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张杰博士研究出针对校园体育教育的人工智能模型 助力体育人才选拔

来源:广州日报  2019-07-25 14:08:27


张 杰


毕业于香港中文大学计算机科学与工程专业的博士张杰,曾是田径运动员,虽运动员之路中止,但对体育的热爱不减。2016年5月,他在广州创办公司,研究出领先全球针对校园体育教育的人工智能模型。他们的智能脚环可分析学生长跑、折返跑等多个体育项目,提供针对性的指导意见。在足球领域,智能脚环可采集带球速度、带球时间等20多个维度的人球结合数据,为教练员在训练和选拔人才时提供参考。

如今,张杰希望用大数据和人工智能为校园体育赋能,让更多的孩子能挖掘自身的潜能;而在数据的慧眼辅助下,教练也不再错过好苗子,为中国体育事业输入更多人才。

初衷:转型智能体育 延续运动梦想

张杰在2009年获得香港中文大学硕博连读的机会,2012年还曾以访问学者身份赴国外学习,主要研究硬件可靠性设计、硬件安全和机器学习。这位“学霸”曾想往运动员方向上发展,“我从小练了三四年的田径,进过省队,但因为自身资质的问题,就来念书了。”张杰在学校和市里的比赛都很出色,但去省队时,他发现了自己的“平庸”。他说,体育能让人更早地接触到成功与失败,并会让人更成熟地接受“成败”。虽运动员之路中止,但他想用所学的人工智能与大数据以及体育结合,让孩子们在体育运动中得到成长,这成为张杰更大的梦想。

在担任香港中文大学博士后研究员期间,张杰主导并参与了可穿戴智能足球分析平台研究。那段时间,人工智能和大数据已对绿茵场上的强弱较量产生影响。比起职业足球大数据关注于战术统计、强度负荷,张杰希望大数据技术能更关注技能技术类的数据,以更好地应用在青训上。“这些数据能帮助更多的小球员提升能力,在国内这一领域相对空白。”

绑在脚踝上的脚带,如何能深度挖掘将它们转让为可利用和参考的运动数据,这成了技术难题。“数据本身不带任何信息,如何将运动关联起来,如何将传感器的数据反映人的行为,‘洞察’你是不是在带球、传球和射门?” 为此,张杰团队联合香港中文大学体育系教授做了长时间的技术攻关。他们采集了近三十万条数据,进行机器学习、数据分析、数据检测、产品设计,形成海量数据库,完成了大数据建模。他们自主研发的三维空间精准动作捕捉系统,可准确测量、记录、分析人体在三维空间中的运动轨迹。2016年9月,张杰组织团队成立广州深灵科技有限公司,致力研究针对校园体育教育的人工智能“模型”。

应用:研发智能脚环 数据成了“球探”

贵州被称为“大数据之都”,在贵阳安井小学,每一场校园足球联赛过后,安井小学足球队教练关泽文的平板电脑上都会记录着球队乃至每个球员的无球跑动距离、冲刺次数、带球距离、传射次数等20多个数据。球员脚上的各种动作被采集成20个维度可参考的运动数据,并且还能进行二次运算,转化为爆发力、战斗力等数据。

这些数据来自带在孩子脚踝上的智能脚环。为克服传感器的误差,张杰团队自主研发的技术消除了噪声。

除了比赛,关泽文也将这些数据用在日常的训练中,不断调整训练策略,对每个小球员提供有针对的训练。

在科技的辅助下,安井小学的校园足球有声有色,小球员也拥有了更好的发展空间,这从不断有当地的重点学校来考察人选就可看出端倪。而在去年,关泽文所写的《安井小学足球队智能化训赛案例》获得贵州省教育学会2018年教育教学科研论文及教学设计评选二等奖。

而这只是张杰团队智能脚环实践应用的一例。不仅在校园,张杰团队的智能脚环更深入地嵌进了中国足球的青训系统,除了广州富力、贵州恒丰等国内俱乐部在使用这套脚环外,他们还为2018年中国足协U-11(2007年龄段)西北大区优秀球员选拔训练营提供数据服务。

张杰说,每个球员都会有个性化的数据,当教练需要培养某一类型的球员就不再只依靠主观经验,数据能成为参谋。在大量的球员里,他们更能精准地识别人才。

延伸:科技助力训练 学生成绩提升

不仅仅是足球,张杰团队的技术已延伸到校园的体育课。

今年5月28日,中央电化教育馆培训中心“人工智能”培训班来到广州市增城区新星学校,他们带着宁夏的100多名学员体验了这所学校的智能体育公开课。为什么选择这家民办学校作为参观对象?正是因为张杰团队用数据化让这所学校的体育课更加智能。通过穿戴式的设备,孩子体育课的数据被记录下来,家长也能同享。

今年5月7日,利用智能脚环,该校初三一班的学生进行了中长跑成绩提升训练。第一次测试后,脚环完整地记录了每个学生在每个中长跑时段的速度、步幅、步频。对成绩优秀和不及格的学生进行数据对照,发现不及格的学生前程跑得普遍太快,影响到后段的途中跑和冲刺跑。

数据分析后的建议,是进行为期2周的跑步节奏训练,使用前程降速、途中保持、后程发力的跑法。在5月21日的测试中,该班级男生一千米跑的平均成绩由61.47分上升到73.24分。女生八百米跑的平均成绩则由64.44分上升到78.75分,不及格的人数明显减少。在科技的帮助下训练,这些孩子自信地完成了体育中考。

和传统的训练相比,大数据技术加持的体育训练更加高效、更加科学。虽然自己没能成为运动员,但张杰表示,能为中国足球或中国青少年提高体质提供一点力量,就是有价值的事情。

张杰

广州深灵科技有限公司CEO、CTO。曾任香港中文大学博士后研究员。研究领域包括硬件可靠性设计、硬件安全和机器学习。曾参与多项国家863研究项目、香港研究资助局项目和香港创新及科技基金项目。率领团队获得中国创新创业大赛港澳台赛区二等奖、第五届广州“科创杯”创新创业大赛优胜企业、2019年广州青创杯优秀企业等多项荣誉。

创新感言

创新过程中会经历很多迷惘,你不知道自己会不会受到认可。并且决定公司存活的不仅仅是市场,还有很多因素,这一路上要经历很多痛苦。我一直对自己说,数字体育和科技体育是个趋势,我们在做非常有意义的事情。创新需要选择一个正确的方向——自己内心认可的方向。坚持自己的路并走下去非常重要。

链接

巴西世界杯,德国队通过大数据系统对球员跑动、传球等数据的捕捉和分析,辅助教练评估每场比赛的状况和每个球员的特点,最终夺冠。

《中国足球中长期发展规划(2016-2050年)》提出,“推动互联网技术与足球产业深度融合,重点引入移动互联网、电子商务、大数据等新技术和新业态,促进足球产业多点创新。”随后中国的职业足球引入大数据系统,进行技战术分析。


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