東奧場外的台灣科技力:AI教練系統助郭婞淳奪金,智慧舉重訓練鏡即時分析人體骨架、修正動作

東奧場外的台灣科技力:AI教練系統助郭婞淳奪金,智慧舉重訓練鏡即時分析人體骨架、修正動作
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我們想讓你知道的是

擔任郭婞淳教練的林敬能接受《中央社》採訪時表示,現場觀察跟AI系統即時影像分析,如同肉眼跟顯微鏡的差別。數據支持原有推論,幫助團隊吃下定心丸,選手也能更安心去舉下一把。

(中央社)東京奧運賽事即將閉幕,透過轉播,螢幕後的觀眾為選手歡呼慶祝,但多數人不知道的是,競技場上除了紮實、令人激動的技術較量外,背後隱藏的更是一場無聲的科技戰,數據就像幫教練打開「第三隻眼睛」,精準掌握對手狀態。

舉重好手郭婞淳在東京奧運奪下台灣首面金牌。郭婞淳在東京完成動作當下,其實遠在台灣的運動科學團隊也能運用AI教練系統分析轉播畫面,接近無時差在65秒內完成高速運算,自動化建立出人體棒狀圖,回饋郭婞淳的身體角度、槓鈴速度等資料,並立即回傳給現場教練參考。

事實上,這個AI教練系統早已默默進行多年,協助教練做戰術調整,過去郭婞淳參與國際大賽時,在中國寧波舉行的2019年亞洲舉重錦標賽、在泰國舉行的2019年世界舉重錦標賽都曾派上用場。

實力或蠻力舉起?AI宛如「鷹眼」讓對手無所遁形

科技部「精準舉重」計畫共同主持人、台北市立大學運動器材科技所教授何維華接受《中央社》採訪時解釋,完成舉重動作有提鈴期與發力期2階段,提鈴期力求平穩,發力期則要瞬間產生很高的加速度,透過系統中的槓鈴軌跡追蹤功能,觀察槓鈴高度跟加速度2個參數的變化。「選手到底是憑實力還是蠻力,數據一清二楚」。

團隊透露,由於大會只有轉播特定角度畫面,為了能讓AI教練系統拍到側面影像,即時把分析結果提供教練參考,運科團隊還提前「場勘」尋找合適位置,以秘密拍攝北韓選手崔孝辛的舉重畫面。即時分析發現,崔孝辛舉重過程高度跟加速度參數非常驚人,加上下降到跟郭婞淳同一量級,原本認為是郭婞淳在東京奧運最大勁敵。

台灣團隊做足功課準備應戰,結果因為疫情關係,北韓沒有報名參加比賽。

擔任郭婞淳教練的林敬能接受《中央社》採訪時表示,現場觀察跟AI系統即時影像分析,如同肉眼跟顯微鏡的差別。數據支持原有推論,幫助團隊吃下定心丸,選手也能更安心去舉下一把。

不過,選手舉完一把的休息時間只有不到2分鐘,教練更得在30秒內決定下一把的舉重重量,AI教練系統必須在短短2分鐘內產出分析,不然如果1個小時才分析完回饋給教練,比賽也已經結束。

至於科技如何幫助調整戰術,林敬能舉例,如果今天現場觀察有對手表現怪怪的,透過AI教練即時的數據分析,可以知道對手可能有哪塊傷勢、動作應該發揮不出來,也許在自家選手能力範圍內,「下一把可以開出高一點的重量嚇嚇對方」。在壓力更大下,對手要能表現得跟平常一樣,難度也會大大提高。

林敬能直言,經驗累積固然重要,但是運科團隊是讓選手、教練在比賽中更有所依靠,「人有依靠時就會無懼,愈能把平時訓練成果發揮出來」。

此外,舉重比賽時的抓舉與挺舉分別都有3次試舉機會。林敬能表示,團隊也會運用數據分析,蒐集各國選手每次試舉重量,掌握重量間距、選手習慣等,不僅有助於掌握敵情,也能在重量選擇上更精準。

智慧舉重訓練鏡 運用鏡像理論牢記每個動作

不過,運動競賽的科技戰並不只限於比賽現場,平時訓練過程中也能透過設備與系統幫助選手進步。

例如,舉重是非常講求身體肌肉的平衡的運動,林敬能會督促舉重選手每天要在鏡子前反覆練習,背後用意其實是運用「鏡像理論」,讓選手一邊訓練、一邊用眼睛檢查自己身體每個關節的動作,目的就是把動作烙印在身體記憶中,並加深神經細胞的連結。

團隊也開發出智慧舉重訓練鏡,兼具鏡子與數位顯示器功能,運用已經成熟的開放人體骨架辨識技術,即時分析人體骨架,選手手肘、膝蓋關節角度一目了然,提供教練更精確的指導。

林敬能指出,情蒐不分項目,各國都是卯足精力互相情蒐、盼望破解對手技術,台灣頂尖選手像是郭婞淳自然也是被重點情蒐對象。他認為,台灣具備科技島優勢,未來如果更長期投入技術資源在競技體育,相信可以期待更亮眼的表現。

多人摔槓「比打雷還大聲」,市北教大、中科院研發減震防護地墊

(中央社)台北市立大學跟中科院攜手合作,把防彈衣材料應用在地墊上,研發出舉重高減震防護地墊,有效減少槓鈴反彈次數與噪音持續時間。不過,這片看似薄薄5公分的地墊,背後竟有長達2年的研發歷程。

科技部「精準舉重」計畫共同主持人、台北市立大學運動器材科技所教授何維華接受《中央社》採訪時表示,地墊需求其實是團隊在訓練現場觀察而來,長時間待在訓練場地就會發現,整間訓練室如果很多人一起摔槓,「真的比打雷還大聲」。

參與地墊研發的台北市立大學運動器材科技研究所副教授鍾寶弘接受《中央社》採訪時表示,有些教練因為長期身處這個環境,聽力也有些微受損,講話會特別轉過來或是提高音量。此外,聽力受損可能影響身體平衡功能,選手舉重表現也可能受影響。

鍾寶弘指出,平常的舉重地墊如果有槓鈴掉落,槓鈴會再跳動幾下、直到能量逐漸耗損吸收,但是過去也曾發生槓鈴不規則反彈,造成選手受傷。

歷經四代開發,減少首次反彈高度30%、縮短槓鈴反彈次數

鍾寶弘表示,當時在挑選地墊材料上其實沒有花費很多時間,因為過去剛好曾跟中科院合作。中科院希望能把具備軍民通用特性的材料做技術轉移,他就曾用過剪切增稠液體(Shear Thickening Fluid, STF)這種高科技材料,應用在棒球、冰上曲棍球的護具,實際防護效果也很好。

STF材料最早用在防彈衣,概念上是讓分子結構受到高速撞擊後,分子迅速聚合變得更堅硬,讓子彈打不過去,後來也應用於砲彈中包覆引信的材料,目的是希望砲彈不要一接觸到目標物就爆炸,而是打到更深層才爆裂,增加殺傷力。

不過,鍾寶弘指出,團隊當時想把STF材料跟EVA材料(乙烯醋酸乙烯酯共聚物,常用於鞋底或其他民生用品的緩衝材料)混合打造新版舉重地墊,但比例多寡會影響地墊的吸震效果與耐用程度,反而在調配上花費較多時間。

研發過程中,最令鍾寶弘印象深刻的是運動選手的超級敏感度。由於重達80、90公斤的槓鈴落地後,地墊凹痕必須多點時間才能恢復,這對一般人來說不是問題。但跟教練溝通才發現,舉重選手對槓鈴一開始的起始高度非常敏感,也就是說,如果舉重地墊不能在凹陷後儘速恢復,等於這塊地墊根本不能用。

事實上,地墊高低差可能不到1公分,一般人在健身房一定感受不到差異。「但是頂尖運動選手敏感度真的非常驚人,細微差異都能察覺,」鍾寶弘說。

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Photo Credit: 中央社(中科院提供)
台北市立大學攜手中科院,研發出舉重高減震防護地墊(圖中粉色墊),有效減少槓鈴反彈次數與噪音持續時間,中科院後續也加碼捐贈40組地墊給國家運動訓練中心,作為國家舉重培訓隊訓練使用。

團隊最後透過多種組合測試,把地墊設計成雙層材質,上層偏硬、比較耐用,下層較軟、有助於吸收能量,在吸震與耐用度中找到平衡。同時也在地墊表面設計壓紋,以增加摩擦力,最後設計的格菱紋狀表面,好處是讓地墊凹陷程度不會那麼明顯。

一片薄薄的地墊,中間竟歷經四代開發,團隊中間測試次數更接近百次,才完成這款地墊。團隊也拍攝影片比較STF地墊跟傳統橡膠材質地墊的使用情形,發現STF地墊可以減少第一次反彈高度30%、縮短槓鈴反彈次數,同時也能減少噪音持續時間25%,希望能改善訓練環境。

團隊透露,這類技術在國內外也有類似專利,但在展會上,仍舊吸引不少國外廠商與代理商的興趣,主因在於應用領域廣泛,加上現在小型健身房愈加普及,具備一定市場性。

不過,STF材料的高規格,的確也讓這款地墊要價不菲,成本約為一般同規格地墊的3到5倍,在商業化仍有一定難度。

鍾寶弘表示,後續也跟廠商簽訂合作協議,希望能尋找替代材料、降低開發成本,目前已經進入市場調查階段,未來可能也會在復健診所提供民眾試用。

郭婞淳教練籲成立國家級運動科學中心,協助選手有更好表現

《中央社》報導,舉重隊總教練同時也是郭婞淳教練的林敬能表示,運動競賽就像帶兵打仗,後援團隊把兵器磨利、把馬匹照顧好,前面將軍士兵才能放心上場打仗。他呼籲台灣應仿效多國成立國家級運動科學中心,系統性利用運動科學,協助選手有更好的表現。

科技部「精準舉重」計畫共同主持人、台北市立大學運動器材科技所教授何維華表示,運動員生理狀態也跟一般人差異非常大,如果成立國家級運科中心,中心更能發展專屬於運動員的基礎研究(如營養、力學、肌肉疲勞),相較現行研究方式會更完整掌握運動員狀況,少走一些冤枉路。「知道選手以前是怎麼受傷,更能幫助預防下次受傷」。

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責任編輯:潘柏翰
核稿編輯:翁世航

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