Let AI be

Яркий онлайн-журнал про искусственный интеллект (Artificial Intelligence, AI)

 

Свяжитесь с нами

Пресс-релизы, предложения об инфопартнерстве и сотрудничестве,
в том числе запросы на рекламу, присылайте на почту редакции:

Ждем вас в соцсетях

Киай! Способы применения искусственного интеллекта в карате

Киай! Способы применения искусственного интеллекта в карате

Александр Мисунов, сооснователь московского карате-клуба «Дзаншин»; тренерский стаж в карате — с 2005 года; черный пояс, III дан

Искусственный интеллект в спорте уже применяется для решения разных задач. Однако в боевых искусствах, в частности карате, исследования и разработки в этой области носят, скорее, экспериментальный характер. Но будущее наступает нам на пятки. Для чего же нужен искусственный интеллект в карате?

Для оценки и улучшения техники спортсменов

В боевых искусствах важно не просто махать руками-ногами, а делать это правильно. Каждое движение оттачивается годами тренировок: тело запоминает механику ударов, бросков, подсечек и блоков, и в нужный момент — во время соревнований или при нападении на улице — человек машинально использует определенные приемы. Постановка базовой техники в единоборствах начинается с первых занятий, работа над улучшением навыков не прекращается никогда. Искусственный интеллект уже способен отслеживать и анализировать кинематические характеристики действий спортсменов.

К примеру, команда исследователей из Ирака, Египта и Малайзии обучила нейросеть оценивать у практикующих карате навыки базового удара ногой — мае-гери. В эксперименте участвовали пятеро спортсменов с коричневым поясом из Египетской федерации карате. На них были установлены игровые контроллеры Kinect, благодаря которым нейросеть получала данные о координатах суставов тела в трехмерном пространстве. Спортсмены демонстрировали удар, а нейросеть выдавала на монитор результат — правильно ли выполняется движение и что именно не так, причем с точностью в 90%. Исследователи сообщают, что в 100% случаев навыки мае-гери у участников эксперимента улучшились. [1]

А в Финансовом университете при Правительстве РФ была разработана нейронная сеть, способная определять линейную и угловую скорость ударов руками в карате. На кисти рук спортсменов закреплялась специальная коробка с инерциальным измерительным модулем (IMU), микроконтроллером и беспроводным передатчиком, который через Bluetooth отправлял нейросети данные для анализа. Эксперимент проводился на трех группах спортсменов с разным уровнем подготовки. Точность ИИ-модели — в зависимости от группы — составила от 86,5% до 95,5%. Причем нейросеть не только определяла скорость и ускорение удара, но и идентифицировала его вид. [2]

Для построения стратегии тренировок

В восточных единоборствах, как и в других видах спорта, одним из главных показателей уровня подготовки спортсменов являются результаты соревнований. Анализируя выступления (причем не только своих учеников) и их итоги, тренеры могут улучшать программу тренировок, изменять ее структуру, добавлять какие-то упражнения.

В Китае, например, уже изучали возможности применения нейросетей, распознающих движения и их последовательность на турнирах по ушу (кунг-фу). Такие системы компьютерного зрения оказались полезны для анализа как соревнований по таолу (так в ушу называются комплексы упражнений для боя с тенью), так и контактных поединков — саньда. [3, 4]

В карате тоже проводятся разные виды спортивных состязаний: спарринги, которые у нас называются кумитэ, и соревнования по ката (бой с тенью). Думаю, подобные инструменты можно применять в разных единоборствах. Согласитесь, будет здорово, если искусственный интеллект проанализирует соревнования высокого порядка и затем сообщит, какая техника, какие удары и блоки оказались наиболее эффективными, и что такого сделал спортсмен, ставший чемпионом. Благодаря этому анализу можно добавить соответствующие упражнения в тренировки.

Для судейства соревнований

В популярных видах спорта искусственный интеллект уже подключают к судейству. К примеру, ФИФА на чемпионате мира по футболу в Катаре применила ИИ-систему, которая с помощью камер следит за мячом и игроками и определяет офсайд (положение вне игры). Также сообщалось, что Международный союз конькобежцев  разрабатывает ИИ-технологию для оценки техники прыжков у фигуристов.

На соревнованиях по карате машинное зрение, наверное, пригодилось бы еще больше. Если в футболе, например, все же есть четкие ориентиры (ворота и линия, которую пересекает мяч), то в восточных единоборствах все не так однозначно. Обычно в карате поединок (кумитэ) оценивают четверо судей из разных углов татами и рефери, который свободно перемещается по полю. Случается, что спортсмен наносит противнику удар, но большинство судей из своего положения «видят» торимасен (так в карате называется нерезультативное действие, его не засчитывают). А бывает наоборот: быстрое и выразительное движение, с выдохом и боевым выкриком («киай») может показаться кому-то из судей результативным, однако не являться таковым, так как не было контакта противника.

Как правило, рефери принимает финальное решение, ориентируясь на мнение большинства судей, но в некоторых случаях дает команду фокусин сегун: судьи собираются для обсуждения спорного момента и могут изменить решение либо назначить переигровку. Искусственный интеллект помог бы снизить роль человеческого фактора в судействе. Такие системы могли бы отслеживать и случаи превышения контакта в поединке, они также бывают спорными. ИИ может делать замеры — например, насколько отклонилась голова спортсмена при ударе. Если угол больше допустимой нормы, противнику не засчитывается очко, а выносится предупреждение.

Для прогнозирования перспектив юных учеников в большом спорте

Исследования показали, что у спортсменов высокого уровня подготовки вырабатывается больше молочной кислоты, чем у их менее натренированных соратников при той же нагрузке, и в период восстановления концентрация лактата снижается гораздо сильнее. То есть способность к анаэробному гликолизу может отражать спортивные возможности человека. Эту особенность уже используют китайские исследователи при обучении нейросетей для ушу. [4] Кроме того, существуют методики, которые по физическим показателям (таким как мышечная, жировая, костная масса) могут спрогнозировать, какое у ребенка будет телосложение через 5 лет. Эти знания позволят правильно построить тренировочный процесс и определить, какие у ребенка перспективы в этом виде спорта.

У нас, как и у большинства других карате-клубов, нет задачи делать из учеников олимпийских чемпионов. Родители приводят к нам детей, чтобы они правильно развивались физически, чувствовали себя увереннее, да и просто были чем-то заняты в свободное время. Когда ребята занимаются пару раз в неделю, строить такие прогнозы ни к чему. Другое дело — в спорте больших достижений, профессиональном карате, когда у детей тренировки утром и вечером, 5 или даже 7 раз в неделю.

Соревнования по карате были на прошедших Олимпийских играх в Токио. И кто знает – возможно, в будущем этот вид спорта получит постоянное членство в олимпийской программе. Если страна захочет медали по карате, было бы логично применять такие прогнозные системы в качестве дополнительного инструмента при отборе детей для подготовки к соревнованиям высокого порядка. Искусственный интеллект определял бы, у каких юных спортсменов  больше шансов стать чемпионами в карате. Хотя его мнение, разумеется, не должно быть определяющим.

Очевидно, что потенциал технологий машинного обучения в карате и других единоборствах высокий и пока еще мало раскрытый. К сожалению, у спортивных клубов нет финансовой возможности самостоятельно развивать это направление: вкладывать деньги в создание нейросетей, приобретение необходимых датчиков и камер для сбора данных. Однако, если исследования и разработки в области искусственного интеллекта для карате получат поддержку государства или крупных корпораций, то для этого вида спорта откроются новые перспективы.

Изображения: Freepik; из личного архива Александра Мисунова


Исследования:

 [1] Hayder Nazar, dr. Abeer Dakhil, dr. Muhammed Asim Muhammed & dr. Mazin Hadi Gizar. (2022). Using Artificial intelligence to evaluate skill performance of some karate skills. Modern Sport, 21(1)

[2] Хасаншин, И.Я. Исследование кинематики ударов руками в карате на основе искусственной нейронной сети // Наука и спорт: современные тенденции. – 2021. – Т. 9, № 1. – С. 36-42

[3] Lv, Huipeng. (2021). Martial Arts Competitive Decision-Making Algorithm Based on Improved BP Neural Network. Journal of Healthcare Engineering. 2021. 1-8

[4] Qi Han, Shenglu Huo and Rui Li. Martial Arts Routine Training Method Based on Artificial Intelligence and Big Data of Lactate Measurement. Journal of Healthcare Engineering. Volume 2021

 

You don't have permission to register