智能化體能訓(xùn)練應(yīng)用技術(shù)與問題分析

秦興華

（包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 內(nèi)蒙古 包頭 014010）

引言

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

1、體能訓(xùn)練發(fā)展的情況

1.1、國外體能訓(xùn)練的發(fā)展情況

根據(jù)相關(guān)調(diào)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(xué)性強(qiáng)的、較為完善的體能訓(xùn)練理論體系。縱觀美國的發(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(xùn)練，美國的人民也非常影響政府加強(qiáng)體能訓(xùn)練的號召，從非常小的孩子就開始進(jìn)行關(guān)于體能的諸多訓(xùn)練。在美國的學(xué)校，無論是初中還是大學(xué)的校園都有設(shè)置專門的運動俱樂部，專門對美國學(xué)生進(jìn)行體能培訓(xùn)，美國的全民運動風(fēng)氣為體育競技活動打下了良好的基礎(chǔ)。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(fēng)氣影響，根據(jù)自己國家的實際情況監(jiān)理體能訓(xùn)練相關(guān)活動，促進(jìn)自己國家足球、籃球、體操等運動技能的培訓(xùn)。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(shù)的研究，加強(qiáng)智能技術(shù)在體能訓(xùn)練中的具體應(yīng)用。

1.2、國內(nèi)體能訓(xùn)練概況

我國國內(nèi)的體能訓(xùn)練和其他發(fā)達(dá)國家相比，起步晚而且也沒有形成完整的體能訓(xùn)練體系。例如，我國缺少進(jìn)行體能訓(xùn)練的專業(yè)教練以及體能訓(xùn)練的方法也不夠科學(xué)，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，我國體能訓(xùn)練的戰(zhàn)略定位不夠準(zhǔn)確。我國非常重視體育競技項目的訓(xùn)練，并且在部分領(lǐng)域具有自身的優(yōu)勢，但是這些領(lǐng)域?qū)儆谛”姷念愋停朐谑澜珞w育競技活動中取得優(yōu)勝，單純的體能訓(xùn)練是不足夠的，我們還需要專注研究具體的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)，可以通過學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家優(yōu)秀的體能訓(xùn)練經(jīng)驗，并且結(jié)合我國體能發(fā)展的實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，正確引導(dǎo)我國的體能訓(xùn)練形成較為完善的訓(xùn)練體系，完成與國際體能訓(xùn)練的接軌，從而改變我國的體育發(fā)展結(jié)構(gòu)，促進(jìn)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(xùn)練的教練人才，導(dǎo)致很多訓(xùn)練項目的教練從事了非本專業(yè)的訓(xùn)練活動，其中的大部分教練還是從健身教練轉(zhuǎn)型而來，這造成了我國體能訓(xùn)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(jìn)行體能訓(xùn)練，只能針對身體素質(zhì)和體能進(jìn)行相關(guān)的訓(xùn)練，沒有辦法幫助運動員提高相對應(yīng)的技術(shù)能力，這種非本專業(yè)的教練進(jìn)行體能訓(xùn)練會嚴(yán)重阻礙我國專項體能訓(xùn)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(jìn)行改進(jìn)和完善。我國的體能訓(xùn)練制度與其他發(fā)達(dá)國家相比還不夠成熟，國家也沒有相關(guān)的政策和制度鼓勵體能訓(xùn)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(jìn)行我國體能訓(xùn)練的教學(xué)，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(xùn)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(xùn)練方式比較落后。體能訓(xùn)練的方式是決定訓(xùn)練成果的關(guān)鍵因素。科學(xué)有效的訓(xùn)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(xué)的訓(xùn)練方式進(jìn)行指導(dǎo)，即使花費再多的時間，運動員體能訓(xùn)練的結(jié)果也是難以達(dá)到預(yù)期效果的。目前，我國體能訓(xùn)練的方式還是采用傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式，這也導(dǎo)致了我國體能訓(xùn)練一直處于停滯不前的狀態(tài)，與其他發(fā)達(dá)國家相比要落后的多。在充分認(rèn)識到體能訓(xùn)練方式的重要性之后，我們應(yīng)該加強(qiáng)從各個角度，全方面地優(yōu)化體能訓(xùn)練的方式，例如，動作指導(dǎo)、角度、力度的把控、運動負(fù)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(xùn)練器材的研發(fā)能力不足。最近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的提高，在信息技術(shù)發(fā)展的影響下，國家花費大量的金錢和精力在體能訓(xùn)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(dāng)前我們需要結(jié)合信息技術(shù)創(chuàng)新體能訓(xùn)練的理念，優(yōu)化體能訓(xùn)練的技術(shù)，將智能化技術(shù)和體能訓(xùn)練的器材研發(fā)相融合，提高我國體能訓(xùn)練的質(zhì)量。

2、智能化體能訓(xùn)練應(yīng)用核心技術(shù)分析

2.1、智能識別技術(shù)

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

其次是語音識別技術(shù)，這種技術(shù)不需要人和機(jī)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(yīng)的信息，能夠?qū)⒙曇艮D(zhuǎn)化成為計算機(jī)命令，然后通過計算機(jī)進(jìn)行操作。語音識別技術(shù)當(dāng)前也主要應(yīng)用在體能訓(xùn)練相關(guān)動作的學(xué)習(xí)，以及針對體能訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行評估的領(lǐng)域；

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

2.2、智能捕捉與交互技術(shù)

首先，是人體動作捕捉技術(shù)，主要是通過計算機(jī)技術(shù)對于運動員運動的關(guān)鍵部位進(jìn)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(jī)技術(shù)將這些相關(guān)信息數(shù)據(jù)化，并且進(jìn)行系統(tǒng)的分析，從而準(zhǔn)確地評價運動員動作是否標(biāo)準(zhǔn)，是否存在相關(guān)風(fēng)險等；

其次，是人機(jī)交互技術(shù)，這種技術(shù)不僅包括以往的互換技術(shù)、圖形交互技術(shù)，還包括語音交互、情感交互、體感交互及腦機(jī)交互等技術(shù)。人機(jī)交互技術(shù)目前在體能訓(xùn)練領(lǐng)域的應(yīng)用范圍最為廣泛，其最大的優(yōu)點是可以不通過控制器進(jìn)行操作，直接通過肢體動作與周邊數(shù)字設(shè)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(shù)。這種技術(shù)主要是通過計算機(jī)技術(shù)在三維空間內(nèi)建立一個人體數(shù)學(xué)模型，通過對數(shù)學(xué)模型的訓(xùn)練可以計算出訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)范圍，然后再運用到運動員實際的體能訓(xùn)練中。

2.3、智能傳感技術(shù)

首先，是體感傳感技術(shù)。這種技術(shù)主要是利用計算機(jī)技術(shù)創(chuàng)造一個關(guān)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(jìn)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(shù)主要可以和運動器材相結(jié)合，應(yīng)用于體能訓(xùn)練領(lǐng)域；

其次，是紅外傳感器技術(shù)，這種技術(shù)主要是通過對紅外線輻射的感應(yīng)，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(diào)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(shù)可比人肉眼測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的多。

2.4、可穿戴技術(shù)

可穿戴技術(shù)主要是利用計算機(jī)技術(shù)建立傳感器，將人類的具體感知通過傳感器傳送到手機(jī)、電子手表等設(shè)備上，然后再通計算機(jī)技術(shù)對于收集而來的人體各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)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(shù)在體能訓(xùn)練領(lǐng)域應(yīng)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(xué)習(xí)技術(shù)

首先，是知識和數(shù)據(jù)智能處理技術(shù)。體能訓(xùn)練涉及的相關(guān)知識專業(yè)性強(qiáng)，需要專業(yè)的人才進(jìn)行相關(guān)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(xué)習(xí)技術(shù)對不同的專業(yè)知識進(jìn)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(guān)于體能訓(xùn)練的知識數(shù)據(jù)庫，再利用計算機(jī)技術(shù)對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行機(jī)器推理或模糊推理等操作，進(jìn)而得到基于知識的推理結(jié)果；

其次，是數(shù)據(jù)挖掘與學(xué)習(xí)技術(shù)。體能訓(xùn)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(shù)的普及，各種潛在的、大量的信息數(shù)據(jù)都存在網(wǎng)絡(luò)世界中，我們可以利用計算機(jī)技術(shù)對于這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深度的挖掘，從中獲取有效的信息數(shù)據(jù)。機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能技術(shù)的一部分，主要是利用計算機(jī)技術(shù)模擬人的學(xué)習(xí)以及活動，從而實現(xiàn)對體能訓(xùn)練眾多數(shù)據(jù)的分析、挖掘和有效利用。

2.6、智能機(jī)器人技術(shù)

智能機(jī)器人技術(shù)是通過計算機(jī)技術(shù)來完成對人類的模擬。目前我國的智能機(jī)器人具有適應(yīng)力強(qiáng)、學(xué)習(xí)知識快等特點，智能機(jī)器人在進(jìn)行相關(guān)工作的操作時要比人類更加精準(zhǔn)、穩(wěn)定。目前智能機(jī)器人技術(shù)可以應(yīng)用在我國體能訓(xùn)練的智能化領(lǐng)域，也就是利用智能化技術(shù)創(chuàng)造出訓(xùn)練機(jī)器人以及體能體檢機(jī)器人，促進(jìn)我國體育事業(yè)的發(fā)展。

2.7、AR/VR 技術(shù)

VR技術(shù)也稱為虛擬現(xiàn)實技術(shù)，主要是利用計算機(jī)技術(shù)創(chuàng)設(shè)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(shù)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(shù)也稱為增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)，這種技術(shù)是在VR技術(shù)基礎(chǔ)衍生而來的，主要是利用計算機(jī)技術(shù)加強(qiáng)人民對于周圍環(huán)境的感知能力。這兩種技術(shù)在體能訓(xùn)練的具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在運動與學(xué)習(xí)體育相關(guān)知識，以及進(jìn)行體能動作訓(xùn)練的學(xué)習(xí)方面。

3、智能化體能訓(xùn)練技術(shù)應(yīng)用問題及挑戰(zhàn)

最近幾年，我國人工智能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，尤其是在體能訓(xùn)練的具體應(yīng)用不斷加強(qiáng)，具體表現(xiàn)在國內(nèi)智能體育館的建設(shè)、體能設(shè)備的更新，以及一些穿戴設(shè)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(jìn)行改進(jìn)和完善。

3.1、信息數(shù)據(jù)質(zhì)量低，利用率低

智能化技術(shù)的核心是利用計算機(jī)技術(shù)完成機(jī)器的學(xué)習(xí)，那么對于大量的信息數(shù)據(jù)處理是基本技術(shù)。但是，目前我國關(guān)于體能訓(xùn)練的數(shù)據(jù)存在質(zhì)量低下的問題，難以達(dá)到人工智能技術(shù)的要求，運動員也無法依靠這些數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。造成上述問題的原因主要有兩點：第一，我國體能訓(xùn)練的數(shù)據(jù)沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，目前國內(nèi)體能訓(xùn)練的數(shù)據(jù)都來自于日常的訓(xùn)練、考核以及相關(guān)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(biāo)準(zhǔn)也有明顯的區(qū)別；第二，我國目前的體能訓(xùn)練相關(guān)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(jìn)這一問題，我們可以利用計算機(jī)技術(shù)建立一個大型的、可以共享的體能訓(xùn)練數(shù)據(jù)平臺，將各種體能訓(xùn)練相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一儲存、統(tǒng)一管理，并且在此基礎(chǔ)上建立每個運動員各自的信息數(shù)據(jù)，方便日常活動、訓(xùn)練數(shù)據(jù)的儲存和分析。

3.2、加強(qiáng)體能訓(xùn)練領(lǐng)域智能化技術(shù)的發(fā)展

我國現(xiàn)在的智能化技術(shù)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(shù)方面有所成就，但是針對于邏輯推理、動態(tài)學(xué)習(xí)以及人類溝通等方面仍然存在技術(shù)問題，從這些方面來看，智能化技術(shù)還存在著很大的發(fā)展空間，仍然有很多未知的領(lǐng)域需要人們深入探索、研究。除此之外，體能訓(xùn)練本身就是對人體機(jī)能以及各方面素質(zhì)的研究，通過相關(guān)研究探索出人體機(jī)能的各種規(guī)律，從而為我國培養(yǎng)出更多身強(qiáng)體魄、具有超強(qiáng)毅力的建設(shè)型人才。

3.3、應(yīng)用單一化，與實際需求結(jié)合不夠

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

3.4、人才失衡化，成發(fā)展短板

智能化技術(shù)的快速發(fā)展，導(dǎo)致我國經(jīng)濟(jì)市場的各個企業(yè)對于掌握智能技術(shù)的人才需求量增加，從而造成了智能技術(shù)行業(yè)的規(guī)模大幅度擴(kuò)張的情況，進(jìn)一步導(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)市場各方面人才比重失衡的情況。體能訓(xùn)練中的人工智能領(lǐng)域?qū)儆谝粋€創(chuàng)新型領(lǐng)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(shù)專家以及體能教練等人才的相互配合。正是因為我國相關(guān)人才的短缺，造成了體能訓(xùn)練創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展緩慢。再者，因為體能訓(xùn)練的智能化技術(shù)領(lǐng)域是多學(xué)科之間相互交叉，導(dǎo)致體能訓(xùn)練的人才培養(yǎng)體系難以建立，缺乏核心技術(shù)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(xué)科專業(yè)，為體能訓(xùn)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(shù)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(hù)的平衡關(guān)系，需要國家有關(guān)部門出臺相應(yīng)的隱私保護(hù)政策來對利用信息數(shù)據(jù)的相關(guān)行為進(jìn)行規(guī)范。同時也要加強(qiáng)對于智能化技術(shù)的管理，尤其是一些技術(shù)扎堆應(yīng)用的領(lǐng)域，要嚴(yán)格控制這些領(lǐng)域中產(chǎn)品的安全以及質(zhì)量。國家有關(guān)部門還可以制定相關(guān)政策鼓勵體能訓(xùn)練技術(shù)的研發(fā)、轉(zhuǎn)化以及推廣，成立專門的體能訓(xùn)練研發(fā)機(jī)構(gòu)，促進(jìn)我國體育事業(yè)的發(fā)展。

4、結(jié)束語

體能訓(xùn)練不是單獨一項運動的訓(xùn)練，而是一個系統(tǒng)的、完整的訓(xùn)練工程。主要是通過對人們的體能進(jìn)行訓(xùn)練，從而為我國體育事業(yè)的發(fā)展提供高素質(zhì)的運動人才。要想完善我國體能訓(xùn)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(xué)、物理學(xué)以及信息科學(xué)方面的專業(yè)知識，從各個角度對我國的體能訓(xùn)練展開全方位的探索和分析，盡可能地將我國地體能訓(xùn)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(guān)部門多舉辦一些國際性質(zhì)的體育專家以及學(xué)者的研討會，通過學(xué)習(xí)外國先進(jìn)的體能訓(xùn)練經(jīng)驗來豐富自身的體能訓(xùn)練體系；另一個方面，我國可以通過先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新體能訓(xùn)練的設(shè)備，可以加大投資多建立一些針對體能訓(xùn)練的體育館。主要目的是提高我國全民的身體素質(zhì)、體育技能，盡早將我國建設(shè)成為體育強(qiáng)國。