人工智能賦能冰雪運動高質量發展前景、困境及推進策略

張騫 楊俊杰

(武漢商學院體育學院國際馬術學院 湖北武漢 430072)

習近平總書記提出，中國冰雪運動應堅持自主創新，必須走科技創新之路［1-2］。通過科技創新，補齊冰雪競技、產業等方面的短板，是我國冰雪運動發展的必由之路。在2022北京冬奧會背景下，《人民冰雪·冰雪科技談》梳理了人工智能在冰雪運動場館建造運維、運動技能優化、訓練基地建設、高性能器材、智能車聯網、多語言服務等方面取得的創新成果［3］，標志著我國逐步建立起技術驅動型冰雪運動發展方式。

人工智能作為我國科技發展的創新高地和超級風口，其在冰雪運動領域的應用已上升為國家戰略?！蛾P于促進全民健身和體育消費推動體育產業高質量發展的意見》指出，要大力發展“互聯網+體育”，支持以冰雪等運動項目為主體內容的智能體育賽事的發展［4］?！蛾P于以2022年北京冬奧會為契機大力發展冰雪運動的意見》強調，應支持新技術在冰雪運動產品研發、賽事傳播等方面的應用［5］?！丁皫尤齼|人參與冰雪運動”實施綱要（2018—2022年）》也提出應推動移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等技術手段與冰雪運動有機結合，搭建冰雪運動互聯網傳播平臺和智慧冰雪平臺，推動人工智能賦能冰雪運動高質量發展。具體來說，通過應用高效實用的人工智能模型，輕便智能的可穿戴設備和個性精準的機器學習系統，提升冰雪運動場地設施、運動訓練、賽事活動、產業與服務等方面的智能化和精準化水平。

人工賦能冰雪運動高質量發展對滿足大眾日益增長的冰雪運動需求，提高競技體育專業化水平，推動體育產業轉型升級有重要價值［6］。因此，應積極推動人工智能與冰雪運動發展深度融合，不斷培育冰雪運動新產品、新產業、新業態和新模式，逐步解決競技體育強、群眾體育弱，以及夏強冬弱、冰強雪弱的問題［7］。

1 人工智能賦能冰雪運動高質量發展的應用前景

1.1 精準管理場地設施

場地設施作為冰雪運動發展的基礎硬件和物理空間，應重點推進其智能化發展，實現場館環境設施、資源利用和管理方式的可持續發展和全場景協同。

為積極助力國家達成碳中和3060目標，綠色環保、低碳運營成為冰雪運動場館建設的重要關注點。在建造過程中，人工智能可以通過智能模擬計算，提高材料利用效率，優先使用可循環利用的材料，實現建筑材料的綠色環保。在運營過程中，冰雪運動場館可安裝基于人工智能的能源管控平臺，通過能源管理、能源計量和移動運維等功能，優化制冰余熱回收，錯峰儲能發電性能，實現場館的低碳運營［8］。

人工智能可以實現冰雪運動場館內外智能設備和系統的有機協同工作。在場館環境方面，通過環境感應器實時獲取溫度、濕度、亮度等數據，智能調控空調、照明、凈化等多設備的運行狀態。在定位導航方面，采用室內外一體化定位導航系統。北斗導航為“雪如意”場館提供了室內外無縫連續的高精度實時定位和位置服務，可穿戴設備“時空盒”可以匯聚實時位置信息，提供三維全場景室內外態勢監控、指揮調度等服務，實現室內外地圖展示和定位數據交互。在安全應急方面，基于北斗導航的精準定位，安防配送一體化機器人可以在“雪如意”場館內完成自主導航巡檢，發現煙火等異常情況即可觸發緊急情況預警機制，啟動應急響應處理方案，從而保障場館內人身安全和財產安全［9］。

1.2 精確量化運動訓練

人工智能技術的機器學習、深度學習和強化學習等算法，能夠收集、清洗、整合、智能計算運動訓練中產生的數據，推動運動訓練從經驗驅動型向數據驅動型過渡。

首先，精準量化評估運動員數據是冰雪運動訓練的基礎，訓練數據包括內外部負荷數據、技術數據、營養數據和睡眠數據等，其中，外部負荷包括訓練的組數、時間、質量等；內部負荷包括運動員的心肺指標、體液指標和神經肌肉指標［10］；技術數據包括峰值漿力點、抓水效果等；營養數據包括攝入的碳水化合物、脂肪、蛋白質等的含量；睡眠數據包括睡眠時長、階段分布等?；谶@些數據，人工智能技術能進一步為運動員制訂訓練周期劃分、訓練狀態監控、競技能力提升、運動損傷預防和競技戰術安排的最佳方案，并結合信息反饋，動態更新方案，提升訓練方案的針對性和科學性。

其次，冰雪運動員的比賽成績很大程度上由專項技術動作的完成情況決定，如跳臺滑雪的起跳動作、越野滑雪的八字登坡技術以及雪車與鋼架雪車的出發段推車技術等。而跳臺滑雪等項目運動環境復雜、運動速度快，對其進行高速采樣和科學測量難度較大。AI教練等智能訓練系統以其智能感應識別技術和計算機視覺算法，通過視頻圖像和人體關節點識別，高速捕捉專項動作［11］，并進一步利用神經網絡算法建立成績預測模型，提供精準化、可量化的快速反饋技術診斷和動作優化方案。

最后，冰雪運動作為高風險運動，過度負荷或不規范訓練會增加損傷和患病的風險。冰雪運動員訓練前，數據驅動的智能訓練為運動損傷提供風險預警，通過對運動員的健康生活、競技訓練等指標數據的多維采集和整合分析，借助算法得出運動員的訓練窗，即在最佳訓練時間進行最適合機體狀態的訓練內容和訓練強度，以最大限度降低訓練過度和運動損傷的發生風險［12］。冰雪運動員訓練過程中，由于各體段和主要關節存在受傷隱患，可以通過智能穿戴式冰雪運動裝備實現對關節運動速度、意念肌肉反饋控制等多模態數據的高速采集，計算主要關節載荷，指導運動風險測試［13］。

1.3 輔助組織賽事活動

人工智能技術輔助組織冰雪賽事活動主要體現在保證賽事公平公正、提升賽事服務的人性化和變革體育賽事傳播3個方面。

人工智能技術可以保證賽事的公平公正，輔助精準判罰。AI 裁判是運用機器學習技術搭建的AI 評分系統，目前已運用于高山滑雪、自由式滑雪空中技巧等項目。高速運動AI 自動跟拍機器人運用計算機視覺算法對滑雪運動員的動作、姿態、速度等信息進行識別、跟蹤、精準采集和科學測量，為高技術難度的滑雪比賽提供可靠的評分依據，降低了跟拍攝影師的工作量與風險系數。

人工智能技術可以提升賽事服務的人性化。賽事服務包括接待、氣象保障服務等。在接待服務方面，基于無人駕駛技術的無人接駁擺渡、自主泊車、無人配送等智能車聯網業務，為觀賽者提供綠色、高效、安全的出行服務?？拼笥嶏w等公司提供的語音識別、語音合成、機器翻譯等服務有助于克服觀眾觀賽的語言障礙。除此之外，冬奧會的移動測溫機器人、智能送餐機器人等為冰雪賽事的參與者提供了豐富的智慧接待服務。在氣象保障服務方面，可以融合精密的多源氣象監測數據，利用基于人工智能模型的訂正方法，構建百米級、分鐘級預報技術體系，實現在地形復雜、冰雪天氣的陡峭山區的氣象精準預報。

人工智能技術可以變革體育賽事傳播內容和方式［14］。在賽事傳播內容方面，人工智能利用人臉識別、語音識別和視頻結構化分析等，實現賽事集錦等內容的自動生成和剪輯，自動修正音視頻瑕疵，提升傳播效果和質量。在賽事傳播方式方面，冬奧會AI手語主播是基于智能手語翻譯引擎的數字人模型，可實現由文字及音視頻內容到手語的翻譯，讓聽障人士也能便捷地獲取比賽資訊。AI問答系統則基于知識圖譜技術進行知識融通和推理，提供基于語音和文字的冬奧知識問答服務，為普及冬奧知識、宣傳冬奧文化提供了全方位、立體化手段。另外，針對在線觀看賽事的用戶，還可以進一步搜集用戶的瀏覽和檢索行為，繪制用戶個人畫像，構建用戶興趣社群［15］，定向推送用戶感興趣的冰雪賽事和資訊。

1.4 支持產業與服務升級

人工智能技術在冰雪賽事和運動訓練等特殊場景產生的創新成果可以輻射到下游冰雪體育旅游、冰雪教育培訓、冰雪運動裝備等冰雪產業鏈和公共服務，推動體育、文化、旅游三大產業融合發展，提升公共體育服務治理能力。

在冰雪體育旅游方面，針對旅游消費者，可以建設智能化冰雪旅游信息服務平臺，基于人工智能的科學架構設計、高速精準運算和大容量數據存儲能夠升級平臺架構和功能設計，并利用大數據技術跟蹤用戶的瀏覽記錄，精準、智能、高效推薦旅游服務。針對旅游管理部門，可以建設冰雪旅游綜合監控平臺，通過投訴反饋系統，客流統計與預警系統等，實現旅游消費產業鏈全程監管，輔助相關部門制定應急預案和發展規劃。

在冰雪教育培訓方面，人工智能技術能夠突破場地、設備、天氣等因素的限制，輔助冰雪運動線下實操教學，降低冰雪運動參與的準入門檻。例如，受室內冰場造價昂貴的限制，冰壺運動無法進行大規模的推廣。借鑒冰壺比賽的相關規則，通過數字化、小型化、地面化等方式分別搭建數字冰壺、桌上冰壺、陸地冰壺等基于冰壺機器人的人工智能實驗教學平臺［16］。借鑒中國學校體育指揮系統［17］，可以構建包括學生滑雪運動負荷檢測系統、體質健康管理系統、滑雪優質課直播評價系統的學?；┙逃腔巯到y，實時反饋和追蹤學生課余滑雪教學和運動數據［18］。

在冰雪運動裝備方面，體育用品產業轉型升級需要依靠人性化的產品研發和高水平的產品制造。在產品研發方面，在確保數據隱私安全的前提下，冰雪體育用品制造企業可以通過智能分析用戶購買、使用、閑置智能設備等行為數據，構建用戶畫像和需求模型，推測用戶行為模式，從用戶角度優化產品研發、設計、生產和營銷等流程。在智能制造方面，冬奧會中應用可穿戴智能設備、智能雪蠟車、智能冰刀和滑雪板磨床等的成果，有望在全國范圍內推廣和應用，將推動我國冰雪制造業向自動化、數字化、智能化和精細化方向發展。

2 人工智能賦能冰雪運動高質量發展的現實困境

2.1 制度體系設計有待完善

人工智能賦能冰雪運動需要完善的制度體系，涵蓋政策、法律、標準和倫理規范。但目前，相關制度仍處于空白，無法保障智能冰雪的長效發展。

在政策方面，隨著人工智能上升為國家戰略，國家頂層設計體系已漸趨完善，如國家陸續出臺了《“十三五”國家科技創新規劃》《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》《新一代人工智能發展規劃》等政策性文件，但各級政府尚未制定針對人工智能應用于體育領域的政策，無法發揮其在冰雪運動等具體體育產業的導向和支持作用。

在法律方面，運動員數據泄露將導致隱私權受到侵犯，運動產品相關商業機密泄露將導致不公平競爭，甚至威脅國家體育信息安全。教練對運動員的體質測試、模擬訓練、賽況分析等行為，體育觀眾的賽情評論、購票等行為，體育企業的產品研發、市場推廣等行為都會產生大量數據，上傳云存儲進行數據分析和運算的過程中，其安全性和可靠性在人工智能技術黑箱內難以得到保障，因此面臨著被攻擊和竊取的風險。同時，由于運動數據的權屬關系涉及多元主體的利益博弈［19］，而相關法律規范和監管約束依然缺位，運動員和大眾普遍不愿意開放運動數據，制約了人工智能技術的推進。

在標準方面，目前尚未建立統一的數據共建共享標準規范，體育數據管理水平低下，難以實現數據的開放、流轉、利用和增值。人工智能產品應用缺乏產品質量標準和分級標準，目前僅通過微型電器的產品質量標準來監管人工智能產品的質量，普通產品加裝芯片即被冠以人工智能［20］，對軟件層面的云存儲、云計算、分析決策等關鍵技術監督較弱，難以助推人工智能產品轉型升級。

在倫理規范方面，人工智能作為新興技術，其發展受到經濟因素的影響，具有區域不平衡性。同時，冰雪運動也受制于其經濟成本，局限于少數經濟發達地區。雙重發展失衡將影響冰雪運動弱勢群體對人工智能產品享用的權利，并隨著技術升級和迭代更加惡化，馬太效應、數字鴻溝的現象將不斷加?。?1］。另外，冰雪運動技術密集程度高，隨著人工智能技術介入運動員的訓練和比賽并提供技術指導，其將提升運動員的借助性外力和技巧性優勢，使原本體育競技中所強調的規則、公平將因技術的嵌入而變得復雜化，這是否背離基本的體育倫理仍存在爭議［22］。

2.2 保障和服務機制有待健全

冰雪運動乃至體育領域的人工智能應用場景仍不夠廣泛，多處于弱人工智能階段［23］，其原因在于缺乏相應的保障與服務機制，如基礎和配套設施落后、人才儲備和培養薄弱、公共體育服務低效。

在基礎和配套設施方面，人工智能技術的應用依賴多源、異構、復雜的數據，而目前，體育自動化、數字化、信息化、智能化建設基礎較為落后，數據難以大規模采集、存儲、融通和分析，無法支撐人工智能技術的應用。

在人才儲備和培養方面，人工智能的發展依賴高水平技術人才，我國人工智能工程師和技術型、應用型人才均存在較大缺口，體育+人工智能復合型人才更為缺乏。體育類高等院校、科研院所對體育人工智能相關專業設置不足、人才培養體系不夠成熟［24］，難以培養專業型人才或提供社會培訓。目前，僅有上海交通大學和北京體育大學設立了人工智能體育相關的研究中心和實驗室，部分高校開始設置智能體育工程專業，作為新建機構和院系，智能體育人才培養體系仍有待完善。同時，部分教練員和運動員仍對智能體育的應用認同度、接受度不高，甚至有抵觸情緒，不利于智能冰雪技術和應用的推廣。

在公共體育服務方面，目前僅有樂冰雪、中國冰雪等APP 提供一站式冰雪運動服務，覆蓋城市范圍和冰雪運動資源有限，地方各級體育行政部門及社會體育組織等尚未建立起冰雪運動的智能化公共體育服務基礎設施和平臺，仍然處于粗放式治理和被動化服務的狀態。

2.3 人工智能產業協同能力弱

人工智能技術仍處于發展和革新期，諸多技術和應用尚未成熟，伴隨著不穩定性和不安全性，其產業培育和協同能力仍處于較弱水平。

首先，人工智能產品的技術研發需要大量資金作為保障，高投資、高風險、高價格的研發過程對投資者的資金運作能力要求較高，使得社會資本的投資行為較為謹慎，在一定程度上抑制了我國智能體育的技術研發［25］。

其次，核心技術的缺乏和技術體系建設滯后導致我國自有品牌的智能體育產品市場占有率低，重要零部件依賴進口，產品功能差異化水平低、同質化嚴重，缺乏核心競爭力［26］。人工智能相關應用重技術引進，輕自主研發，對引進技術的消化吸收力度不夠，自主創新能力匱乏，僅停留在理論研究和實驗階段，落地應用仍面臨技術瓶頸。同時，產品自主研發和進口的高成本使得其產品定價較高，難以推廣和普及。

最后，智能體育產業尚未能精準把握用戶人群定位，痛點和需求識別模糊，產品功能單一，缺少定制化和個性化服務。部分傳感器性能不完善，操作穩定性差，未能精準識別用戶的身體素質、生理結構及不同場景需求，未能有效發揮人工智能體育產品服務的價值。其主要原因是產學研脫節、成果轉化緩慢、銷售渠道阻塞、運營模式混亂等。

3 人工智能賦能冰雪運動高質量發展的推進策略

3.1 建立政策、法律、標準和規范四級體系

智能冰雪發展需要制定相關政策、法律、標準和規范四級體系，應對潛在的法律風險和倫理失范。

立法部門和政府部門應根據已有的人工智能相關政策，制定智能體育領域的政策，并通過配套制度保證政策的落地和實施，指導人工智能在冰雪運動的應用。宏觀政策包括但不限于：（1）“人工智能+體育”產業扶持政策，如與冰雪運動制造相關的中小、初創企業的財政扶持和稅收減免政策；（2）“人工智能+體育”產業創新政策，如建立智能冰雪研發的重點實驗室、工程（技術）研究中心、企業技術中心等基地，支持該領域前沿方向的研究；（3）“人工智能+體育”人才保障政策，如智能冰雪高端人才的引進和就業政策、高校相關專業人才培養政策等。配套制度包括但不限于：（1）面向重點產業和示范企業的產品準入與推廣制度、技術改造補助制度等；（2）實驗室、研究中心和示范企業的研發補助制度、培訓輸送制度等；（3）高層次人才的出入境、子女入學、醫療保健和配偶就業等配套制度。

建立健全法律法規。（1）對現有《中華人民共和國體育法》中有關“人工智能+體育”等方面內容進行補充修改，推行與智能體育產業發展規劃相適應的行政法規［27］。（2）補充和修訂《中華人民共和國反不正當競爭法》。在數據保護、算法壟斷和數據保密之間尋找有機平衡，避免可能的限制競爭和壟斷風險。（3）出臺相關法律，保護運動員的人格權、隱私權、參賽權，解決可能存在的跨境數據流動沖突。

建立行業標準和技術標準，推動智能冰雪領域的應用規范化和管理科學化。應聯合政府相關部門、體育組織、行業龍頭企業、高校和科研機構制定統一的標準，制定的標準包括但不限于運動員數據采集、流轉、存儲、利用、共享標準，冰雪運動場館智慧化建設和管理標準，智能可穿戴設備技術標準等，對智能冰雪的相關術語、系統架構、業務應用和保障管理等要素加以規范，推動智能冰雪領域的有序發展。

制定全行業的倫理規范和行為守則。（1）《新一代人工智能倫理規范》《關于加強科技倫理治理的意見》對人工智能管理、研發、供應、使用等特定活動提出了具體的倫理要求［28-30］，為智能冰雪領域的倫理規范框架的制定提供了參考，如在可穿戴設備研發過程中，應加強其數據采集和算法開發的倫理審查，避免偏見；加強人工智能產品與服務的質量監測和使用評估等。（2）應建立健全公開透明的人工智能監管體系，完善倫理風險監測預警機制。在冰雪運動中，當出現數據泄露、技術濫用等倫理違規行為時，應責令違規行為責任人改正，停止相關體育或技術活動，追回資助資金，撤銷獎勵和榮譽等。

3.2 提供基礎設施、人才和服務三維支撐

加快智能基礎設施建設、加大人才培養與引進力度、發展公共體育服務是智能冰雪領域的基礎工程，能緩解冰雪運動發展的區域供給不平衡性，提高冰雪運動智能化發展水平。

首先，應加快智能基礎設施建設。（1）強化冰雪運動場地的智能網絡設施建設。加速在偏遠山區、高海拔地區等冰雪場地普及5G 網絡技術，利用其高速率、大容量、低時延的優勢，推動人工智能在冰雪運動訓練、比賽及服務的高端應用。（2）加快建設智能冰雪運動場館，為大眾冰雪運動提供包括智能票務管理、人流量管理、數據管理、設備管理等功能的智能環境，為冰雪運動專業訓練提供比賽實景模擬、技術動作評估等智能場景。

其次，加大人才培養與引進力度。（1）高校在培養智能冰雪人才的過程中，要挖掘學校自身的專業學科優勢，開設對應的體育工程類專業。在專業課程設置上，應增設機器學習、圖像識別等人工智能相關課程；高校應鼓勵學生參加大學生創新創業項目、全國大學生機器人大賽等競賽和智能冰雪相關科研項目，提高學生的科研創新能力；高校應和人工智能企業合作，提供實習實踐平臺。（2）加強對冰雪運動一線教練員和運動員等從業人員的智能技術培訓，通過案例講解、理論學習、實操訓練等方式，提升其數字素養，增強應用人工智能技術的意識和能力。（3）培育引進一批冰雪運動體育技術、人工智能等領域的研發、咨詢和技術專家，聘用一批退役教練員與運動員作為咨詢顧問，培育一批貼合冰雪運動市場需求、了解冰雪運動訓練、熟練掌握數據分析和人工智能技術的融合型人才。

最后，發展公共體育服務，向精細式治理和主動化服務轉變。著力加強冰雪運動的智能化供給與服務。一方面，可以搭建體育信息中心、智慧體育平臺、各類體育公眾號等，推動冰雪場館智能化運營，提供在線預約、智能身份識別、數據監測、場景模擬、智能運動模式等智能滑雪服務，為用戶帶來全新的滑雪體驗；另一方面，建立體育產業綜合性服務平臺，面向冰雪行業的產業基地、產業園區、龍頭企業、中小企業提供資源整合、產品推廣、服務共享等服務，實現數據互聯互通，推動資源開放共享，支持及時反饋和科學決策，保障冰雪產業運行的規范性和高效性。

3.3 協同政、產、學、研、用、投六要素

通過科技冬奧重點專項的實施，我國智能冰雪領域已取得了一大批創新成果。應通過政、學、研、用、投六要素協同發展機制，進一步加快這些創新成果的研發、轉化和推廣，讓科技冬奧成果惠及美好生活。

在橫向上，提高政、產、學、研、用、投六位一體的協同發展能力，關鍵在于主體之間的深度融合。（1）政府應通過政策引導，為消費者、體育企業、高等院校及科研機構提供支持，加強監管，發揮政府的頂層設計作用。（2）高等院校和職業院校通過校企聯動，合作建設技術研發和試驗平臺，為師生提供工程實踐訓練的機會，為學校智能冰雪相關專業的建設提供重要的產業需求信息。（3）高等院校、科研機構應發揮科研資源的整合優勢，研究、開發、試驗適合冰雪運動發展需要的相關算法、程序、平臺和服務產品。（4）促進校企精準對接，企業應與高等院校和科研機構緊密合作，加快成果轉化，推動研究成果在消費者中應用推廣。（5）鼓勵消費者在實際消費過程中反饋智能冰雪產品、服務中的問題和需求，幫助提升產品和服務的針對性和適用性。（6）利用天使投資基金、科技貸款、科技保險、科技資本、創業風險投資基金、知識產權質押融資等多種方式對智能冰雪產業予以支持，加快投資效率。除此之外，還應充分調動運動項目中心、運動項目協會、體育俱樂部等多方社會主體的力量。

在縱向上，政、產、學、研、用、投六位協同有助于加強冰雪運動產業鏈各環節的有機合作，促進行業間互惠互利共贏。（1）構建以智能冰雪本體產業為核心、相關產業為主體、衍生產業為補充的產業互動協同發展模式，將冰雪企業相關的設計商、制造商、供應商與服務商等全部納入冰雪產業高質量發展體系中。（2）通過構建跨學科、跨地域、跨行業、跨部門的協同創新平臺或復合型研究共同體，優化智能冰雪產業鏈上企業間的資源配置和信息交流。

4 結語

人工智能賦能冰雪運動高發展的同時也面臨著機遇和挑戰。一方面，伴隨著大數據、人工智能、數字化建設與體育融合發展，以及冰雪運動發展方面的規劃、政策和意見的出臺，人工智能技術不斷升級和迭代，其在冰雪運動的場地設施、運動訓練、賽事活動、產業與服務的應用不斷深入，分別為人工智能賦能冰雪運動發展提供了良好的政策環境和技術支持；另一方面，智能冰雪作為新興領域，仍然面臨著制度體系設計有待完善、保障和服務機制有待健全、人工智能產業協同能力弱等挑戰和困境?；诖?，該文提出建立政策、法律、標準和規范四級體系，提供基礎設施、人才和服務三維支撐，協同政、產、學、研、用、投六位要素等推進策略，旨在應用人工智能技術，提高我國冰雪運動領域的運營管理能力、專業競技能力、新媒體傳播能力和公共服務能力，持續、長效地推動我國冰雪運動高質量發展。