)候，一個(gè)團(tuán)隊(duì)球員為球隊(duì)恢復(fù)控球權(quán)，并成功地傳給接球和控球的隊(duì)友。每個(gè)進(jìn)攻單位都會(huì)記錄下鄰接矩陣中隊(duì)友之間的傳球情況。我們用傳遞網(wǎng)絡(luò)來(lái)表示一個(gè)球隊(duì)在比賽中的行為，在球員通過網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)是球員和邊代表球員之間的位移。在這種類型的網(wǎng)絡(luò)中，不同的游戲和團(tuán)隊(duì)之間的節(jié)點(diǎn)數(shù)是固定的，而邊的密度和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定了一個(gè)團(tuán)隊(duì)在游戲過程中的傳球策略。

2 基于PCA和BPNN的團(tuán)隊(duì)績(jī)效評(píng)價(jià)模型

2.1 基于PCA的績(jī)效指標(biāo)選擇

為了反映團(tuán)隊(duì)合作是否成功，可選擇許多因素，如比賽類型的多樣性、球員之間的協(xié)調(diào)性等。從數(shù)據(jù)可以看出，因素太多，應(yīng)選有價(jià)值的因素作為績(jī)效指標(biāo)。PCA已被證明可有效地降低數(shù)據(jù)維數(shù)，且保留原始數(shù)據(jù)的大部分信息。對(duì)數(shù)據(jù)集的信息進(jìn)行分析，選取每場(chǎng)比賽中發(fā)生的事件（決斗、犯規(guī)、任意球、傳球、守門員離線、越位、其他人持球、撲救、射門、換人）作為10個(gè)因素，通過SPSS軟件進(jìn)行計(jì)算，通過分析，將10個(gè)因子減到3個(gè)，保留了原始數(shù)據(jù)81.53%的信息。也可用方程（1）表示：

從方程可以看出，主成分對(duì)足球運(yùn)動(dòng)的影響很大，考慮到足球運(yùn)動(dòng)的真正意義，把影響足球運(yùn)動(dòng)的三個(gè)主成分代表團(tuán)隊(duì)合作中的協(xié)調(diào)性、積極性和紀(jì)律性。

2.2 基于BPNN的團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)模型

在本研究中，我們將比賽結(jié)果作為判斷團(tuán)隊(duì)合作是否有效的標(biāo)準(zhǔn)。然后基于BPNN建立結(jié)構(gòu)化、構(gòu)型化和動(dòng)態(tài)化的網(wǎng)絡(luò)模型。根據(jù)以上定義的指標(biāo)，每場(chǎng)比賽中的變量是BPNN的輸入變量，比賽的結(jié)果是輸出響應(yīng)。為了評(píng)估模型的準(zhǔn)確性，采用了公式（2）進(jìn)行計(jì)算：

在BPNN中，隱層設(shè)置為12個(gè)，訓(xùn)練數(shù)據(jù)為30個(gè)，測(cè)試數(shù)據(jù)為8個(gè)。假設(shè)1為“贏”，-1為“敗”，0為“平”，用MATLAB軟件進(jìn)行仿真。

結(jié)果表明，所建立的模型具有較高的精度。基于BPNN的團(tuán)隊(duì)合作模型在該足球隊(duì)的應(yīng)用中具有可靠性和實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]Takit.，&Hasegawa，J.I.（2000年6月）.團(tuán)隊(duì)游戲優(yōu)勢(shì)區(qū)域可視化及其在團(tuán)隊(duì)分析中的應(yīng)用.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)志，2000：227-235.

[2]Shin，R.r.（2010）.PCA花生脂肪酸組成的化學(xué)計(jì)量學(xué)研究食物化學(xué)，119（3）：1262-1270.

作者簡(jiǎn)介：朱珍珍（1998-），女，河南駐馬店人，現(xiàn)于山東科技大學(xué)攻讀學(xué)士學(xué)位，目前主要從事于信息管理與信息系統(tǒng)相關(guān)的專業(yè)研究。