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對體育實(shí)用人工智能的展望的論文
摘要：為促進(jìn)體育科學(xué)與體育實(shí)用計算機技術(shù)的發(fā)展，本文對人工智能與體育科學(xué)相結合的產(chǎn)物——體育實(shí)用人工智能進(jìn)行了探討和展望，旨在吸引更多的人參與到體育實(shí)用智能系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程中來(lái)。
1 引言
能夠透徹地了解人類(lèi)智能行為產(chǎn)生的機理并制造出可以模擬智能行為的智能機，是人類(lèi)長(cháng)久以來(lái)一個(gè)美好而強烈的愿望。從世界各國的古老傳說(shuō)到近代科學(xué)的不斷嘗試，都表明了人類(lèi)希望征服自然進(jìn)而征服自己的決心。人工智能學(xué)科的出現及迅速發(fā)展，為這一愿望的實(shí)現帶來(lái)了希望的曙光。它的研究延長(cháng)了人腦的功能，深化與拓展了人類(lèi)的智能勞動(dòng)，使科學(xué)技術(shù)革命的發(fā)展速度空前。目前，人工智能(Artifical Intelligence，簡(jiǎn)稱(chēng)AI)已被應用到社會(huì )生活的各個(gè)方面并已取得了令人矚目的成就。
雖然體育實(shí)用計算機科學(xué)在短短十幾年中已經(jīng)取得了迅猛的發(fā)展并有力地促進(jìn)了體育事業(yè)的進(jìn)步，但是，我們也不得不冷靜地看到，體育實(shí)用計算機技術(shù)還遠遠滯后于計算機科學(xué)的發(fā)展，在以“知識工程”為主的人工智能諸學(xué)科取得巨大成功的時(shí)候，體育實(shí)用計算機技術(shù)還在堅持“數據結構＋算法＝程序”的傳統程序設計方式，顯然已是大大落后于時(shí)代了。怎樣在系統分析的基礎上有步驟、有順序地將計算機科學(xué)的最新發(fā)展成果應用到體育領(lǐng)域中來(lái)，從更大程度上挖掘計算機科學(xué)的潛能從而促進(jìn)體育科學(xué)再上新臺階，就成了體育科研工作者一個(gè)重要的課題。本文分析了體育實(shí)用人工智能的現狀，展望了體育實(shí)用人工智能的未來(lái)。目的是引發(fā)廣大體育工作者對體育實(shí)用人工智能的興趣，吸引更多的人參與到這項工作中來(lái)。
2 人工智能及其解題思路
人工智能是一門(mén)前沿學(xué)科，是在計算機科學(xué)、控制論、信息論、系統科學(xué)、哲學(xué)等多種學(xué)科基礎上發(fā)展起來(lái)的。它的出現及所取得的成就引起了人們的高度重視，從而被稱(chēng)為是繼第三次產(chǎn)業(yè)革命之后的又一次革命。盡管如此，目前還沒(méi)有一個(gè)關(guān)于人工智能的確切定義。我們可以這樣理解：人工智能是一門(mén)研究如何構造智能機器(智能計算機)或智能系統，使它能夠模擬、延伸、擴展人類(lèi)智能的學(xué)科。通俗地講，人工智能就是要研究如何使機器具有能聽(tīng)、會(huì )說(shuō)、會(huì )看、會(huì )寫(xiě)、可思維、會(huì )學(xué)習等人類(lèi)思維能力的一門(mén)科學(xué)。
人工智能的研制者通過(guò)知識獲取過(guò)程將專(zhuān)家知識變成計算機可以識別的代碼(知識庫)，然后通過(guò)計算機程序設計使計算機模擬人類(lèi)所特有的推理思維過(guò)程(挑選知識的過(guò)程)，從而完成只有人類(lèi)才能解決的智能問(wèn)題。由于人工智能可以融合多個(gè)專(zhuān)家的知識并吸取了人類(lèi)的直覺(jué)和經(jīng)驗，所以，人工智能更適合于解決現實(shí)中需要人的思維判斷而難以量化的問(wèn)題。對于體育領(lǐng)域而言，不論是運動(dòng)員的選材、訓練計劃的安排、運動(dòng)處方的制訂還是運動(dòng)技術(shù)的診斷，體育專(zhuān)家的知識和經(jīng)驗都有著(zhù)舉足輕重的作用，如果智能系統可以完成這些工作，對體育科學(xué)的發(fā)展將產(chǎn)生深遠的影響。
3 體育實(shí)用人工智能的現狀
象所有處于發(fā)展之初的學(xué)科與研究方向一樣，人工智能與體育科學(xué)的完全交匯融合還有相當長(cháng)的路要走，還需要我們保持清醒的頭腦，采取實(shí)事求是的系統分析方法來(lái)對待它。惟有如此，我們才會(huì )既能發(fā)現不利因素而不至于盲目樂(lè )觀(guān)，又能看到有利條件而不至于悲觀(guān)失望，才能有的放矢地把握體育實(shí)用人工智能的發(fā)展進(jìn)程。
3.1 體育實(shí)用人工智能發(fā)展過(guò)程中的問(wèn)題
1.對大多數體育工作者而言，人工智能技術(shù)還相當高深，它需要開(kāi)發(fā)者不僅具備專(zhuān)項知識，還必須具備系統工程、軟件開(kāi)發(fā)等多個(gè)領(lǐng)域的綜合素養。
這些條件不僅對缺乏計算機操作能力的許多工作者來(lái)說(shuō)十分苛刻，即便是具有一定計算機應用水平的科研人員，對知識工程理論與方法的缺乏也會(huì )使其成為人工智能的門(mén)外漢。智能系統的核心和基礎是人類(lèi)的知識和經(jīng)驗，要想開(kāi)發(fā)智能系統，就必須從傳統的以數值計算為中心的程序設計轉變到以知識符號處理為中心的程序設計上來(lái)。這種思維與觀(guān)念的轉變顯然不是輕而易舉的。此外，智能系統的開(kāi)發(fā)是一個(gè)復雜的、曠日持久的系統工程，不僅需要相當的技術(shù)和足夠的軟、硬件支持，而且需要開(kāi)發(fā)人員長(cháng)期、艱苦的努力。與那些更易在短期內取得成果的研究方向相比，體育實(shí)用人工智能技術(shù)的研究可能更容易被人們所忽略。
2.人工智能與體育科學(xué)兩學(xué)科發(fā)展的相對獨立性阻礙著(zhù)兩者的交匯融合。
掌握人工智能技術(shù)的科研人員還沒(méi)有看到其在體育領(lǐng)域應用的廣闊天地，人工智能的應用成果還集中在工業(yè)控制領(lǐng)域、社會(huì )經(jīng)濟系統或軍事決策過(guò)程——相對來(lái)說(shuō)，這些領(lǐng)域更易取得明顯的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。體育實(shí)用人工智能研究的巨大潛力還沒(méi)有被挖掘出來(lái)。與此同時(shí)，相當一部分體育工作者還在沿襲著(zhù)傳統的以“經(jīng)驗技能”為主的教學(xué)、訓練模式，保守的思想也使他們看不到或是輕視或是不愿接受科技發(fā)展的新成果，這就加大了體育實(shí)用人工智能普及的難度�？偟膩�(lái)說(shuō)，相互滲透、相互吸引是兩者的必然趨勢，但目前人工智能與體育科學(xué)仍處于若即若離的境地，兩者的交叉還需要一個(gè)強有力的橋梁和紐帶。
3.人工智能技術(shù)本身的不完備性。
盡管自80年代以來(lái)，對機器學(xué)習、分布式人工智能、知識表示、常識推理等基礎性研究取得了可喜的成果，特別是人工智能的重要分支——專(zhuān)家系統的應用研究成果已取得了重大突破，但是從總體上來(lái)看，人工智能距其完善還有相當長(cháng)的路要走。我們不得不看到，人工智能的大部分分支，如自然語(yǔ)言理解、模式匹配、可視化研究等等都還不完善、不成熟，許多研究成果還僅僅停留在實(shí)驗室和書(shū)面報告里，并沒(méi)有轉化到應用上來(lái)，即使是在專(zhuān)家系統中，專(zhuān)家知識獲取這一“瓶頸”技術(shù)也阻礙了它的進(jìn)一步發(fā)展。
此外，我們也不得不考慮一下計算機軟、硬件和資金方面的限制。一般一個(gè)大型的智能系統的開(kāi)發(fā)需要強有力的計算機軟、硬件支持和足夠的資金投入，基本上以個(gè)人微機為主的體育科研及捉襟見(jiàn)肘的體育科研經(jīng)費可能會(huì )從很大程度上限制著(zhù)體育實(shí)用人工智能的發(fā)展。
3.2 體育實(shí)用人工智能發(fā)展的有利條件
盡管一系列理論與實(shí)際問(wèn)題阻礙了體育實(shí)用人工智能的發(fā)展，但是我們也沒(méi)有理由對體育實(shí)用人工智能產(chǎn)生悲觀(guān)情緒，更多、更有利的條件則為人工智能技術(shù)在體育領(lǐng)域的應用開(kāi)辟了道路。
1.計算機技術(shù)在體育領(lǐng)域的廣泛應用以及它對運動(dòng)成績(jì)的巨大推動(dòng)力，已經(jīng)使越來(lái)越多的人們認識到程序設計的美妙前景。顯然，體育實(shí)用計算機程序的設計就是對體育工作者腦力勞動(dòng)的解脫。這不僅僅是已嘗到程序設計甜頭的教練員和運動(dòng)員的迫切要求，也是廣大體育科研人員的努力方向。
2.近年來(lái)，我國的體育教育，特別是高層次的體育教育取得了很大的進(jìn)展，培養出一大批年富力強、有很強科研能力的碩士和博士研究生。他們大都具有較強的計算機應用能力和學(xué)習能力，對他們來(lái)說(shuō)，掌握人工智能技術(shù)也并不是遙不可及。青年體育科技工作者的不斷發(fā)展與壯大，為體育實(shí)用人工智能的發(fā)展提供了必要的人才支持。
3.“全民健身計劃”的推廣與實(shí)施，不僅使我國的群眾體育走上了正規化的道路，而且吸引著(zhù)越來(lái)越多的人參與到體育活動(dòng)中來(lái)。這其中當然包括人工智能領(lǐng)域的研究人員，他們會(huì )在鍛煉中逐漸認識體育、了解體育、發(fā)現體育中的問(wèn)題并不斷嘗試用本領(lǐng)域的技術(shù)方法來(lái)解決它(事實(shí)上，許多行之有效的體育實(shí)用方法和技術(shù)都是非體育專(zhuān)業(yè)科研人員引進(jìn)到體育領(lǐng)域中來(lái)的)。人工智能會(huì )象現在已經(jīng)在體育領(lǐng)域得到廣泛應用的灰色理論、模糊數學(xué)、系統工程一樣，逐漸地被廣大體育工作者所承認、理解和接受，進(jìn)而逐漸滲透到訓練、選材、規劃、教學(xué)等日常的體育工作中。因此，“全民健身計劃”的出臺與推廣，又為體育實(shí)用人工智能的發(fā)展創(chuàng )造了有利的外部環(huán)境。
此外，體育科研觸角的不斷伸展、體育科技投入的逐漸增加、體育科研人員素質(zhì)的不斷提高和人工智能技術(shù)的不斷完善，都會(huì )在一定程度上加快體育實(shí)用人工智能的步伐。
4 體育實(shí)用人工智能的發(fā)展方向
就目前人工智能領(lǐng)域而言，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與集成分布式智能系統是研究的熱點(diǎn)。前者是以研究大腦的結構和認知模型為主，用以對智力活動(dòng)進(jìn)行模擬或處理海量信息。后者是一種大規模的集成環(huán)境，即把各種不同的專(zhuān)家系統、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、數據庫、數值計算軟件包和圖形處理程序進(jìn)行有機集成，以解決復雜問(wèn)題，是“大成智慧工程”。雖然這兩者也可作為體育實(shí)用人工智能的研究方向，但對當前體育領(lǐng)域而言，應用性研究，即將各種已經(jīng)成熟的智能技術(shù)應用到體育實(shí)踐中來(lái)，有著(zhù)更加重大的現實(shí)意義。
4.1 各種體育實(shí)用專(zhuān)家系統的開(kāi)發(fā)與研制
專(zhuān)家系統是利用具有相當數量的權威性知識來(lái)解決特定領(lǐng)域實(shí)際問(wèn)題的計算機程序系統。它根據用戶(hù)提供的信息、數據或事實(shí)進(jìn)行自動(dòng)推理判斷，最后給出結論及結論的可信度以供用戶(hù)決策之用。之所以選擇專(zhuān)家系統做為體育實(shí)用人工智能研究的突破口，是因為不論從理論上、技術(shù)上，還是從應用上，專(zhuān)家系統都可以算得上是人工智能最成熟的一個(gè)分支。一些成功的專(zhuān)家系統開(kāi)發(fā)實(shí)例(包括已開(kāi)發(fā)的體育實(shí)用專(zhuān)家系統)可以提供技術(shù)支持，各種理論研究又使開(kāi)發(fā)過(guò)程有章可循。體育實(shí)用專(zhuān)家系統的開(kāi)發(fā)，能夠促使體育實(shí)用人工智能不斷地從抽象走向具體，引導體育工作者循序漸進(jìn)地了解和掌握智能技術(shù)，逐漸開(kāi)發(fā)出智能化程度更高的智能系統來(lái)。惟有如此，才能符合事物發(fā)展的客觀(guān)規律，才能保證體育實(shí)用人工智能健康、有序地發(fā)展。
4.2 體育領(lǐng)域自身智能技術(shù)研究人員的培養
由于受知識和技術(shù)的限制，在很長(cháng)的一段時(shí)間內，體育實(shí)用人工智能的發(fā)展還必須依靠人工智能領(lǐng)域人員的引導。然而，只有培養出體育領(lǐng)域自身的智能技術(shù)研究人員，體育實(shí)用人工智能才會(huì )有光明的前途。新一代的開(kāi)發(fā)人員，我們可以稱(chēng)其為智能工程師，應該首先是一個(gè)體育工作者，并已具有相當程度的體育專(zhuān)業(yè)知識和體育運動(dòng)實(shí)踐，再通過(guò)人工智能技術(shù)的學(xué)習和訓練，就可以單獨開(kāi)發(fā)出自身領(lǐng)域高質(zhì)量的智能系統。智能工程師及其工作，為人工智能技術(shù)向體育領(lǐng)域的滲透提供了必要的前提條件。
4.3 體育實(shí)用人工智能的基礎理論研究
雖然體育實(shí)用人工智能技術(shù)和方法研究十分重要，而且往往能夠在較短的時(shí)間內取得明顯的效益，但是它們卻根植于基礎理論的研究，脫離了基礎理論，技術(shù)和方法就會(huì )變成無(wú)源之水、無(wú)本之木。體育實(shí)用人工智能也只是曇花一現。知識只有形成體系，才能成為科學(xué)，一系列的技術(shù)只有被理論所串接和揉合，才會(huì )具有持久的生命力。因此，加強體育實(shí)用人工智能的基礎理論研究(包括運動(dòng)智能和競技心理的形成、發(fā)展規律、技能知識的表達方式、體育專(zhuān)家的思維推理過(guò)程研究、技能知識的傳遞方式研究等)，是這一新生學(xué)科存在和發(fā)展的根基所在。
5 結束語(yǔ)
體育實(shí)用人工智能離成熟還有很長(cháng)的距離，還存在著(zhù)一系列的問(wèn)題，但同時(shí)又充滿(mǎn)著(zhù)希望，為迎接這一機遇與希望共存的挑戰，廣大體育工作者需要沿著(zhù)正確的方向做出艱苦的努力。
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