人工智能虚拟教练带领游泳运动员更上一层台阶
深度学习算法消除了游泳的猜测和挫折
尤里·卓夫尼罗夫斯基需要离开泳池休息一下。作为一名狂热的游泳运动员和水球运动员，他在氯化水中呆了太长时间。大学毕业后，他决定自己需要另一个运动出口。在zovni罗夫斯基尝试了一段自行车竞技之后，他的邻居把他拉回了游泳池。这是一次略带失望的重聚。他又想起了游泳时那种熟悉的挫折。
“当我回到泳池时，一切都没有改变，”他说。“我仍然要数我自己的圈数和划水数。这就好比去跑步时，你得自己计算步数，才能知道自己跑了多远。”
在佐夫尼罗夫斯基与自行车比赛之后，他被健身可穿戴设备宠坏了，这些设备可以跟踪大量的骑行指标，比如力量、节奏、速度和海拔。“你能想到的，他们都有，”同样在科技行业工作的卓夫尼罗夫斯基说。在游泳方面，没有任何可穿戴设备能与追踪跑步或骑自行车的设备相提并论。“我想，‘好吧，我有技术背景，我能想到解决方案。’”
解决方案很优雅:智能眼镜。Zhovnirovsky成立Ciye(发音“看到”;这是“教练在你的眼睛”的首字母缩写)创造智能眼镜，并将其推向市场。在智能护目镜中，一个“智能教练”模块卡在左镜头的左上角。该模块有一个小显示器，显示游泳者的单圈时间、单圈数和间隔时间(每圈时间)，快速向左瞥一眼就能看到。新的跟踪功能和完美的形式也在工作中。Ciye的智能护目镜适用于所有游泳运动员，从业余选手到奥运会选手。
智能护目镜由慈业“智能教练”模块提供动力，通过快速向左瞥一眼就能显示圈速、圈数和分步时间。(视频来源:Ciye)
一个自然的解决方案
在他的职业生涯中，卓夫尼罗夫斯基是一个连续创业者。当他重新开始游泳时，他已经有了多年的创业和创业经验。他知道开发Ciye智能眼镜解决方案需要什么。他也有一个广阔的目标市场。“仅在美国，就有2600万人每周至少去游泳池三次，”他说。计算大腿数的问题几乎是一个普遍的挫折。例如，一位Ciye测试者每天游泳9.5公里(6英里)，在测试Smart goggles之前，她需要在心里记录她的每一圈——总共422圈。
常识告诉卓夫尼罗夫斯基，游泳运动员需要一种与游泳世界普遍存在的东西相结合的解决方案。
“这是一个固有的问题。当你问人们他们游了多少圈时，大多数人会告诉你他们不知道，因为似乎没有人能记录超过4圈的情况，”佐夫罗夫斯基说。在游泳过程中无法跟踪进步也会阻碍游泳者进步的能力。“如果你和游泳运动员交谈，他们最大的抱怨是与成绩有关的:‘我在改变我的风格，但我变得更好了吗?更快呢?我变得更糟了吗?’”他说。“要获得变化如何影响业绩的信息非常困难。”
虽然游泳手表等一些设备试图解决这些问题，但它们存在重大缺陷。首先，这款手表是戴在手臂上的，游泳时手臂的运动会压过传感器。它们在跟踪圈数时不是很准确，如果你想检查你的速度，你需要把手腕移到视野中，打断你的划水。它们也不能在锻炼过程中提供实时反馈。
常识告诉卓夫尼罗夫斯基，游泳运动员需要一种与游泳世界普遍存在的东西相结合的解决方案。“每个游泳的人都戴护目镜，”他说。“这是一个非常明显的答案。”
带有Ciye模块的智能护目镜。(图片来源:Ciye)
如果你创造了它，他们将会使用它
作为游泳者，慈野团队很清楚市场对智能护目镜的需求。在不中断划水的情况下，观察游泳时间、休息时间和分段时间，游泳者可以根据自己的目标实时调整自己的速度。Ciye的智能护目镜还需要比市场上主要的智能护目镜更好，后者在游泳时在游泳者面前预测游泳者的数据。它很吸引人，但妨碍了游泳者的视线，并引起恶心。挑战在于如何让智能护目镜成为现实。
“它把你从单调的计数中解放出来，专注于你的技术和表现。我们希望成为您心目中的个性化、专注的教练。”
尤里•Zhovnirovsky Ciye
他们需要创造一种产品，能够准确地感知和识别游泳的要素——某人什么时候开始游泳，什么时候停止游泳，什么时候转身，用什么划法——并且可以通过头上的传感器感知这些要素。当检测到运动和方向时，一个九轴惯性测量单元——一种在可穿戴设备中常见的传感器，它将加速度计、陀螺仪和磁强计封装在一个设备中——产生噪声信号。Ciye团队需要一种人工智能模型，能够从复杂的混乱中梳理出相关信号，并标记出特定的动作，比如仰泳或自由泳。
“数据标签是机器学习中最重要的活动之一，也是最难大规模实现的，”zovnirovsky说。“根据我的经验，这比算法本身更重要。”Ciye需要的东西还不存在，所以使用MATLAB®，该团队创建了一个定制的数据标签工具，以满足他们的需求。
除了运行深度学习算法，该技术还需要体积小、防水、电池寿命长。算法必须紧凑而强大。Ciye数据科学主管库沙•萨德吉(Koosha Sadeghi)表示:“我们必须平衡算法的性能和复杂性。”
Sadeghi需要创建一种节省内存和计算能力的算法，对电池的要求越低越好，这样传感器才能满负荷工作。Sadeghi使用MATLAB工具箱进行深度学习和信号处理，对算法进行了一次又一次的迭代。
他根据Ciye的测试游泳者社区的数据训练算法，这些测试游泳者会发送他们的训练数据和游泳的详细世界杯预选赛小组名单描述。护目镜捕捉信息的准确率超过99%，可以识别stroke类型、stroke rate、lap count等。
游泳姿势识别机器学习模型的优化。(图片来源:Ciye)
zhovni罗夫斯基说:“很难在这么大的人群中使用如此高精度的算法。”“我们能够做到这一点，在很大程度上要归功于MATLAB及其提供的工具。”
慈野公司一旦有了技术，他们就需要护目镜来承载它。慈业团队与死,Inc。该公司开发和销售改善游泳技术和体验的产品，开发了智能护2022世界杯八强谁会赢？目镜，由一个可拆卸的Ciye Coach模块提供动力。
Ciye模块的大小和形状和吉他拨片差不多，缺了一个尖头，它卡在护目镜左侧镜头的边缘，看起来很典型。该模块的设计还允许客户轻松更换塑料镜片，而无需每次购买全新的教练解决方案。
Ciye模块。(图片来源:Ciye)
但这正是智能护目镜的魅力所在。戴上护目镜，游泳者的显示器就在视线之外，只有当他们的眼睛向左瞟时才能看到。在这一眼中，游泳者看到的是一个黑色的屏幕，在几个数据点上循环，一次一个，包括圈数、每圈时间、休息时间和总时间。当游泳者转身离开池壁开始新一圈时，护目镜会显示前一圈的时间和划水次数。“它把你从单调的计数中解放出来，专注于你的技术和表现，”卓夫尼罗夫斯基说。
护目镜还能追踪游泳的更详细信息，游泳后会出现在应用程序中。在那里，除了实时显示的数据外，用户还可以得到每次锻炼的详细数据，看到他们的总距离、平均配速和消耗的卡路里。通过这款应用，用户还可以设定提高的目标，并与其他游泳者联系，让一项原本孤独的运动有了社交元素。“这款应用的存在是为了帮助你保持动力和联系，”卓夫尼罗夫斯基说。“我们想成为您心目中的个性化、专注的教练。”
一个虚拟的教练
COVID-19大流行震动了游泳界，也震动了日常生活的方方面面。它也让人们关注到虚拟工具在体育运动中的效用。“对我来说，在新冠肺炎期间拥有这款设备很有帮助。在新冠肺炎期间，即使你可以去游泳池，你也非常孤独，”卓夫尼罗夫斯基说。“大流行消除了以前的所有社会层面。”任何人都不允许上甲板，甚至教练也不允许，游泳者在进入泳池前和出水时都需要戴上口罩。智能护目镜和应用程序恢复了一些社交方面，也确保运动员能够继续训练。
“为了在锻炼时获得实时反馈，技术将进入眼睛。我们的使命是将虚拟教练带给每个人。”
尤里•Zhovnirovsky Ciye
对于专业人士来说，虚拟教练不仅是工具性的，而且是至关重要的。在2021年举行的2020年东京夏季残奥会期间，美国游泳运动员马洛里·韦格曼(Mallory Weggemann)没有带着她的教练去了，由于旅行限制，她的教练不允许前来观看比赛。但她使用智能护目镜记录了她的训练游泳，并将数据发送给她的教练，然后教练可以在几个时区之外给韦格曼提供建议和支持。魏格曼赢得了两枚金牌，一枚银牌，并打破了两项残奥会纪录。
在另一个例子中，慈野团队把护目镜带到一个奥林匹克训练中心，让德国国家队试用。“他们都跑得更快，”卓夫尼罗夫斯基说。“现在他们面前有了时钟，他们知道自己什么时候走得慢，什么时候走得快，这促使他们做得更好。”
智能护目镜的数据可以通过Ciye应用程序访问。
在游泳市场取得初步成功后，慈业正将眼睛里的虚拟教练带到其他运动项目中，为跑步者和骑自行车的人开发智能太阳镜。这款太阳镜将能够追踪智能护目镜在地面上的对应指标，如步数、距离、速度和活动持续时间。目前的原型眼镜看起来就像一副普通的运动太阳镜，但它的电池很小，内置了Ciye技术。卓夫尼罗夫斯基说，慈业公司计划最终设计一款带有可拆卸模块的眼镜，就像护目镜一样。
虽然这款太阳镜还处于雏形阶段，但已经具备了全面的功能，卓夫尼罗夫斯基希望它们能在今年年底推出。慈业团队还在为太阳镜和护目镜开发生物识别记录功能。在眼镜方面，他们有一项通过头部检测心率的技术专利，他们也在试图在太阳镜上实现类似的目标。在佐夫尼罗夫斯基的设想中，这款太阳镜不仅能追踪心率，还能测量血氧饱和度，并计算出最大摄氧量(VO2 max)，这是人体在高强度活动中能够使用的最大摄氧量，反映出心血管健康状况。
在可穿戴健身设备中，卓夫尼罗夫斯基认为，Ciye这样的产品将在未来占据主导地位。2022世界杯八强谁会赢？他说:“为了在锻炼时获得实时反馈，技术将进入眼睛。”“我们的使命是将虚拟教练带给每个人。”
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