當(dāng)體育遇到黑科技會(huì)發(fā)生什么？英特爾? 3DAT技術(shù)透露答案

北京冬奧會(huì)閉幕已經(jīng)一個(gè)多月了，但是精彩仿佛還在昨天。

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其中，中國(guó)速度滑冰隊(duì)的成績(jī)可圈可點(diǎn)，速滑隊(duì)運(yùn)動(dòng)員在男子500米比賽中以超冬奧會(huì)紀(jì)錄的成績(jī)奪冠，實(shí)現(xiàn)了1980年參加冬奧會(huì)以來，我國(guó)速度滑冰男子項(xiàng)目的歷史性突破。與此同時(shí)，女子1500米、女子5000米、男子1500米、男子集體出發(fā)、男子團(tuán)體追逐等項(xiàng)目均創(chuàng)造了冬奧會(huì)歷史最佳成績(jī)。

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成績(jī)的取得當(dāng)然和運(yùn)動(dòng)員與教練員們的努力密不可分，不過很多人不知道的是，亮眼成績(jī)的背后也少不了黑科技助力。

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之所以專門說起速度滑冰，因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目被稱為“大道速滑”，場(chǎng)地周長(zhǎng)400米，和標(biāo)準(zhǔn)田徑賽場(chǎng)一樣，是人與時(shí)間的賽跑。相比歐美速滑強(qiáng)國(guó)，我國(guó)在速滑多數(shù)項(xiàng)目上一直差距較大，所以這次的突破令人驚喜。

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據(jù)了解，速度滑冰選手的最高時(shí)速高達(dá)50-60千米，選手之間的成績(jī)差距往往只在毫秒之間，這決定了要提升成績(jī)必須在每一個(gè)動(dòng)作、每一個(gè)細(xì)節(jié)上下功夫。在“起跑”、“疾跑”、“直道”、“彎道”等不同階段，運(yùn)動(dòng)員的不同姿態(tài)都會(huì)影響成績(jī)。如在彎道階段，身體傾斜的角度、轉(zhuǎn)彎半徑，冰刀是否沿切線著冰，最后沖刺階段的滑跑和最后一步更早讓冰刀觸及終點(diǎn)線等都決定著比賽結(jié)果。

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之前，選手們也用過一些科技的手段，諸如光學(xué)或傳感器的動(dòng)作捕捉來采集運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)、分析優(yōu)化以輔助訓(xùn)練，但這些手段要么在速滑的大場(chǎng)地上部署困難、成本高昂，要么需要穿戴干擾運(yùn)動(dòng)過程。

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有沒有能夠高效、低成本而且部署簡(jiǎn)單的黑科技呢？答案是肯定的，這就是中國(guó)速度滑冰隊(duì)訓(xùn)練中使用的黑科技：英特爾? 3DAT三維運(yùn)動(dòng)員追蹤技術(shù)。

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據(jù)英特爾公司首席工程師余志洪介紹，英特爾? 3DAT技術(shù)基于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺和AI技術(shù)，從訓(xùn)練視頻源中提取速滑運(yùn)動(dòng)員的關(guān)鍵骨骼點(diǎn)信息、關(guān)鍵部位姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)軌跡等進(jìn)行三維重建，隨后3DAT通過AI分析數(shù)據(jù)，生成運(yùn)動(dòng)員生物力學(xué)數(shù)據(jù)的參數(shù)集，這樣訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)就能基于這些參數(shù)集對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行分析評(píng)估、優(yōu)化訓(xùn)練。

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之所以說是黑科技，首先是因?yàn)槠?strong>部署簡(jiǎn)單、成本低，只需要在訓(xùn)練場(chǎng)旁邊架設(shè)普通的攝像機(jī)就行，攝像機(jī)的數(shù)量也要求不高。英特爾? 3DAT技術(shù)的合作伙伴璇米科技李洪剛介紹，像1800平方米的大場(chǎng)地，只需要2-4個(gè)攝像頭就能采集運(yùn)動(dòng)員的所有動(dòng)作，甚至一部手機(jī)拍攝的視頻也能支持3DAT完成動(dòng)作捕捉。

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以速度滑冰項(xiàng)目為例，可以具體看看3DAT技術(shù)的價(jià)值所在：在起跑階段，3DAT技術(shù)在運(yùn)動(dòng)員全身定義23個(gè)動(dòng)作捕捉點(diǎn)，可以生成運(yùn)動(dòng)員的步頻、蹬冰時(shí)間、懸空和地面的時(shí)間、膝關(guān)節(jié)角速度、起跑角速度等參數(shù)集，而在直道加速階段，3DAT可以得到核心關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度和角速度，以及運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)心的軌跡和加速度，有了這些數(shù)據(jù)，教練員就可以精準(zhǔn)分析，整理并提出科學(xué)訓(xùn)練計(jì)劃和專業(yè)策略，有效提升訓(xùn)練效率。

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打個(gè)比方，有了3DAT技術(shù)，運(yùn)動(dòng)員就可以真正獲得科技的賦能，如虎添翼，達(dá)到“人機(jī)合一”的智能運(yùn)動(dòng)，在“更高、更快、更強(qiáng)”上不斷挑戰(zhàn)極限。

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兩屆奧運(yùn)會(huì)十項(xiàng)全能金牌得主、英特爾奧林匹克技術(shù)事業(yè)部產(chǎn)品開發(fā)工程師Ashton Eaton的話可以說代表了運(yùn)動(dòng)員的心聲：“在體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，人們運(yùn)動(dòng)時(shí)的自我感覺和真正表現(xiàn)之間存在著巨大差距。當(dāng)我進(jìn)行100米沖刺時(shí)，我會(huì)和教練一起做調(diào)整，把時(shí)間縮短幾分之一秒，但這都是憑感覺，有時(shí)有效，有時(shí)無效，因?yàn)槲也⒉皇峭耆私庾约旱纳眢w在做什么。而3DAT可以讓運(yùn)動(dòng)員精準(zhǔn)地了解自己的身體在運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)作，這樣他們就可以更加準(zhǔn)確地做出調(diào)整，變得速度更快、表現(xiàn)更好。”

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這些是我們看得見的黑科技，實(shí)際上，英特爾? 3DAT技術(shù)背后還有我們看不見的黑科技，它們是科技助力體育的技術(shù)底座，堅(jiān)如磐石。

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在智能時(shí)代，數(shù)據(jù)是新的生產(chǎn)資料，算法是新的生產(chǎn)關(guān)系，算力則是新的生產(chǎn)力。在為速滑運(yùn)動(dòng)員“如虎添翼”的過程中，既有攝像頭采集來的復(fù)雜而龐大的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，也有精心設(shè)計(jì)的、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的生物動(dòng)力學(xué)算法，當(dāng)然還有賴于第三代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器帶來的澎湃算力。

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簡(jiǎn)單來說，3DAT技術(shù)的獨(dú)特性可以總結(jié)為四個(gè)字：快，穩(wěn)，精，大。

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在用科技輔助訓(xùn)練時(shí)，教練員往往需要盡快看到數(shù)據(jù)結(jié)果，因?yàn)檫@樣才更有針對(duì)性，提升訓(xùn)練效率，第三代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器支持8通道DDR4，64條PCI EXPRESS 4.0通道，而且集成了英特爾? 深度學(xué)習(xí)加速技術(shù)，讓CPU可以為AI加速，實(shí)現(xiàn)更高時(shí)效。

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一個(gè)展現(xiàn)3DAT技術(shù)“快”的例子是冬奧會(huì)開幕式上的“和平鴿雪花”節(jié)目，600名小朋友在上面無拘無束的奔跑，腳下出現(xiàn)實(shí)時(shí)的絢麗特效，背后就是3DAT技術(shù)實(shí)時(shí)追蹤他們的位置，實(shí)時(shí)進(jìn)行動(dòng)作捕捉，實(shí)時(shí)定位、實(shí)時(shí)渲染。據(jù)了解，這個(gè)節(jié)目只用了4顆第三代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器就支撐了如此復(fù)雜的實(shí)時(shí)動(dòng)作捕捉實(shí)現(xiàn)。

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而且，第三代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器還有很多“小伙伴”：英特爾? 傲騰? 技術(shù)，提供充足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量的同時(shí)，還憑借低時(shí)延特性確保數(shù)據(jù)處理的效率；英特爾? Scalable Video Technology則支持?jǐn)z像設(shè)備采集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效編碼，確保生成報(bào)告或者視頻播放的低時(shí)延。

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“穩(wěn)”是零干擾，之前運(yùn)動(dòng)員需要穿戴傳感器才能動(dòng)作捕捉，非常干擾運(yùn)動(dòng)效果，但是有了第三代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器支撐的3DAT技術(shù)，以及先進(jìn)的AI和計(jì)算機(jī)視覺算法，系統(tǒng)可以直接從訓(xùn)練視頻中提取數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)了零干擾。

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而且，在大算力的支撐下，視頻數(shù)據(jù)讀取、預(yù)處理、缺失幀修復(fù)、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)生成圖像處理都可以更精準(zhǔn)，加上英特爾? OpenVINO? 視覺工具套件的支持，更是可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的視頻數(shù)據(jù)讀取、智能分析處理、人體三維運(yùn)動(dòng)信息提取等工作。以速度滑冰項(xiàng)目為例，測(cè)量誤差可以控制在5毫米以下。當(dāng)然上面也提到了大范圍的支持，只需要2-4臺(tái)攝像頭，甚至只通過手機(jī)就能實(shí)現(xiàn)采集的視頻素材生產(chǎn)生物力學(xué)數(shù)據(jù)模型，這些都與3DAT技術(shù)的AI分析模型的先進(jìn)性密切相關(guān)。

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所以，3DAT技術(shù)不只是一項(xiàng)黑科技，而是黑科技的強(qiáng)大矩陣合集，它們一起支撐起競(jìng)技體育的蛻變。

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這種蛻變之顯著，就像從3DAT技術(shù)中受益匪淺的知名運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練服務(wù)機(jī)構(gòu)EXOS公司高級(jí)副總裁克雷格·弗萊德曼（Craig Friedman）所說，“我們以前沒有這些（指標(biāo)）信息，3DAT技術(shù)所帶來的巨大飛躍，就像從上世紀(jì)50年代的黑白電視到現(xiàn)在的電視。實(shí)際上，差別就是這樣大。”

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科技讓體育更精彩。就像至頂科技CEO高飛所說，3DAT技術(shù)助力體育訓(xùn)練，就像科技為體育增加了一雙眼睛，可以讓教練員、運(yùn)動(dòng)員洞察每一個(gè)動(dòng)作，提升競(jìng)技水平。而且，科技也為體育增加了一個(gè)新的維度，讓體育更有魅力，冬奧會(huì)開幕式中的雪花節(jié)目就是這樣。

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更重要的是，科技在助力體育的同時(shí)，也將普惠大眾。英特爾? 3DAT運(yùn)動(dòng)員追蹤技術(shù)就是如此，目前主要是賦能競(jìng)技體育，但是展望未來，也在走出奧運(yùn)訓(xùn)練，走出體育，走向大眾。

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英特爾公司首席工程師余志洪透露，英特爾與亞馬遜合作，已經(jīng)推出3DAT Cloud SDK，第三方開發(fā)者可以利用其開發(fā)動(dòng)作捕捉相關(guān)應(yīng)用。這意味著3DAT技術(shù)的應(yīng)用門檻進(jìn)一步降低。

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事實(shí)上，3DAT走入我們的日常生活非常有想象空間。例如，有了3DAT技術(shù)，我們?cè)诩依飳?duì)著手機(jī)、電視健身時(shí)，應(yīng)用會(huì)實(shí)時(shí)追蹤我們的健身動(dòng)作，給出相關(guān)改進(jìn)建議，健身變成了智能健身。

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又如，3DAT技術(shù)可以助力體感游戲，人在物理世界中的每一個(gè)動(dòng)作都可以準(zhǔn)確轉(zhuǎn)化為游戲中的動(dòng)作，而且這種轉(zhuǎn)化是近乎實(shí)時(shí)的，游戲體驗(yàn)更流暢。

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這樣的未來值得期待。

參考資料：

【1】北京冬奧一項(xiàng)AI黑科技即將走進(jìn)大眾：實(shí)時(shí)動(dòng)捕三維姿態(tài)，誤差不到5毫米，量子位

【2】3DAT助力冬奧開幕式及賽前訓(xùn)練：這究竟是什么「神秘黑科技」？，機(jī)器之心

【3】探訪奧運(yùn)背后的科技力量：彰顯體育魅力，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，騰訊網(wǎng)