體育訓練中人工智能技術的運用研究

謝媛媛

(揚州市職業大學 江蘇揚州 225009)

21 世紀是一個科技時代，人工智能技術已廣泛運用于人們的日常生活中，分布于各個領域中，如醫療健康領域、體育運動領域等。在我國體育事業發展過程中，人工智能技術的應用具有重要價值，其推動了體育智能產業的發展，同時也滿足了現代體育教育的要求，淘汰了傳統的體育課堂，讓智能化科技走進了體育訓練中，促進了體育訓練水平的提升。人工智能技術在體育訓練中的運用，能夠創新體育訓練方式，并獲取相關的訓練數據，對其進行科學分析，以便于掌握實際訓練情況，這可為教練調整訓練方案提供參考數據，保障體育訓練效果，推動體育訓練的長遠發展。

1 體育訓練中應用人工智能技術的重要作用

體育訓練中應用人工智能技術十分重要，主要體現在以下幾個方面。一是有利于提高運動員的身體素質，改善其運動表現。通過人工智能技術可以全面采集運動員在訓練過程中的各項數據，并掌握運動員的健康數據，開展實時監測工作，有利于全面了解運動員的實際情況，予以其科學的技術指導，盡量降低運動員在訓練過程中的受傷概率，大大提升了訓練效果。二是人工智能技術的運用，在一定程度上豐富了體育訓練形式，促進了體育訓練的智能化發展，改變了傳統的體育訓練模式和思想，有利于拓展運動員獲取知識技能的渠道。人工智能技術可以起到良好的訓練輔助作用，可幫助運動員和教練合理安排訓練時間，制訂完善的訓練計劃，達成體育訓練任務目標［1］。

2 體育訓練中人工智能技術的實際運用

2.1 人工智能技術在垂直跳訓練中的運用

垂直跳是體育訓練中的一個項目，在該訓練中使用人工智能技術，可以采集運動員的測試成績數據，將其數據和標準垂直跳數據進行對比，便能夠清楚了解運動員垂直跳的實際能力，通過科學分析，以便于找出其中的不足和問題。垂直跳模式分類數據庫是一種綜合分類框架，能夠有效對運動員的測試成績進行分類，其以肢體動物生物力學資料為依據，對運動員的單腿站立測試成績、雙腿站立測試成績進行判斷，以了解運動員關節、肌肉的生物力學數據［2］。在三維運動學、肌電圖特征的支持下，這些數據能夠完全呈現出來，然后通過驅動神經計算框架，來輔助評估運動員的垂直跳訓練情況，以便于教練根據所采集到的數據，制訂相應的訓練方案，提升運動員垂直跳的水平。

2.2 人工智能技術在籃球和網球訓練中的運用

傳統的籃球訓練中，教練需要充分了解各運動員的訓練數據，并對其進行科學分析，這些數據大多需要人工記錄、收集、儲存和處理，會花費教練員的大量時間和精力，而且數據的準確性也不能得到保證。人工智能技術的引入則能夠解決籃球訓練數據采集和分析中存在的問題。比如，在對籃球運動員進行折返跑等體能測試時，可運用人工智能技術來獲取運動員的各項身體參數，掌握其訓練過程中的實際身體情況，然后將這些數據和比賽中的數據進行對比，通過科學的智能計算，從而不斷地挖掘運動員的身體潛能。當前，在籃球訓練中已經開始使用籃球機器人來進行輔助訓練，其原理是在機器人程序中輸入計算得出的投籃距離參數、速度參數、弧度參數，然后在運動員進行投籃訓練的時候，利用機器人來對其動作能力、模式進行科學評價，其能夠在一定程度上降低運動員的受傷概率，提升運動員的投籃能力［3］。籃球機器人由多個部分組成，包括了感知、決策、運動控制等系統，并且各個系統之間具有一定的聯系，可對運動員進行科學指導，監測其在訓練過程中的身體健康指標，全面了解運動員的訓練情況，為后續訓練計劃的制訂提供可靠保障。

網球訓練中運動員容易出現骨骼、肌帶、肌腱和肌肉損傷等問題，通過引入人工智能技術，能夠全面監控運動員的身體動作情況。縱觀當下，人工智能技術應用于網球訓練中已成為未來發展方向，尤其是在網球專項運動技術動作分析中，人工智能技術起到了較好的輔助作用，可根據網球運動目的來安排技術動作，確定好每一個訓練項目的目標，然后據此來創建訓練模型。模型中的參數，可以優秀網球運動員的技術動作參數為基礎。可利用人工神經網絡進行計算，每一種特定輸出函數對應一個節點，節點和節點之間相連部分表明了連接信號的加權值，通過網絡方式來進行輸出，輸出函數不同，所得到的權重值也有所不同。在網球訓練中運用人工神經網絡，能夠全面記錄運動員的訓練數據，并對運動員的動作情況進行科學分析［4］。

2.3 人工智能技術在滑雪訓練中的運用

滑雪運動中，運動員最容易受傷的部位是下肢，訓練過程中轉彎技術的學習難度較大，易出現人員受傷情況。在滑雪訓練中，引入滑雪機器人系統，則能夠在一定程度上降低運動員轉彎訓練的難度，予以滑雪運動員良好的輔助，使之快速掌握轉彎技巧，完成訓練目標，并保護好自己的下肢，降低受傷概率。滑雪機器人設計模擬了運動員滑雪轉彎時腿關節的活動，機器人的每一條腿都設計了6 個活動關節，盡量和運動員保持一致。滑雪機器人需要在人工草皮上進行演練，利用程序來控制機器人的動作，以便于對下肢關節之間的關系進行分析和研究，了解滑雪過程中運動員的實際情況，幫助運動員在轉彎中找到平衡狀態，提高滑雪訓練安全系數［5］。

2.4 人工智能技術在動力學中的運用

體育訓練中動力學是一個重要組成部分，其能夠幫助教練獲取運動員的動態數據，可對運動員的訓練動作進行90°切割和分離，為教練制訂體育訓練計劃奠定扎實基礎。在實際訓練過程中，可利用人工智能技術處理動力學問題。其原理在于使用前饋神經網絡來對運動員各關節之間的接合力矩進行預測，并預估地面反作用力，記錄好運動員訓練過程中的關節角度、運動軌跡。在運動員訓練過程中，可輸入關節角度等參數進行相關預測，同時還可以利用慣性傳感器輔助運動員制訂完善的體育訓練方案［6］。

3 體育訓練中人工智能技術運用存在的問題

體育訓練中人工智能技術運用還存在著一定的問題，主要體現在以下幾個方面。

一是體育教育功能異化問題。體育訓練對于運動員來說，是提升自身競賽技能的重要手段，而對于普通人來說，則是為了鍛煉身體，促進全身心發展，形成終身體育意識。人工智能技術在體育訓練中的運用，能夠基于被訓練人員畫像來制定和推送適宜內容。但部分體育訓練中，由于對算法的依賴程度過高，導致體育教育功能異化，與最終目標背道而馳。這是因為算法雖然能夠通過對被訓練者的喜好、訓練情況來推送重要信息，予以指導，但這會在一定程度上限制體育訓練思維，不利于開展個性教育，忽視了被訓練者的選擇權。而且在體育訓練中，人工智能技術的應用還依賴于教練，其開發需要由專家來完成，但實際上很多時候都只是由人工智能技術人員負責，不利于真正發揮出人工智能技術在體育訓練中的功能，弱化了體育訓練中人員的主觀能動性［7］。

二是體育訓練觀念存在滯后性。體育教育在人工智能技術發展過程中，已經有了新的改革方向，但部分教練仍持有傳統訓練觀念，不能接受新的思想，導致其在訓練過程中并未有效融入人工智能技術，這在一定程度上影響了體育訓練效果。不同的體育教練，對人工智能技術的了解程度有所不同，對新興體育訓練觀念的接受程度也存在差異，這就導致人工智能技術在體育訓練中還未達成普遍性。尤其是一些年齡偏大的體育教練并不愿意嘗試人工智能技術，依然堅持傳統教育觀念，而一些年輕的體育教練愿意使用新技術，但是在經驗上又有所不足，因此，在人工智能技術的使用上存在問題，沒能與體育訓練進行有效融合。

三是技術上還存在著一些問題。人工智能技術的發展，在一定程度上推動了體育教育數據的開發，但是過度依賴技術會形成倫理問題，涉及數據隱私安全。從技術上來說，人工智能技術存在不公平性，該技術容易在被訓練者不知情的情況下記錄其相關隱私信息，存在泄漏風險，同時一些算法設計也容易受開發人員的主觀影響，因此，人工智能技術在當前的運用上還存在著一定的技術限制［8］。

四是體育訓練中運用人工智能技術缺乏一定的保障機制。人工智能技術可予以體育訓練精準化指導，但是由于我國體育教育仍然處于發展階段，未能健全保障機制，改革創新工作還需要進一步落實，在政策、資金方面都有所欠缺。目前，人工智能技術在體育訓練中的推廣還有待進一步加強，人工智能技術水平還有待提升。

4 人工智能技術有效運用于體育訓練中的措施

4.1 強化精準推送，提升技能水平

在體育訓練過程中運用人工智能技術，需要充分發揮體育運動員的主觀能動性，不可過于依賴于人工智能技術，把控好人員、技術在體育訓練中的占比。人工智能技術只是開展體育訓練的工具，教練要根據運動員的實際情況來靈活運用人工智能技術，用于輔助訓練活動的開展，以便于完善體育訓練內容，彌補人工智能技術在情感投入方面的缺陷。要注意的是，教練要正確認識人工智能技術的運用，要結合實際情況來優化體育訓練方案，調整教學內容。同時，還要將人工智能技術與體育訓練中的其他教學技術進行有效融合，精準把控運動員的體育訓練細節。人工智能技術可幫助教練全面采集運動員的訓練數據，并作出科學分析，方便教練進行備課［9］。學生同樣也要靈活運用人工智能技術，根據自己的運動成績來獲取適宜的訓練建議，合理安排自己的訓練計劃。

除此之外，還要提升技能水平，創新訓練思維。體育訓練中教練要具有較高的專業性，轉變傳統的訓練理念，需激發運動員對體育運動的熱情，培養其訓練積極性。為充分發揮人工智能技術作用，則應當加強對體育教練的培育，夯實教練的人工智能知識基礎，創新訓練思維。同時，還應當注重資源共享，充分利用人工智能技術來提升運動員的訓練熱情，鼓勵運動員合理安排自己的訓練時間，予以其科學指導。加強運動員和教練之間的交流和互動，以便于全面了解自身的實際問題，并加以解決。

4.2 重視人工干預，完善保障機制

在體育訓練中運用人工智能技術，要關注于技術方面隱藏的倫理問題，需要進一步完善相關法律法規，規范和約束人工智能技術的運用，應當重視人工干預，在一定程度上限制技術開發，以免削弱人工智能技術的體育教育作用。基于此，應當從兩方面著手：一是要建立健全的法律法規，重視對體育教練和運動員利益的維護，對于訓練數據隱私要予以保護，所有的數據采集都要在學生知情和同意的前提下開展，必須做好信息保密工作［10］；二是要發揮人工智能技術中的協同管理作用，合理劃分相關人員的工作職責，以便于降低體育訓練中人工智能技術帶來的風險，有效應用相關技術工具，精確化管理各項數據，在程序編寫方面要客觀，從始至終都要認清人工智能技術的地位，需將其作為服務體育訓練的工具。

另外，還要進一步完善保障機制，為人工智能技術在體育訓練中的運用提供重要保障。發展初級階段，各方應當聯合參與，從多方面出發，以發揮人工智能技術在體育訓練中的作用，創新體育訓練。政府應當針對當前體育教育發展的實際情況，制定具有可行性的政策方針，為體育訓練中人工智能技術的應用提供重要的政策保障，創造應用環境，需予以一定的資金支持。同時，企業、高校等單位也要注重人才培養，將人工智能技術和體育訓練進行有效融合，為運動員提供有效的訓練意見和指導。為有效監測體育訓練數據，還要統一數據標準，做好采集、分析工作，以便于有效整合相關數據，為體育訓練方案的制訂提供可靠的參考依據。

5 體育訓練中人工智能技術的發展前景

體育訓練中人工智能技術的發展前景，主要體現在以下幾個方面。

一是在未來體育訓練中多媒體計算機技術的應用水平將逐步提升，取得更好的應用效果，成為體育訓練發展中的重要技術方向。多媒體計算機技術有利于獲取和編輯不同類型的信息，并對其進行處理、儲存和展示。基于人工智能技術可展開多媒體計算機輔助教學，實際體育訓練中可直接利用多媒體計算機技術來進行模型建設，包括立體模型、平面模型，有利于實現訓練雙方的交互性，這能夠予以體育運動員更多刺激，為其營造良好的訓練環境，拓展體育運動員的知識視野，開發其智力，從而推動體育運動員的全面發展和個性化發展［11］。在體育訓練技術應用中，多媒體計算機技術是重要的組成部分，有著較高的現實作用。

二是人工智能系統中專家系統是關鍵分支，其是體育訓練人工智能技術未來發展的重要方向，能夠引導人工智能技術從理論走向實踐。隨著專家系統研究愈發成熟，其在體育訓練中的應用將會起到更好的效果。專家系統運用原理在于將體育專家知識引入體育訓練中，并設計專門的計算機智能程序系統，整合體育訓練知識和經驗資源，以便于在實際訓練中遇到問題可直接采用專家方式解決，提高體育訓練專家能力。對于體育訓練中的人工智能技術來說，專家系統屬于重要突破領域，可幫助體育運動員進一步了解人工智能技術，使之在科學的訓練中提高自身體育成績，建立健全的體育知識體系。

三是虛擬現實技術在體育訓練中的應用將越來越成熟。這是一種計算機系統仿真技術，涉及多媒體技術、人工智能技術等多項技術，其運用可加深體育運動員對體育知識的認知，為其創設虛擬環境，增強其感官體驗，引導其樹立良好的體育訓練精神，有利于發揮體育運動員的想象力［12］。在未來，體育訓練中的虛擬現實技術應用將更為廣泛，其能夠創建體育運動處方網站，全面把控體育訓練的實際情況。同時，還可以使用三維空間來創設人體運動模型，讓體育運動員和機器人共同訓練。虛擬現實技術下的仿真現實世界，有利于提高體育運動員的訓練效率。

6 結語

總而言之，在體育訓練過程中應當充分發揮人工智能技術的作用，教練要轉變傳統的體育訓練思想，靈活運用人工智能技術，但同時也不可過于依賴數據，不可忽視人員主觀能動性，可通過數據監測來全面了解運動員的實際情況，并不斷地優化體育訓練計劃。