人工智能虚拟教练将游泳运动员提升到一个新的水平
深度学习算法消除了游泳中的猜测和挫折
尤里·卓夫尼洛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，他在氯化水中度过了太多的时间。大学毕业后，他认为自己需要另一种运动方式。卓夫尼洛夫斯基尝试了一段自行车比赛的间歇后，他的邻居把他拉回了游泳池。这是一次略带失望的重聚。游泳时那种熟悉的挫折又回来了。
“当我回到泳池时，什么都没有改变，”他说。“我还得数自己的圈数和划水数。这就相当于去跑步，你必须数自己的步数，才能知道你走了多远。”
在佐夫尼洛夫斯基与自行车比赛后，他被健身可穿戴设备宠坏了，这些设备可以跟踪大量的自行车指标，比如力量、节奏、速度和海拔高度。同样在科技行业工作的卓夫尼洛夫斯基说:“只要你能想到的，他们都有。”在游泳方面，没有一种可穿戴设备的精确度能与跑步或骑自行车的追踪设备相比。“我想，‘好吧，我有技术背景，我可以看到一个解决方案。’”
解决方案很优雅:智能护目镜。Zhovnirovsky成立Ciye(发音“看到”;这是“教练在你的眼睛”的首字母缩写)来创造智能护目镜并将其推向市场。在智能护目镜中，一个“智能教练”模块卡在左侧镜片的左下角。该模块有一个小显示屏，显示游泳者的单圈时间、圈数和间隔时间(每圈时间)，向左快速扫一眼就能看到。新功能的跟踪和完善的形式也在工作中。慈野的智能泳镜适用于所有游泳选手，从业余选手到奥运会选手。
智能护目镜由Ciye“智能教练”模块提供支持，只需向左快速浏览即可显示单圈时间、单圈数和分档时间。(视频来源:慈野)
自然的解决方案
在他的职业生涯中，卓夫尼洛夫斯基是一个连续创业者。当他再次开始游泳时，他已经有了多年的创业和扩大创业规模的经验。他知道开发Ciye智能护目镜解决方案需要什么。他的目标市场也很广阔。“仅在美国，就有2600万人每周至少去游泳池三次，”他说。而圈数问题几乎是一个普遍的挫折。例如，一位Ciye的测试者每天游9.5公里(6英里)，在测试智能护目镜之前，她需要在心里记录她总共422圈。
常识告诉卓夫尼洛夫斯基，游泳运动员需要一种与游泳世界通用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，因为似乎没有人能保持超过四圈的记录，”卓夫尼洛夫斯基说。在游泳过程中无法跟踪进度也会阻碍游泳者的能力提高。“如果你与游泳运动员交谈，他们最大的抱怨与成绩有关:‘我正在改变我的风格，但我是否变得更好了?更快呢?我变得更糟了吗?’”他说。“很难获得有关变化如何影响业绩的信息。”
虽然游泳手表等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淹没传感器。它们在跟踪圈数时不是很准确，如果你想检查你的速度，你需要将你的手腕移到视野中，打断你的划水。它们也不能在锻炼期间提供实时反馈。
常识告诉卓夫尼洛夫斯基，游泳运动员需要一种与游泳世界通用的东西相结合的解决方案。“每个游泳的人都戴着护目镜，”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:慈野)
如果你做了，他们就会穿
作为一名游泳爱好者，慈业团队很清楚他们的市场对智能泳镜的需求。在不中断划水的情况下，游泳者可以看到游泳时间、休息时间和分开时间，这将允许游泳者根据他们的目标实时推动或调整自己的速度。慈野的智能护目镜还需要比市场上的主流智能护目镜更好，后者可以在游泳时将游泳者的数据投射到他们面前。它很吸引人，但阻碍了游泳者的视线，并引起恶心。挑战在于如何让智能护目镜成为现实。
“它把你从单调的计算中解放出来，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·卓夫尼洛夫斯基，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——某人何时开始游泳，何时停止游泳，何时转向，他们使用的泳姿——并且可以通过头上的传感器感知这些要素。当检测运动和方向时，一个九轴惯性测量单元——一种可穿戴设备中常见的传感器，它将加速度计、陀螺仪和磁力计包裹在一个设备中——产生噪声信号。Ciye团队需要一个人工智能模型，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，也是最难大规模实施的，”卓夫尼洛夫斯基说。“根据我的经验，这比算法本身更重要。”慈野需要的东西还不存在，所以用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，这项技术还需要体积小、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需要创造一种算法来节省内存和计算能力，对电池的需求尽可能小，以便传感器能够充分工作。Sadeghi使用MATLAB工具箱进行了一次又一次的算法迭代，用于深度学习和信号处理。
他利用慈野的测试游泳者社区的数据训练算法，这些人会发送他们的训练数据和游泳的详细描述。世界杯预选赛小组名单护目镜捕捉信息的准确率超过99%，可以识别划水类型、划水速率、圈数等。
泳姿识别机器学习模型的优化。(图片来源:慈野)
卓夫尼洛夫斯基说:“很难有一种算法在大量人群中具有如此高的准确度。”“我们能够做到这一点，在很大程度上是因为MATLAB及其提供的工具。”
慈野科技掌握了这项技术后，他们就需要护目镜来承载它。慈野团队与死,Inc。该公司开发和销售改善游泳技术和体验的产品，并推出了智能2022世界杯八强谁会赢？护目镜，由可拆卸的Ciye Coach模块驱动。
Ciye模块的大小和形状和吉他拨片差不多，缺少了尖端，它卡在护目镜左边镜片的外围，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，而无需每次都购买全新的教练解决方案。
Ciye模块。(图片来源:慈野)
但这正是智能眼镜的魅力所在。戴上护目镜，游泳者的表演就在视线之外，只有当他们的眼睛向左转时才能看到。在这一瞬间，游泳者会看到一个黑色屏幕，一次一个地循环显示一些数据点，包括圈数、每圈用时、休息时间和总时间。当游泳者转身蹬墙开始新的一圈时，护目镜会显示上一圈的时间和划水次数。卓夫尼洛夫斯基说:“这让你从单调的计算中解放出来，专注于你的技术和表现。”
泳镜还可以追踪游泳的更详细信息，这些信息随后会出现在应用程序中。在那里，除了实时显示数据外，用户还可以看到每次锻炼的详细情况，看到他们的总距离、平均配速和燃烧的卡路里。通过这款应用，用户还可以设定提高的目标，并与其他游泳运动员联系，让一项原本孤独的运动增添了社交元素。卓夫尼洛夫斯基说:“这款应用程序可以帮助你保持动力和联系。”“我们希望成为您心目中的个性化、专注的教练。”
虚拟教练
COVID-19大流行震动了游泳界，就像它影响日常生活的其他方方面面一样。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COVID期间拥有这个设备很有帮助。在新冠肺炎期间，即使你可以去游泳池，你也非常孤独，”若夫尼洛夫斯基说。“大流行消除了之前存在的任何社会方面。”任何人都不允许进入甲板，甚至教练也不允许，游泳者在进入游泳池之前和出来时都需要戴上口罩。智能护目镜和应用程序恢复了一些社交方面，也确保了运动员可以继续训练。
“为了在锻炼时获得实时反馈，技术将进入眼睛。我们的使命是为每个人提供虚拟教练。”
尤里·卓夫尼洛夫斯基，Ciye
对于专业人士来说，虚拟教练不仅是工具性的，而且至关重要。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·韦格曼没有带她的教练，因为旅行限制，她的教练没有被允许参加比赛。但她使用智能泳镜记录了她的游泳训练，并将数据发送给她的教练，然后教练可以在几个时区之外为韦格曼提供建议和支持。Weggemann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，慈业团队把护目镜带到了奥运训练中心，让德国国家队试用。“他们都跑得更快，”卓夫尼洛夫斯基说。“现在他们面前有了时钟，他们知道自己什么时候走得慢或快，这就促使他们做得更好。”
智能眼镜的数据可以通过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”引入其他运动项目，为跑步者和自行车手开发智能太阳镜。这款太阳镜将能够跟踪地面上智能护目镜的指标，比如步数、距离、速度和活动持续时间。目前这款原型眼镜看起来和普通的运动太阳镜没什么两样，不过它内置了小电池和慈业科技。卓夫尼洛夫斯基说，慈业公司计划最终设计出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，卓夫尼洛夫斯基希望它们能在今年年底上市。慈野的团队还在为太阳镜和护目镜开发生物识别记录功能。对于这款护目镜，他们拥有一项通过头部检测心率的技术专利，他们正在研发类似的太阳镜。在卓夫尼洛夫斯基的设想中，这款太阳镜不仅能跟踪心率，还能测量血氧饱和度，并计算出最大摄氧量(VO2 max)。最大摄氧量是人体在剧烈活动时可以使用的最大摄氧量，反映了心血管健康状况。
在健身可穿戴设备中，卓夫尼洛夫斯基认为，像慈野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。”“我们的使命是为每个人提供虚拟教练。”
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