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你已经接不住机器人发的乒乓球了

  《我们的5G》是虎嗅 X 高通联合打造的5G系列报道,旨在关注5G产业发展动态,以及背后的人、公司以及行业如何通力合作,实现5G从技术基础到日常应用的链路通达,勾勒每个参与者对5G之思考,展现5G对万物之价值

  《我们的5G》是虎嗅 X 高通联合打造的5G系列报道,旨在关注5G产业发展动态,以及背后的人、公司以及行业如何通力合作,实现5G从技术基础到日常应用的链路通达,勾勒每个参与者对5G之思考,展现5G对万物之价值。

  在中国体育各个项目当中,乒乓球是为数不多在职业体育竞技成绩、民间收视及参与人口三个维度上均处于世界顶级水平的项目之一。

  先说竞赛成绩。自1988年加入奥运会以来,这项运动共产生32枚金牌,中国包揽其中的28枚。

  再看收视群体和参与人口。2017年2月,时任中国乒乓球队总教练、现中国乒协主席刘国梁在微博上透露,中国大陆一周两次以上、一次一小时以上的乒乓球运动参与人口高达8300万。

  此外,国际乒乓球联合会数据显示,2019年,该联合会旗下主要大赛的电视转播收视人数为14.1亿(包括世乒赛、世界杯、巡回赛,但不包括总决赛)。其中,中国中央电视台贡献了89%的观众量。

  因为竞赛成绩出,参与人口众多,乒乓球成了一块不小的蛋糕。前瞻研究院调研显示,2019年中国乒乓球行业的市场规模约为213亿元,到2025年预计将达327亿元。

  不过,即便这样,这项运动在中国的开展,依然受到诸多限制。 轰轰烈烈的城镇化进程下,中国运动场馆设施的供给并不能完全满足市场需求。国家体育总局数据显示,2019年,中国乒乓球场地数量只有80.56万个。对照刘国梁发布的数据,8300万“民间张继科/张怡宁”人均只有不到0.01块乒乓球场地。

  同时,学业、工作、家庭又挤压了乒乓球爱好者打球的时间。年轻一代多独生子女,业余时间被社交软件、短视频、电竞等多元娱乐方式抢占,乒乓球选手找人陪打也越来越难——虽然可以找专业教练,但是也存在训练枯燥,选择少、成本高的困扰。 所有这些,都导致乒乓球参与人口的扩大、项目的进一步普及,以及参与人群技术的提升,面临结构性挑战。

  5月21-22日,2021高通技术与合作峰会在北京水立方举行。与百余家伙伴共同展现的300余项技术演示中,一款名为庞伯特的乒乓球发球机器人赚足了眼球。现场共有3个体验区,参会者可以通过教育模式、打榜模式,根据自身水平选择难度系数,感受高通赋能的体育科技魅力。值得一提的是,世界乒乓球冠军丁宁也来到现场进行体验,并带来了一场颇有观赏性的互动。

  这款机器人来自一家以机器人与人工智能为核心技术,瞄准乒乓球运动的体育科技创业公司——上海庞勃特科技有限公司。

  2015年之后,随着中国人均GDP突破8000美金,以及政策的号召,中国掀起了一股全动健身热潮。 对乒乓球运动有着深厚情怀的庞勃特公司开始了乒乓球+人工智能/机器人的创业之路。

  但是,一开始,庞勃特研发团队走了弯路,做了一个人机对打乒乓球的机器人。这个产品虽能充分体现其人工智能技术,但没有准确切中用户痛点。

  乒乓球爱好者最大的痛点不是对打,而是如何通过多球训练达到技术定型的效果,也就是我们说的肌肉记忆。落到实践层面,高质量的多球训练可以强化单一技术以及综合技术,提高球员加强灵敏性和应变能力,是不可或缺的训练环节。 经过一段时间的调研,庞勃特也发现,在乒乓球专业队日常教学和训练当中的奇妙定律。

  庞勃特调整了产品研发的方向,从对打机器人转为发球机器人,一方面重新对焦用户痛点,另外一方面也帮助解放乒乓球训练中的人力——作为陪练,工作无疑极为枯燥;目前乒乓球运动中缺乏智能化数据分析系统;庞勃特开发乒乓球鹰眼系统,将乒乓球运动数字化,更好辅助训练。 乒乓球运动有自己的项目特点:

  首先,乒乓球桌很大,台面长2.74米、宽1.525米,球直径为4厘米,在球桌上只是一个很小的物体;其次,旋转、球速,运动轨迹难以捉摸;最后,球拍一般都有三层:木板、海绵和胶皮,球拍击球点不同、材料不同,击球的力度也不同。

  市面上的高速相机,分辨率多为720P,很难实现对乒乓球运动轨迹高精细度的捕捉和采集,因此,乒乓球智能化的前提是,相机必须具备更高倍速和分辨率。

  深度学习虽然能够识别文字、图像和声音等数据,但在处理图像过程中,能搞定的多是体积大物体在画面中的分割,乒乓球在画面中占比小,表面又没有明显的特征,这也是一大技术难点。

  海量的乒乓球运动轨迹、力量、角度、速度等,不仅数据量大,维度也多元,对机器人芯片的计算性能和通信能力均提出了高要求。 如何才能解决上述痛点,成了庞勃特必须攻克的难题。

  起初,庞勃特找到了一家芯片厂商来提供解决方案,虽然算力基本满足要求,但因为是电脑芯片,导致集成了芯片后的摄像系统体积庞大,不利于从高空俯视整张球桌进行全面的拍摄采集。而且,设备的功耗以及整套解决方案的成本都非常高。

  能满足算力足够强劲,硬件更轻便,同时通信能力与范围更强这三个条件的,庞勃特想到了智能手机芯片。

  在智能手机领域,高通持续多年位居移动芯片市场份额第一的位置,最近几年又在5G芯片市场持续扩大了领先优势。更重要的是,高通还推出了全球首款支持5G和AI的机器人平台——高通机器人RB5平台。这一解决方案能够很好地满足庞勃特的需求,双方很快达成合作。

  庞伯特乒乓球机器人解决方案,主要包括鹰眼系统和发球机器人。为保证更精准地捕捉到球的运动轨迹,鹰眼采用由两个摄像头支持的双目视觉系统,摄像的帧率达到200赫兹——这意味着必须在5毫秒内,可以同时处理完两张720P的照片。在深度学习领域,这一技术的实现,其实是一件有着极高难度的事情。

  这款机器人平台采用了高通专为机器人应用而设计的QRB5165处理器,集成了八核CPU、强大的GPU,以及多个DSP(包括计算、音频和传感器)和ISP。

  平台采用了业界领先的高通AI引擎,使得平台整体的AI计算能力达到每秒15万亿次,相当于最顶级显卡的水平,能够很好的满足机器人AI和机器学习的大量推理需求;再加上高通领先的ISP能够捕捉快速运动、专业级的照片和视频,能带来每秒20亿像素的处理速度。所以,RB5平台兼具强大的AI性能和尖端的图像处理能力。

  另外,RB5平台可通过配套模组实现对5G网络的支持。有了5G网络,庞伯特乒乓球机器人对数据通信低时延的要求就迎刃而解,能够即时向后端反馈训练数据,从而实时分析得出运动员接发球的质量。如果等乒乓球打过来之后,系统过一秒钟才给出结果,下一个轨迹就已经发生了,用户体验就会非常差。

  不仅仅是算力强、低时延,相比过去,庞伯特的鹰眼系统可以安装在位于球桌中线附近的杆子上,无论是体积、功耗,还是成本都明显下降——形象一些描述的话,就是过去鹰眼需要一个台式电脑大小的设备来拍摄和处理数据,如今只需要一台手机大小的硬件就能完成,而且算力更强、价格更便宜。

  在21号的骁龙之夜,庞伯特与世界冠军丁宁的互动也让我们发现了高通在智能机器人领域的另一个奇点——鹰眼系统。

  借助高通RB5平台的庞伯特鹰眼系统采集了大量专业运动员挥拍的数据,建立了一个球拍接发球的深度学习模型,并用它来实现乒乓球的击打动作。目前,这个模型可实现对乒乓球飞行速度、旋转、落点、过网高度的精准控制,机器人可以实现最大12m/s的发球速度,最大80转/s的旋转速度。且机器人末端的移动速度可以达到12米/秒,市面上很多同类型的机器人这一数据大概是3-4米/秒。

  也就是说,庞伯特的机器人具备了极高的发球水平和击球力度。这样,专业乒乓球队在训练运动员发球时,就无需再配备一位专职的运动员教练,每天陪着打数个小时,进而将“陪练”从枯燥重复而又巨大的训练量中解放出来,让其从事更有价值的工作。除此之外,庞伯特鹰眼系统能够采集乒乓球飞行轨迹的全部数据,包含乒乓球飞行速度、落点区域、过网高度等,并以此形成个性化训练统计分析系统,给用户制定科学化训练计划,让用户不断看到自己的成长。

  除了专业队训练和初学者教学培训等场景外,庞勃特还通过高通的技术,打造了一套针对B端市场考试考级的解决方案(配备3个高帧率相机)。这套场景解决方案,对乒乓球运动各项数据的识别率达到了99.99%。

  有了高通机器人平台、5G和IoT解决方案的赋能,庞勃特的乒乓球机器人拥有了出的实时采集、运算能力,以及不俗的交互体验,从而在B和C两端打开了局面,受到越来越多的好评。

  据庞勃特CEO张海波透露,截至目前,位于湖北黄石的乒乓球国家队训练基地和多家乒乓球俱乐部都在使用庞伯特机器人解决方案进行专业训练,并且未来还会应用到更多的考试场景中。

  乒乓球运动队给到的反馈是,虽然价格偏贵,但拟人机器人发出的球能听到球拍击打乒乓球的声音,看到球拍挥动的板型,整个过程真实还原乒乓球运动。换句话说,机器人发球已经接近国家队级别教练发球的水平了。和专业领域的人士评价不同,C端用户觉得庞伯特机器人“好玩、有趣”。

  如今,为进一步提高机器人的智能化水平,庞勃特还与上海体育学院中国乒乓学院合作,开发智能机器人教练系统。

  早在2016年,国务院就推出了全民健身计划。近年来,各级体育和教育部门也不断加大对体育的扶持力度,云南更是将体育列入中考,且把分数从50分提高到100分——和语文、数学、英语同分。

  在国人身体素质提高的过程中,确保每个人每周有足够的时间与场地开展各项体育运动至关重要。作为国球,乒乓球虽然在中国群众基础雄厚,但依然面临增加人均场地设施不足,提升乒乓球参与人口技术水平等结构性挑战。

  传统的乒乓球训练和教学方式更多依赖人力和经验,虽依然不可替代,但科技含量不足,也不利于解放人力,进而提高技术水平。

  幸运的是,如今随着人工智能、5G、IoT技术的发展,诸如高通一样致力于基础科技企业,也将持续协同庞勃特等体育智能化企业参与到中国体育运动的普及推广之中,用智能化技术协助专业运动员和业余选手提高竞技水平。在激活传统体育智能化转型的同时,也让越来越多中国人触碰更真实的智能生活,提高身体素质,享受体育生活所带来的乐趣,推动中国体育产业的进一步腾飞,以及健康中国2030目标的实现。