论文部分内容阅读
2021年7月29日，中国航天科技集团发微博祝贺中国选手张雨霏在东京奥运会女子200米蝶泳获得金牌，透露了航天科技辅助游泳运动员训练的情况。风洞技术助力冰雪项目训练，“3D+AI”技术为中国国家跳水队量身定制跳水訓练系统。科技手段正在为运动员“更高更快更强”的目标贡献力量。
2021年7月28日，东京奥运会赛艇项目决出6枚金牌，中国队四人双桨项目以绝对优势夺得冠军！这是中国赛艇队奥运会史上时隔13年的第2枚金牌！除此之外，中国队共斩获两金两银两铜，触底反弹迎来好成绩的背后，同样也离不开科技的助力。
“如果运动员训练中的动作不标准，系统会实时高亮提示，运动员看到后可以纠正自己的训练动作。” 戴尔科技集团中国研究院高级主管科学家、美国麻省大学计算机工程专业博士李三平指着屏幕说道。屏幕上是戴尔科技集团为中国赛艇队开发的综合智能训练辅助系统，用计算机视觉捕捉运动员训练的每一帧画面，并与运动生物力学计算出的角度进行对比，运动员训练时的动作质量一目了然。
人工智能应用最困难的部分就是将需求转化为模型，戴尔科技集团和中国赛艇队的合作同样也经历了不断迭代的过程。
2019年11月，戴尔科技集团与中国皮划艇协会和中国赛艇协会签署水上实验室的技术战略合作，用科技赋能中国国家赛艇队及皮划艇队。2020年1月14日，边缘智能应用项目组成立。2020年3月，戴尔团队与国家赛艇队初步探讨深度学习姿态检测与赛艇生物力学分析的技术合作。
赛艇运动技术动作的质量和效率特别关键，只有保证技术动作质量以及整个动作的稳定性，才能够在不同阶段都保持效率最高。而赛艇运动除了水上的训练任务之外，每天会有大量时间在室内进行训练。其中最主要的是划船机的训练，戴尔的研究团队萌生了利用计算机视觉检测运动员的技术动作和姿态的念头。
“一个完整的动作是腿部先发力，膝盖角度达90度左右躯干向后倒，躯干和大腿达到90度时，手臂开始用力，大臂尽量向后把桨幅拉到最大。” 李三平介绍说。
戴尔团队尝试用深度学习模型对视频中的每一帧画面进行姿态检测，建立深度模型。之后利用计算机视觉和运动生物力学计算角度，与运动员实际训练中的身体各种角度、相对距离等维度对比，进行综合评估，帮助赛艇运动员提高训练竞技水平。
这样可以对每个周期的动作进行实时评估，比如大腿是否伸直，手臂是否拉到最大，实时给予运动员反馈。当动作变形如后仰过度或不足时，画面上会实时出现高亮提醒。
而教练视图则相对复杂，不仅可以利用数据全面观察运动员的训练周期，还可以针对不同教练员定制不同的提醒模式。
2021年3月，戴尔团队进驻千岛湖国家水上运动训练基地，进行系统功能与力学分析准确性的研究。2021年4月，进驻北京顺义国家水上运动训练基地，进行迭代开发、系统部署。
值得一提的是，综合智能训练辅助系统无意中形成了一个标准的边缘智能应用场景。赛艇队的训练场地随季节和比赛日程经常变化，训练场所的网络环境很难保证，再加上拍摄的数据每小时能达到20G，网络环境和实时反馈的要求都来不及将数据传输到后台数据中心。
戴尔团队将数据采集、模型推理以及运动生物力学的分析都放在了边缘端，以定制的边缘计算终端和戴尔移动工作站进行算力支持，并利用SDP流数据平台进行数据分析。
作为一个可弹性扩展的平台，SDP流数据平台用于实时获取、存储和分析连续的流数据，可在同一个应用程序中同时处理实时和收集的历史数据。
该平台可以从各种来源捕获和存储流数据，这些来源包括物联网设备、网络日志、工业自动化、财务数据、实时视频、社交媒体源、应用程序和事件流。SDP能够处理来自多个来源的数百万个数据流，并确保低延迟和高可用性。
随着边缘计算需求的增多，在综合智能训练辅助系统、基础设施预测性维护、工业物联网环境异常检测、建筑业施工准确性与资源跟踪、智能家居、自动驾驶、股票交易等各类应用场景中，实时数据流无处不在，戴尔科技集团的流数据处理平台也将“飞入”各行各业，助力加速数字化转型。
戴尔科技集团与中国赛艇队的合作还将继续，李三平透露，未来会用SDP流数据平台把边缘和数据中心端连接起来，进行长期历史性的数据分析。不仅可以基于对视频内容的理解，进行去重工作，大幅度压缩视频量。还可以加入多摄像头协同计算分析同一个人或者同一组多个运动员的运动性能。
未来还会将更多运动员生理数据以及赛艇上传感器中的数据打通，与血氧消耗等生理指标结合，进行综合分析。
戴尔科技与中国赛艇队将主要在四个方面和业务领域做出新的探索：一是训练计划负荷，通过把运动员的输入和输出打通，实现对训练黑箱整体的把控；二是康复角度挖掘，将运动员的伤病情况和专家的诊断意见积累下来，形成系统的体系；三是可穿戴设备训练反馈，围绕水上和陆上实时采集运动员的速度+速度心率等指标；四是青少年体质提升计划，围绕天窗理论去针对运动员不同年龄阶段制定针对性的训练提升板块。
具体而言，比如运动过程中力量不均衡是比重最大的伤病潜在因素之一。个人运动表现与健康发展中心是面向所有国家队的体能训练中心，人体运动表现和健康发展中心希望与戴尔科技集团合作，利用计算机视觉的姿态检测检测出运动过程中的力量不均衡，对运动员进行提醒，减少伤病。
2021年7月28日，东京奥运会赛艇项目决出6枚金牌，中国队四人双桨项目以绝对优势夺得冠军！这是中国赛艇队奥运会史上时隔13年的第2枚金牌！除此之外，中国队共斩获两金两银两铜，触底反弹迎来好成绩的背后，同样也离不开科技的助力。
“如果运动员训练中的动作不标准，系统会实时高亮提示，运动员看到后可以纠正自己的训练动作。” 戴尔科技集团中国研究院高级主管科学家、美国麻省大学计算机工程专业博士李三平指着屏幕说道。屏幕上是戴尔科技集团为中国赛艇队开发的综合智能训练辅助系统，用计算机视觉捕捉运动员训练的每一帧画面，并与运动生物力学计算出的角度进行对比，运动员训练时的动作质量一目了然。
姿态检测提高竞技水平
人工智能应用最困难的部分就是将需求转化为模型，戴尔科技集团和中国赛艇队的合作同样也经历了不断迭代的过程。
2019年11月，戴尔科技集团与中国皮划艇协会和中国赛艇协会签署水上实验室的技术战略合作，用科技赋能中国国家赛艇队及皮划艇队。2020年1月14日，边缘智能应用项目组成立。2020年3月，戴尔团队与国家赛艇队初步探讨深度学习姿态检测与赛艇生物力学分析的技术合作。
赛艇运动技术动作的质量和效率特别关键，只有保证技术动作质量以及整个动作的稳定性，才能够在不同阶段都保持效率最高。而赛艇运动除了水上的训练任务之外，每天会有大量时间在室内进行训练。其中最主要的是划船机的训练，戴尔的研究团队萌生了利用计算机视觉检测运动员的技术动作和姿态的念头。
“一个完整的动作是腿部先发力，膝盖角度达90度左右躯干向后倒，躯干和大腿达到90度时，手臂开始用力，大臂尽量向后把桨幅拉到最大。” 李三平介绍说。
戴尔团队尝试用深度学习模型对视频中的每一帧画面进行姿态检测，建立深度模型。之后利用计算机视觉和运动生物力学计算角度，与运动员实际训练中的身体各种角度、相对距离等维度对比，进行综合评估，帮助赛艇运动员提高训练竞技水平。
这样可以对每个周期的动作进行实时评估，比如大腿是否伸直，手臂是否拉到最大，实时给予运动员反馈。当动作变形如后仰过度或不足时，画面上会实时出现高亮提醒。
而教练视图则相对复杂，不仅可以利用数据全面观察运动员的训练周期，还可以针对不同教练员定制不同的提醒模式。
2021年3月，戴尔团队进驻千岛湖国家水上运动训练基地，进行系统功能与力学分析准确性的研究。2021年4月，进驻北京顺义国家水上运动训练基地，进行迭代开发、系统部署。
边缘智能玩转实时数据流
值得一提的是，综合智能训练辅助系统无意中形成了一个标准的边缘智能应用场景。赛艇队的训练场地随季节和比赛日程经常变化，训练场所的网络环境很难保证，再加上拍摄的数据每小时能达到20G，网络环境和实时反馈的要求都来不及将数据传输到后台数据中心。
戴尔团队将数据采集、模型推理以及运动生物力学的分析都放在了边缘端，以定制的边缘计算终端和戴尔移动工作站进行算力支持，并利用SDP流数据平台进行数据分析。
作为一个可弹性扩展的平台，SDP流数据平台用于实时获取、存储和分析连续的流数据，可在同一个应用程序中同时处理实时和收集的历史数据。
该平台可以从各种来源捕获和存储流数据，这些来源包括物联网设备、网络日志、工业自动化、财务数据、实时视频、社交媒体源、应用程序和事件流。SDP能够处理来自多个来源的数百万个数据流，并确保低延迟和高可用性。
随着边缘计算需求的增多，在综合智能训练辅助系统、基础设施预测性维护、工业物联网环境异常检测、建筑业施工准确性与资源跟踪、智能家居、自动驾驶、股票交易等各类应用场景中，实时数据流无处不在，戴尔科技集团的流数据处理平台也将“飞入”各行各业，助力加速数字化转型。
智能训练辅助减少伤病
戴尔科技集团与中国赛艇队的合作还将继续，李三平透露，未来会用SDP流数据平台把边缘和数据中心端连接起来，进行长期历史性的数据分析。不仅可以基于对视频内容的理解，进行去重工作，大幅度压缩视频量。还可以加入多摄像头协同计算分析同一个人或者同一组多个运动员的运动性能。
未来还会将更多运动员生理数据以及赛艇上传感器中的数据打通，与血氧消耗等生理指标结合，进行综合分析。
戴尔科技与中国赛艇队将主要在四个方面和业务领域做出新的探索：一是训练计划负荷，通过把运动员的输入和输出打通，实现对训练黑箱整体的把控；二是康复角度挖掘，将运动员的伤病情况和专家的诊断意见积累下来，形成系统的体系；三是可穿戴设备训练反馈，围绕水上和陆上实时采集运动员的速度+速度心率等指标；四是青少年体质提升计划，围绕天窗理论去针对运动员不同年龄阶段制定针对性的训练提升板块。
具体而言，比如运动过程中力量不均衡是比重最大的伤病潜在因素之一。个人运动表现与健康发展中心是面向所有国家队的体能训练中心，人体运动表现和健康发展中心希望与戴尔科技集团合作，利用计算机视觉的姿态检测检测出运动过程中的力量不均衡，对运动员进行提醒，减少伤病。