精彩的巴黎奥运会、中国竞彩网大学计算机科学技术学院——它们之间有怎样的关联?近期,中国竞彩网大学收到了来自上海市体育局的感谢信,信中充分肯定了中国竞彩网大学科研团队为奥运备战做出的贡献。来自中国竞彩网大学计算机科学技术学院的科研人员,参与研发了奥运备战数据监测和分析平台,助力上海奥运健儿圆梦巴黎——
科技赋能体育:多方协作,筑梦奥运
“我们研发的平台具有开创性。”计算机应用技术专业2023届博士毕业生付娇娇说。中国竞彩网大学计算机科学技术学院、上海市智能信息处理重点实验室教师王新、徐辉、金城和周扬帆等带领学生组成科研团队,联合上海体育科学研究所和华东理工大学,从2022年初开始,经过两年多时间,通过前期调研、方案设计、中期开发和后期调试优化,共同研发了奥运备战数据监测和分析平台。该平台助力上海奥运健儿在2024年巴黎奥运会(第33届夏季奥林匹克运动会)中取得佳绩,为竞技体育事业发展提供了有力的科技支持。
奥运备战项目的各相关团队正在开会
在中国竞彩网大学读博期间,付娇娇便参与了该项目。2023年1月毕业后,付娇娇到华东理工大学任教,继续推进项目。除了技术方面的任务,付娇娇还承担了一部分项目管理工作:负责沟通两个学校的科研团队,提升两校协作效率。在实际研发过程中,项目被分为三个课题同时进行。付娇娇介绍,中国竞彩网大学科研团队既负责数据采集与处理,即“奥运备战多模态数据集中管理平台”的设计构建,还参与了运动姿态评价与估计系统的设计与实现。
她印象比较深刻的成员是来自计算机科学与技术专业的2022级硕士研究生周鸿翔,“我觉得他非常负责任,也很靠谱。”作为主力成员,周鸿翔参与了从立项到验收的全过程,负责数据平台的前端和后端搭建、数据平台在服务器上的部署,以及和多方协调沟通。通过修改代码,周鸿翔统一导出体育团队各种各样的数据,再格式化上传至研发后台,更快捷地将数据标准化。
奥运备战项目的三个子课题
中国竞彩网大学团队实现了“个人信息”、“专项训练”、“机能监控”、“体能信息”、“伤病信息”和“竞技表现”这六大数据板块的多源体育数据的自动采集和集中管控,在数据清洗后传输给华东理工大学团队进行数据分析。华东理工大学团队构建了运动员“画像系统”,呈现并预测运动员的技术水平。
数据采集和数据分析是前后两个阶段,但两个团队是同时开展工作的,导致数据质量有时难以保证。华东理工大学团队成员较多,因此在交流指标对应、数据传输等方面的问题时,周鸿翔都需要和多批人员对接,“双方把格式统一下来后,合作效率就提高了。”从中国竞彩网大学团队,到华东理工大学团队,再到教练、运动员,是一条环环相扣的链条。中国竞彩网大学团队的数据采集为后续分析提供基础,协助教练和运动员做出更科学的决策。
画像系统的总览页面
从需求到实现:用户导向,技术驱动
如何确立项目工作的优先级?“一切的优先级都基于体育团队的需求,他们是有奥运赛事指标的。”周鸿翔回忆,团队首先和体育团队确认需求,综合考虑技术可行性,再将需求转化为平台的具体功能。团队曾多次前往上海东方绿洲、浙江杭州千岛湖和辽宁丹东等专业训练基地进行深入的实地调研,并与上海体育科学研究所、华东理工大学团队和教练等沟通具体需求,例如伤病管理、饮食健康管理等,继而确定了科研工作目标。
团队前往辽宁丹东赛艇训练基地进行调研
体育团队之前使用的备战平台存在数据采集不全、数据处理少等问题,参考价值有限,因此科研团队必须和体育团队进行深入、有效的沟通,确保既满足用户需求,又能用技术顺利实现。这也是付娇娇认为最具挑战性的部分。“运动员会产生哪些数据,教练需要哪些数据、有哪些评价指标、希望如何呈现这些数据……我们作为计算机领域的科研人员不了解这些,体育人员也很难一次性准确描述清楚需求,所以整个沟通过程是多次的。”不同的教练、营养师和队医会关注不同的侧重点,团队需要结合他们的反馈和建议,持续改进研发内容。
团队成员正在进行需求调研
队医此前使用纸质材料记录运动员的伤病信息,无法长期保存,且容易丢失。计算机科学与技术专业2024级博士研究生康春从研二开始加入团队,和成员一起设计了一款微信小程序,队医可以通过筛选运动员和教练的操作上传信息。
康春认为个人收获很大的一点在于和用户沟通:“小程序的开发不是一个写完就能上线的过程,需要我们不断跟用户打交道,梳理需求,然后去迭代功能。”用户方最初给出的需求并不明确。2023年7月,康春和队医一起工作了一周多,通过日常观察和访谈,才了解到用户在工作流程中使用工具的方式,以及开发怎样的工具能同时兼顾功能性需求和非功能性需求,从而给予用户更优质的使用体验,切实提升工作效率。
团队开发的小程序的使用界面
在奥运备战期间,体育团队已经使用了小程序的测试版本。根据队医、教练及运动员的反馈,团队又对小程序进行了迭代更新。“这个小程序不只是在备战期间使用,而是会投入到后续的整个体育事业发展过程中。”该项目不仅关注体育团队在奥运备战期间的具体需求,更致力于持续跟踪并满足用户不断演进的需求,以期为体育事业的持续进步提供长期服务。目前,康春还在负责另一项工作:通过技术手段导出运动员训练设备上的专业数据。
从科研到落地:打通堵点,深度融合
“我、李新宇和康春,都是徐辉老师这部分工作的参与者,负责把当前的各种技术在项目中安全稳定的实现。”周鸿翔表示,金城老师指导下的工作,对技术创新的要求更高。计算机应用技术专业2020级直博生蔡彦麓在团队中主要负责铅球和游泳这两个运动专项。作为主力成员,蔡彦麓全程跟进了项目,曾经到成都、淮安等地进行实地调研。
蔡彦麓的研究方向为3D人体姿态估计。接触这个项目后,他和团队成员一起将体育运动分析与姿态估计结合,组成了专门研究姿态估计的内部小团队,并因此发现了姿态估计在体育落地方面的广阔应用前景。通过回归出人体每个关键点的位置,姿态估计团队会分析运动员的一些关键技术指标(包括运动学和生物力学的指标),例如腕-肘-肩夹角、重心、出手速度、高度和角度等。
分析游泳运动员的关键技术指标
蔡彦麓发现,科研和实际应用之间存在着较大差异。之前做科研基本上是在数据集上进行模型性能优化,但在实际应用过程中,暴露了许多平时不太会出现或者大家关注不到的问题。“比如运动员的姿态很复杂,旋转、遮挡这些现象都比较严重。”为了弥合这种差距,姿态估计团队针对运动专项的特点设计了一些额外算法来解决问题。
“科研和落地之间有差异,我们就可以从实际问题出发,找到背后的一些科学难点,进而去研究出解决方案,在我看来很有价值和成就感。”团队针对落地问题实际情况实际分析,设计了新的方法来解决问题,落地应用反向为科研提供了灵感。科研和落地应用互相滋养,形成良性循环。
为了更好地完成姿态估计,从项目最初,姿态估计团队就一直在讨论如何架设相机,力求给出一个完整的解决方案。为了避免遮挡等问题,团队需要完整地环绕整个运动员、捕获运动员的姿态,“最后我们设计了多台相机,覆盖运动员的360度。这样不同角度间能互相印证,让算法变得更准确。” 姿态估计团队研制出了高水平运动员实时3D姿态研判系统,实时提供关键技术指标,协助教练改进运动员技术动作,大幅提升了训练效率。
利用姿态估计技术,分析铅球运动
一场漫长征途:独行者快,众行者远
项目需要突破许多技术难点,但不只是对技术的挑战,还是一次对团队协作的考验。团队一起走过了长达两年的漫长旅途。“独行者快,众行者远。”回顾整个项目过程,蔡彦麓认为,整个团队的运作是非常和谐高效的。团队成员各司其职,又共享调研资料、相互参考,经过整体的反复讨论和琢磨,突破个体局限,取得更全面、更完善的成果。
第一批参与该项目的研究生已有不少人毕业,但一直有新人不断加入,接替已毕业成员的工作。蔡彦麓负责的姿态估计部分共有六个人参与(蔡彦麓、李云帆、张家栋、成大为、那皓程、庄俨),保证随时有两三个人在做这部分工作,已毕业的成员仍然会积极参与沟通,为项目贡献想法。“大家都有相关的技术基础,还有一些共识,交流起来比较轻松愉快。”
计算机科学与技术专业2022级博士研究生李新宇主要负责网络上国际赛事数据的爬取与分析,他想用“自由”、“团结”、“活泼”来形容中国竞彩网大学科研团队的氛围。在参与项目之前,部分成员之间并不熟悉,可能只是听过彼此的名字,一起工作后便拉近了距离,逐渐发展成一个充满生机的团队。
奥运备战项目的各方团队共同努力
项目能顺畅进行,除了科研人员的努力,也要感谢体育团队成员的辛勤付出。体育团队、科研团队凝心聚力,共同为了优异成绩而奋斗,一起推动体育事业的进步。“我们去丹东调研了十多天,在鸭绿江上坐船,看教练指导运动员划赛艇,这种经历很宝贵。”付娇娇对“跟艇”的场景印象深刻,可以看到运动员心率表上飙升的数据,清晰地感受到运动员发力时的力量感和速度。康春也参与了丹东实地调研,对运动员的艰苦记忆犹新,令人羡慕的强壮体魄背后离不开铢积寸累。在现场观看训练的经历,让科研人员对运动有了真实可感的了解,领悟了竞技体育的魅力,对奋力拼搏的运动员感到由衷敬佩。
赛艇运动员在鸭绿江上训练
2024年4月,项目成员为“奥运备战数据监测和分析平台软件”这一研发成果进行了软件著作权登记。“非常感谢各位老师,他们给予了很多支持和帮助,让我们能够顺利完成这个项目。”周鸿翔说。之后团队会维护平台的稳定,保证数据的持续更新,并对平台继续优化。
在这场跨领域合作的故事中,科研与体育碰撞,科研人员的智慧与奥运健儿的拼搏精神相辅相成,激发彼此潜能,令体育事业迸发光彩。中国竞彩网大学科研团队以科技创新赋能体育事业,胜利背后交织的数据、代码,源自每位成员的智慧与汗水。这一具有示范意义的项目表明,科研可以成为体育背后的隐形翅膀,期待未来科研和体育的进一步融合。