体育训练中人工智能技术的运用研究

2023-04-17谢媛媛

当代体育科技 2023年34期

谢媛媛

(扬州市职业大学江苏扬州 225009)

21 世纪是一个科技时代，人工智能技术已广泛运用于人们的日常生活中，分布于各个领域中，如医疗健康领域、体育运动领域等。在我国体育事业发展过程中，人工智能技术的应用具有重要价值，其推动了体育智能产业的发展，同时也满足了现代体育教育的要求，淘汰了传统的体育课堂，让智能化科技走进了体育训练中，促进了体育训练水平的提升。人工智能技术在体育训练中的运用，能够创新体育训练方式，并获取相关的训练数据，对其进行科学分析，以便于掌握实际训练情况，这可为教练调整训练方案提供参考数据，保障体育训练效果，推动体育训练的长远发展。

1 体育训练中应用人工智能技术的重要作用

体育训练中应用人工智能技术十分重要，主要体现在以下几个方面。一是有利于提高运动员的身体素质，改善其运动表现。通过人工智能技术可以全面采集运动员在训练过程中的各项数据，并掌握运动员的健康数据，开展实时监测工作，有利于全面了解运动员的实际情况，予以其科学的技术指导，尽量降低运动员在训练过程中的受伤概率，大大提升了训练效果。二是人工智能技术的运用，在一定程度上丰富了体育训练形式，促进了体育训练的智能化发展，改变了传统的体育训练模式和思想，有利于拓展运动员获取知识技能的渠道。人工智能技术可以起到良好的训练辅助作用，可帮助运动员和教练合理安排训练时间，制订完善的训练计划，达成体育训练任务目标［1］。

2 体育训练中人工智能技术的实际运用

2.1 人工智能技术在垂直跳训练中的运用

垂直跳是体育训练中的一个项目，在该训练中使用人工智能技术，可以采集运动员的测试成绩数据，将其数据和标准垂直跳数据进行对比，便能够清楚了解运动员垂直跳的实际能力，通过科学分析，以便于找出其中的不足和问题。垂直跳模式分类数据库是一种综合分类框架，能够有效对运动员的测试成绩进行分类，其以肢体动物生物力学资料为依据，对运动员的单腿站立测试成绩、双腿站立测试成绩进行判断，以了解运动员关节、肌肉的生物力学数据［2］。在三维运动学、肌电图特征的支持下，这些数据能够完全呈现出来，然后通过驱动神经计算框架，来辅助评估运动员的垂直跳训练情况，以便于教练根据所采集到的数据，制订相应的训练方案，提升运动员垂直跳的水平。

2.2 人工智能技术在篮球和网球训练中的运用

传统的篮球训练中，教练需要充分了解各运动员的训练数据，并对其进行科学分析，这些数据大多需要人工记录、收集、储存和处理，会花费教练员的大量时间和精力，而且数据的准确性也不能得到保证。人工智能技术的引入则能够解决篮球训练数据采集和分析中存在的问题。比如，在对篮球运动员进行折返跑等体能测试时，可运用人工智能技术来获取运动员的各项身体参数，掌握其训练过程中的实际身体情况，然后将这些数据和比赛中的数据进行对比，通过科学的智能计算，从而不断地挖掘运动员的身体潜能。当前，在篮球训练中已经开始使用篮球机器人来进行辅助训练，其原理是在机器人程序中输入计算得出的投篮距离参数、速度参数、弧度参数，然后在运动员进行投篮训练的时候，利用机器人来对其动作能力、模式进行科学评价，其能够在一定程度上降低运动员的受伤概率，提升运动员的投篮能力［3］。篮球机器人由多个部分组成，包括了感知、决策、运动控制等系统，并且各个系统之间具有一定的联系，可对运动员进行科学指导，监测其在训练过程中的身体健康指标，全面了解运动员的训练情况，为后续训练计划的制订提供可靠保障。

网球训练中运动员容易出现骨骼、肌带、肌腱和肌肉损伤等问题，通过引入人工智能技术，能够全面监控运动员的身体动作情况。纵观当下，人工智能技术应用于网球训练中已成为未来发展方向，尤其是在网球专项运动技术动作分析中，人工智能技术起到了较好的辅助作用，可根据网球运动目的来安排技术动作，确定好每一个训练项目的目标，然后据此来创建训练模型。模型中的参数，可以优秀网球运动员的技术动作参数为基础。可利用人工神经网络进行计算，每一种特定输出函数对应一个节点，节点和节点之间相连部分表明了连接信号的加权值，通过网络方式来进行输出，输出函数不同，所得到的权重值也有所不同。在网球训练中运用人工神经网络，能够全面记录运动员的训练数据，并对运动员的动作情况进行科学分析［4］。

2.3 人工智能技术在滑雪训练中的运用

滑雪运动中，运动员最容易受伤的部位是下肢，训练过程中转弯技术的学习难度较大，易出现人员受伤情况。在滑雪训练中，引入滑雪机器人系统，则能够在一定程度上降低运动员转弯训练的难度，予以滑雪运动员良好的辅助，使之快速掌握转弯技巧，完成训练目标，并保护好自己的下肢，降低受伤概率。滑雪机器人设计模拟了运动员滑雪转弯时腿关节的活动，机器人的每一条腿都设计了6 个活动关节，尽量和运动员保持一致。滑雪机器人需要在人工草皮上进行演练，利用程序来控制机器人的动作，以便于对下肢关节之间的关系进行分析和研究，了解滑雪过程中运动员的实际情况，帮助运动员在转弯中找到平衡状态，提高滑雪训练安全系数［5］。

2.4 人工智能技术在动力学中的运用

体育训练中动力学是一个重要组成部分，其能够帮助教练获取运动员的动态数据，可对运动员的训练动作进行90°切割和分离，为教练制订体育训练计划奠定扎实基础。在实际训练过程中，可利用人工智能技术处理动力学问题。其原理在于使用前馈神经网络来对运动员各关节之间的接合力矩进行预测，并预估地面反作用力，记录好运动员训练过程中的关节角度、运动轨迹。在运动员训练过程中，可输入关节角度等参数进行相关预测，同时还可以利用惯性传感器辅助运动员制订完善的体育训练方案［6］。

3 体育训练中人工智能技术运用存在的问题

体育训练中人工智能技术运用还存在着一定的问题，主要体现在以下几个方面。

一是体育教育功能异化问题。体育训练对于运动员来说，是提升自身竞赛技能的重要手段，而对于普通人来说，则是为了锻炼身体，促进全身心发展，形成终身体育意识。人工智能技术在体育训练中的运用，能够基于被训练人员画像来制定和推送适宜内容。但部分体育训练中，由于对算法的依赖程度过高，导致体育教育功能异化，与最终目标背道而驰。这是因为算法虽然能够通过对被训练者的喜好、训练情况来推送重要信息，予以指导，但这会在一定程度上限制体育训练思维，不利于开展个性教育，忽视了被训练者的选择权。而且在体育训练中，人工智能技术的应用还依赖于教练，其开发需要由专家来完成，但实际上很多时候都只是由人工智能技术人员负责，不利于真正发挥出人工智能技术在体育训练中的功能，弱化了体育训练中人员的主观能动性［7］。

二是体育训练观念存在滞后性。体育教育在人工智能技术发展过程中，已经有了新的改革方向，但部分教练仍持有传统训练观念，不能接受新的思想，导致其在训练过程中并未有效融入人工智能技术，这在一定程度上影响了体育训练效果。不同的体育教练，对人工智能技术的了解程度有所不同，对新兴体育训练观念的接受程度也存在差异，这就导致人工智能技术在体育训练中还未达成普遍性。尤其是一些年龄偏大的体育教练并不愿意尝试人工智能技术，依然坚持传统教育观念，而一些年轻的体育教练愿意使用新技术，但是在经验上又有所不足，因此，在人工智能技术的使用上存在问题，没能与体育训练进行有效融合。

三是技术上还存在着一些问题。人工智能技术的发展，在一定程度上推动了体育教育数据的开发，但是过度依赖技术会形成伦理问题，涉及数据隐私安全。从技术上来说，人工智能技术存在不公平性，该技术容易在被训练者不知情的情况下记录其相关隐私信息，存在泄漏风险，同时一些算法设计也容易受开发人员的主观影响，因此，人工智能技术在当前的运用上还存在着一定的技术限制［8］。

四是体育训练中运用人工智能技术缺乏一定的保障机制。人工智能技术可予以体育训练精准化指导，但是由于我国体育教育仍然处于发展阶段，未能健全保障机制，改革创新工作还需要进一步落实，在政策、资金方面都有所欠缺。目前，人工智能技术在体育训练中的推广还有待进一步加强，人工智能技术水平还有待提升。

4 人工智能技术有效运用于体育训练中的措施

4.1 强化精准推送，提升技能水平

在体育训练过程中运用人工智能技术，需要充分发挥体育运动员的主观能动性，不可过于依赖于人工智能技术，把控好人员、技术在体育训练中的占比。人工智能技术只是开展体育训练的工具，教练要根据运动员的实际情况来灵活运用人工智能技术，用于辅助训练活动的开展，以便于完善体育训练内容，弥补人工智能技术在情感投入方面的缺陷。要注意的是，教练要正确认识人工智能技术的运用，要结合实际情况来优化体育训练方案，调整教学内容。同时，还要将人工智能技术与体育训练中的其他教学技术进行有效融合，精准把控运动员的体育训练细节。人工智能技术可帮助教练全面采集运动员的训练数据，并作出科学分析，方便教练进行备课［9］。学生同样也要灵活运用人工智能技术，根据自己的运动成绩来获取适宜的训练建议，合理安排自己的训练计划。

除此之外，还要提升技能水平，创新训练思维。体育训练中教练要具有较高的专业性，转变传统的训练理念，需激发运动员对体育运动的热情，培养其训练积极性。为充分发挥人工智能技术作用，则应当加强对体育教练的培育，夯实教练的人工智能知识基础，创新训练思维。同时，还应当注重资源共享，充分利用人工智能技术来提升运动员的训练热情，鼓励运动员合理安排自己的训练时间，予以其科学指导。加强运动员和教练之间的交流和互动，以便于全面了解自身的实际问题，并加以解决。

4.2 重视人工干预，完善保障机制

在体育训练中运用人工智能技术，要关注于技术方面隐藏的伦理问题，需要进一步完善相关法律法规，规范和约束人工智能技术的运用，应当重视人工干预，在一定程度上限制技术开发，以免削弱人工智能技术的体育教育作用。基于此，应当从两方面着手：一是要建立健全的法律法规，重视对体育教练和运动员利益的维护，对于训练数据隐私要予以保护，所有的数据采集都要在学生知情和同意的前提下开展，必须做好信息保密工作［10］；二是要发挥人工智能技术中的协同管理作用，合理划分相关人员的工作职责，以便于降低体育训练中人工智能技术带来的风险，有效应用相关技术工具，精确化管理各项数据，在程序编写方面要客观，从始至终都要认清人工智能技术的地位，需将其作为服务体育训练的工具。

另外，还要进一步完善保障机制，为人工智能技术在体育训练中的运用提供重要保障。发展初级阶段，各方应当联合参与，从多方面出发，以发挥人工智能技术在体育训练中的作用，创新体育训练。政府应当针对当前体育教育发展的实际情况，制定具有可行性的政策方针，为体育训练中人工智能技术的应用提供重要的政策保障，创造应用环境，需予以一定的资金支持。同时，企业、高校等单位也要注重人才培养，将人工智能技术和体育训练进行有效融合，为运动员提供有效的训练意见和指导。为有效监测体育训练数据，还要统一数据标准，做好采集、分析工作，以便于有效整合相关数据，为体育训练方案的制订提供可靠的参考依据。

5 体育训练中人工智能技术的发展前景

体育训练中人工智能技术的发展前景，主要体现在以下几个方面。

一是在未来体育训练中多媒体计算机技术的应用水平将逐步提升，取得更好的应用效果，成为体育训练发展中的重要技术方向。多媒体计算机技术有利于获取和编辑不同类型的信息，并对其进行处理、储存和展示。基于人工智能技术可展开多媒体计算机辅助教学，实际体育训练中可直接利用多媒体计算机技术来进行模型建设，包括立体模型、平面模型，有利于实现训练双方的交互性，这能够予以体育运动员更多刺激，为其营造良好的训练环境，拓展体育运动员的知识视野，开发其智力，从而推动体育运动员的全面发展和个性化发展［11］。在体育训练技术应用中，多媒体计算机技术是重要的组成部分，有着较高的现实作用。

二是人工智能系统中专家系统是关键分支，其是体育训练人工智能技术未来发展的重要方向，能够引导人工智能技术从理论走向实践。随着专家系统研究愈发成熟，其在体育训练中的应用将会起到更好的效果。专家系统运用原理在于将体育专家知识引入体育训练中，并设计专门的计算机智能程序系统，整合体育训练知识和经验资源，以便于在实际训练中遇到问题可直接采用专家方式解决，提高体育训练专家能力。对于体育训练中的人工智能技术来说，专家系统属于重要突破领域，可帮助体育运动员进一步了解人工智能技术，使之在科学的训练中提高自身体育成绩，建立健全的体育知识体系。

三是虚拟现实技术在体育训练中的应用将越来越成熟。这是一种计算机系统仿真技术，涉及多媒体技术、人工智能技术等多项技术，其运用可加深体育运动员对体育知识的认知，为其创设虚拟环境，增强其感官体验，引导其树立良好的体育训练精神，有利于发挥体育运动员的想象力［12］。在未来，体育训练中的虚拟现实技术应用将更为广泛，其能够创建体育运动处方网站，全面把控体育训练的实际情况。同时，还可以使用三维空间来创设人体运动模型，让体育运动员和机器人共同训练。虚拟现实技术下的仿真现实世界，有利于提高体育运动员的训练效率。