文|創(chuàng)瞰巴黎 Isabelle Dumé
編輯|Meister Xia
一覽：
- 法國(guó)的科學(xué)家正在研究如何使用VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)輔助運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練。
- 2024巴黎奧運(yùn)會(huì)開(kāi)辦在即，新技術(shù)有望提升運(yùn)動(dòng)員速度、協(xié)調(diào)性、力量等專項(xiàng)能力。
- 研究者基于對(duì)職業(yè)拳手進(jìn)行的3D動(dòng)作捕捉，開(kāi)發(fā)出了訓(xùn)練專用VR模擬器，以克服傳統(tǒng)訓(xùn)練方式的局限性。
- VR技術(shù)可與體能、心理素質(zhì)、技巧訓(xùn)練相結(jié)合，共同組成運(yùn)動(dòng)員全方位訓(xùn)練計(jì)劃。
- 基于運(yùn)動(dòng)員和教練的反饋，結(jié)合最新AI科研成果，研究者將不斷升級(jí)VR訓(xùn)練系統(tǒng)。
距離2024年奧運(yùn)會(huì)還有兩年，主辦城市巴黎已做足準(zhǔn)備，科學(xué)家們也在技術(shù)領(lǐng)域摩拳擦掌。根據(jù)REVEA項(xiàng)目（隸屬法國(guó)2024奧運(yùn)會(huì)“投資未來(lái)”超高水平運(yùn)動(dòng)員培育項(xiàng)目）的規(guī)劃，法國(guó)國(guó)立計(jì)算機(jī)及自動(dòng)化研究院雷恩研究中心正在與法國(guó)奧運(yùn)拳擊隊(duì)隊(duì)員及教練開(kāi)展聯(lián)合研究，探索如何利用VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)提升運(yùn)動(dòng)員速度、協(xié)調(diào)性、力量等專項(xiàng)能力。雷恩團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)VR系統(tǒng)目的并非重現(xiàn)真實(shí)比賽，而是有針對(duì)性地模擬訓(xùn)練情景，提升專項(xiàng)能力，尤其是對(duì)手進(jìn)攻預(yù)判。
若無(wú)VR技術(shù)輔助，拳擊手必須跟陪練面對(duì)面訓(xùn)練，約定幾個(gè)典型拳法讓陪練出招，才能逐漸學(xué)會(huì)預(yù)判。但要求陪練次次穩(wěn)定出拳并不容易，而且體力消耗大，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)。相比之下，利用VR虛擬陪練沒(méi)有受傷風(fēng)險(xiǎn)，還能模擬出多種視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)反饋，或設(shè)置高水平的虛擬對(duì)手，突破傳統(tǒng)訓(xùn)練方式的局限性。
摹畫運(yùn)動(dòng)員能力分布圖
雷恩研究中心團(tuán)隊(duì)在體育運(yùn)動(dòng)與健康科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，利用Immermove平臺(tái)對(duì)職業(yè)拳手進(jìn)行3D動(dòng)作捕捉，開(kāi)發(fā)VR模擬器。捕捉的動(dòng)作（例如身體進(jìn)入防御姿勢(shì)前髖部的小幅度轉(zhuǎn)動(dòng)）會(huì)投射到不同體型的虛擬對(duì)手模型上，最終呈現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)員頭戴的VR顯示器中。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員觀察了拳手對(duì)虛擬對(duì)手不同類型出拳的反應(yīng)以及預(yù)判的敏銳度，成功率和反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)可量化，作為摹畫運(yùn)動(dòng)員預(yù)判能力表現(xiàn)圖的依據(jù)。
除了拳擊，VR技術(shù)還運(yùn)用到了雷恩足球俱樂(lè)部的守門員訓(xùn)練中，幫助守門員提高兩側(cè)視線觀察能力，而不是只關(guān)注對(duì)方帶球球員。這項(xiàng)能力很重要，因?yàn)閷?duì)方帶球球員就算有射門威脅，也可能在最后關(guān)頭把球傳到球門左右側(cè)的另一名隊(duì)員腳下。守門員若不提前準(zhǔn)備，則必然猝不及防。
應(yīng)用導(dǎo)向型研究
雷恩研究中心的項(xiàng)目以應(yīng)用為導(dǎo)向，目標(biāo)是幫助法國(guó)奧運(yùn)健兒備戰(zhàn)2024年巴黎奧運(yùn)會(huì)。研究者的一大任務(wù)是把VR技術(shù)融入運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練中，為此進(jìn)行了多方面深入思考：VR技術(shù)在訓(xùn)練中的比重應(yīng)該占多少？在每天什么時(shí)候進(jìn)行？在哪個(gè)訓(xùn)練階段進(jìn)行？每次VR訓(xùn)練應(yīng)該多久？VR訓(xùn)練該提供給誰(shuí)——希望在奧運(yùn)取得成績(jī)的運(yùn)動(dòng)員，還是所有運(yùn)動(dòng)員？VR訓(xùn)練頻率應(yīng)該多高？
“雷恩團(tuán)隊(duì)希望VR能與體能、心理素質(zhì)、技巧訓(xùn)練一并納入教練員制定的全方位訓(xùn)練計(jì)劃中。”
奧運(yùn)隊(duì)伍訓(xùn)練中心，以及與法國(guó)拳擊聯(lián)合會(huì)合作的法國(guó)國(guó)家體育學(xué)院的科學(xué)家都已開(kāi)始使用雷恩研究中心的VR技術(shù)。有了運(yùn)動(dòng)員和教練的反饋，開(kāi)發(fā)者將持續(xù)優(yōu)化VR，提升訓(xùn)練效果——第一版訓(xùn)練系統(tǒng)中的虛擬對(duì)手出招過(guò)于單一，模擬對(duì)陣不夠真實(shí)，新版本將會(huì)改進(jìn)。另外，VR訓(xùn)練硬件也將升級(jí)。
深度數(shù)據(jù)分析
雷恩團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)VR軟件采用的平臺(tái)是Unity——一款廣泛用于電子游戲編程的商用引擎。VR軟件能加載出三維拳擊場(chǎng)、虛擬對(duì)手、虛擬動(dòng)作。研究者設(shè)計(jì)的場(chǎng)景里，所有虛擬動(dòng)作都儲(chǔ)存在動(dòng)作庫(kù)里，可以回放觀看。虛擬對(duì)手的動(dòng)作由算法控制。有了這些手段，即可準(zhǔn)確評(píng)估運(yùn)動(dòng)員的反應(yīng)時(shí)間和預(yù)判能力。
雷恩團(tuán)隊(duì)已著手研究人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的應(yīng)用，讓虛擬對(duì)手更“智能”。雖然這部分技術(shù)還不成熟，但初步結(jié)果顯示即便沒(méi)有現(xiàn)實(shí)對(duì)抗的海量觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入，也能忠實(shí)再現(xiàn)拳手的復(fù)雜互動(dòng)。隨著這些技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，未來(lái)也許能以拳擊手的歷史比賽錄像為輸入，在VR模擬器中重現(xiàn)其拳法與策略！
參考資料：
1.TheREVEA project is financed by the priority research programme (PPR) Sport de très haute performance , part of the Programme d’Investissement d’Avenir, set up in the run-up to the Paris 2024 Olympic and Paralympic Games. The programme is co-sponsored by the Ministry of Higher Education, Research and Innovation and the Ministry of National Education, Youth and Sport.