2020东京奥运会中的科技：人工智能将如何帮助计时

奥运会官方计时机构欧米茄(Omega)，在游泳、体操和沙滩排球等项目中使用计算机视觉和运动传感器。

1896年4月10日，大约17名运动员参加了首届奥运会马拉松比赛。比赛全程大约40公里，在代表五个不同国家的运动员中，希腊运动员路易斯最终胜出，以2小时58分50秒的成绩获胜。我们是如何知道这个令人印象深刻的数据的?在马拉松比赛中，裁判在那一场历史性的比赛开始时设置的秒表，随后被自行车送到了选手们的前面，就在3个小时后，路易斯在雅典冲过了终点线，创造了历史性的时刻。

正如你所料，在过去的125年里，情况有了很大的改善。欧米茄自1932年起就为奥运会提供官方计时服务，该公司一直肩负着发展这些技术进步的重任。1948年的伦敦夏季奥运会上，欧米茄率先在比赛中引入被人们称为“魔眼”(Magic Eye)的终点摄影机(Photofinish Camera)，协助计时员精确判断参赛选手冲过终点线的时间。终点摄影机的引进，以前所未有的先进技术精准区别出金、银牌得主之间细微的结果差异。

不过，人们对这项技术持态度谨慎。过了20年，终点摄影机才被广泛使用。在1968年的墨西哥奥运会上，奥运会最终使用的是电子计时，用终点摄影机记录了10项新的世界纪录。尽管有这样的技术优势，还是有45个人工计时员被派往墨西哥，以防硬件出现故障。

自那时以来，欧米茄计时又有进一步提高精度，(引入了量子计时器在2012年伦敦奥运会上，分辨率提升至1微秒)，这是新一代欧米茄计时设备的应用。

国际奥委会批准的2021年东京奥运会新增项目例如，滑板、运动攀岩和冲浪。事实上，运动攀岩、游泳、田径、体操和马术都是今年得到全新或完全改进的计时处理的项目。但或许最有趣的是，欧米茄花了四年时间训练其内部人工智能学习沙滩排球。

欧米加计时主管阿兰·佐布里斯特表示：“在排球比赛中，我们现在使用带有计算机视觉技术的摄像头，不仅可以追踪运动员，还可以追踪球。”所以这是使用相机技术和人工智能的结合。

欧米加计时公司的研发部门由180名工程师组成，研发主要基于定位系统和运动传感器系统。欧米茄的目标是，在每年参与的500多场体育赛事中，为多个项目提供运动员表现的详细实时数据。这些数据也必须在不到1/10秒的时间内被测量、处理和传输，以便与观众在屏幕上看到的信息相匹配。

例如沙滩排球，这意味着采用这种定位系统和运动技术，让人工智能自主学习各种类别的接发球— 传球类型，以及球的飞行路径，然后将这些数据与球员衣服上的陀螺仪传感器收集的信息结合起来。这些运动传感器让系统知道运动员的运动方向，以及跳跃的高度、速度等。一旦处理完毕，这些信息就会被直播给广播公司，用于评论或屏幕图像。

人工智能最难解决的一个问题，就是在摄像机看不到球的情况下准确跟踪球。有时，它被运动员的身体部分覆盖。有时，它会运行到从电视画面框之外。所以，当你失去球时，你的挑战是追踪它。让软件预测球的去向，然后，当它再次出现时，重新计算它丢失和找回物体时的路径，然后填写“丢失”的数据，然后自动继续。这是最大的问题之一。

这种对球的追踪对AI判断比赛过程中发生的事情至关重要。当你可以跟踪球，你将知道它的位置和它何时改变方向，结合运动员身上的传感器，算法就能识别出这一镜头。不管是被撞了还是被撞了。你会知道是哪个队和哪个球员。因此，正是这两种技术的结合让我们能够准确地测量数据。

欧米茄计时公司声称，由于传感器和多个摄像头以每秒250帧的速度运行，其沙滩排球系统的准确率达到99%。不过，杜伦大学(Durham University)计算机视觉和图像处理教授托比·布泽尔却对此提出一定的质疑，这一观点在奥运会期间是否成立，关键是，这种系统是否能适用于各个国家的运动员以及男女性运动员。你需要大量的数据来收集。在这些不同的动作中，它出错的频率有多高?它多久会失去球的踪迹?以及它是否对所有运动员都有效？

虽然让谷歌或IBM提供所需的人工智能专业知识可能更容易，但这不是欧米茄的选择。无论是得分运动还是计时运动，最重要的是，我们不能在对成绩的解释和最终结果之间存在差异。所以为了保护结果的完整性，我们不能依赖其他公司。我们需要有专业知识来解释结果以及运动员是如何到达那里的。

2024年的巴黎奥运会将会有新的技术体现，你会看到一套全新的创新。当然，它将继续围绕计时、得分、运动传感器和定位系统。到2028年的洛杉矶，将有一些非常有趣的项目会实施。