乒乓球機(jī)器人展示了人工智能強(qiáng)大的“行為”能力。未來，隨著乒乓球機(jī)器人的升級與成熟，將會助力運(yùn)動員更好訓(xùn)練，助推乒乓球運(yùn)動的普及。

前段時(shí)間，國際乒聯(lián)發(fā)布的一條“史上最長乒乓回合”視頻在網(wǎng)絡(luò)上引發(fā)了球迷的廣泛關(guān)注。視頻中，專業(yè)球員和乒乓球愛好者利用球拍、鍋鏟、書本等不同的工具在不同的環(huán)境中接力回球，上演了一場趣味橫生的乒乓大聯(lián)歡。

如今，人工智能技術(shù)的運(yùn)用更為乒乓球運(yùn)動插上了想象的翅膀，擁有一顆智慧“大腦”的乒乓球機(jī)器人不斷發(fā)起挑戰(zhàn)，它會戰(zhàn)勝乒乓球世界冠軍嗎？

助運(yùn)動普及

2014年，德國乒乓球名將波爾迎戰(zhàn)一臺名為庫卡的乒乓球機(jī)器人。面對機(jī)器人，這位前世界第一選手高接低擋，卻只能依靠滾網(wǎng)球和擦邊球緊追比分，最終險(xiǎn)勝。雖然這場對決只是一段廣告營銷，彼時(shí)機(jī)器人的水平還不是很強(qiáng)大，但想象力的種子已在科研人員的心中種下。

上海體育學(xué)院中國乒乓球?qū)W院與新松機(jī)器人自動化股份有限公司合作，研制出兩代龐伯特(Pongbot)乒乓球?qū)Υ驒C(jī)器人。盡管對打機(jī)器人只有一條機(jī)械臂，但已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對戰(zhàn)。同時(shí)，通過人工智能算法中的深度學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型，對打機(jī)器人能一邊打球一邊“鉆研”對手的動作和擊球方式，通過預(yù)測乒乓球軌跡擬定回球策略。

乒乓球奧運(yùn)冠軍鄧亞萍曾在一檔電視節(jié)目中與第二代對打機(jī)器人過招，分別從速度、力量和旋轉(zhuǎn)等3個(gè)維度測試機(jī)器人的性能。從剛開始面對快攻時(shí)的“束手無策”，到最后已經(jīng)可以成功接住難度較高的下旋球，一兩百個(gè)回合交手下來，機(jī)器人展現(xiàn)了強(qiáng)大的適應(yīng)和學(xué)習(xí)能力?！捌古仪驒C(jī)器人的潛力很大，不能小瞧?！编噥喥颊f。

其實(shí)，機(jī)器人在醫(yī)療、汽車、化工、教育等領(lǐng)域已經(jīng)有著廣泛應(yīng)用。在體育領(lǐng)域，也有公司生產(chǎn)過可以完成體操動作的機(jī)器人。參與了乒乓球機(jī)器人研發(fā)工作的上海體育學(xué)院中國乒乓球?qū)W院副院長任杰說，設(shè)計(jì)乒乓球機(jī)器人的初衷是利用科技手段助力運(yùn)動員更好地訓(xùn)練，同時(shí)推動乒乓球運(yùn)動的普及。

學(xué)習(xí)能力強(qiáng)

今年3月，龐伯特對打機(jī)器人的“兄弟”產(chǎn)品——發(fā)球機(jī)器人面世。發(fā)球機(jī)器人擁有兩條機(jī)械臂，可以一只手出球，一只手執(zhí)球拍擊球。和傳統(tǒng)發(fā)球機(jī)直接快速出球相比，發(fā)球機(jī)器人高度還原了真人發(fā)球動作，為運(yùn)動員提供了觀察“對手”的時(shí)間，鍛煉了運(yùn)動員的反應(yīng)能力和對球的處理能力。

但要想做到高度擬人化，除了長得像、動作像之外，還要實(shí)現(xiàn)發(fā)球的多變。任杰介紹，發(fā)球機(jī)器人可以設(shè)置出球的不同旋轉(zhuǎn)類型、落點(diǎn)，能通過球拍快換模擬不同的打法風(fēng)格。“這樣一套組合練下來，我感覺仿佛在和真人交手，還是一個(gè)高手!”一位體驗(yàn)者感嘆。

發(fā)球機(jī)器人的“撒手锏”，是軌跡分析和動作分析功能。兩臺分布式雙目視覺系統(tǒng)如同一雙“慧眼”，及時(shí)捕捉球及運(yùn)動員的運(yùn)動軌跡，再加上人工智能算法這個(gè)“大腦”進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，及時(shí)調(diào)整技戰(zhàn)術(shù)策略，一套“組合拳”讓發(fā)球機(jī)器人“?！辈豢僧?dāng)。

“如果打敗人類圍棋高手的‘阿爾法狗’向我們展示的是人工智能強(qiáng)大的‘思維’能力，那乒乓球機(jī)器人則展示了人工智能強(qiáng)大的‘行為’能力，體現(xiàn)工業(yè)自動化領(lǐng)域在精準(zhǔn)識別、快速反應(yīng)、靈活控制等方面的制造實(shí)力?！比谓苷f。

憑借對乒乓球運(yùn)動的深刻理解，中國乒乓球?qū)W院在合作研發(fā)乒乓球機(jī)器人的過程中少走了不少彎路。發(fā)球機(jī)器人在設(shè)計(jì)初期時(shí)，被設(shè)定的出球速度很快，后來發(fā)現(xiàn)這超過了多數(shù)運(yùn)動員的接受能力，不僅起不到鍛煉效果，還增加了馬達(dá)、電機(jī)等配置，完全沒有必要?！凹夹g(shù)研發(fā)要符合現(xiàn)實(shí)規(guī)律?！比谓苷f，“所以我們建議參照教練進(jìn)行多球訓(xùn)練時(shí)的出球速度、頻率和球的旋轉(zhuǎn)對機(jī)器人進(jìn)行調(diào)試?！?/span>

應(yīng)用前景廣

過去的乒乓球課，20個(gè)學(xué)生分享10張球臺，如果老師逐一進(jìn)行多球訓(xùn)練，一節(jié)課下來往往很難兼顧到所有學(xué)生。中國乒乓球?qū)W院訓(xùn)練部主任顧楠介紹，開學(xué)后學(xué)院將在課堂教學(xué)中投入10臺發(fā)球機(jī)器人，通過個(gè)性化設(shè)置，每個(gè)學(xué)生都能在適合自己當(dāng)前水平的模式下進(jìn)行針對性訓(xùn)練。這樣，老師就有更多時(shí)間指導(dǎo)學(xué)生。

機(jī)器人可以輔助教學(xué)，訓(xùn)練的對象可不可以也是機(jī)器人？中國乒乓球?qū)W院就讓發(fā)球機(jī)器人和對打機(jī)器人成了“師徒”，前者用專業(yè)的訓(xùn)練模式，根據(jù)徒弟的進(jìn)步水平靈活調(diào)整課程訓(xùn)練；后者快速學(xué)習(xí)不同的回球策略。

如果說對打機(jī)器人的目標(biāo)是打敗乒乓球世界冠軍，那么發(fā)球機(jī)器人走的就是“親民”路線，更適合一般乒乓球愛好者進(jìn)行基本功練習(xí)。在未來，除了日常教學(xué)外，發(fā)球機(jī)器人還可以走進(jìn)社區(qū)健身中心、乒乓球俱樂部等。有了這樣一臺機(jī)器，一人也能打球，設(shè)定好相關(guān)數(shù)據(jù)，就可以來一場酣暢淋漓的對決。

任杰暢想，未來借助5G和AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))等技術(shù)，機(jī)器人或許也可以實(shí)時(shí)同步線上另一端參與者的動作，實(shí)現(xiàn)乒乓球比賽的“云約戰(zhàn)”，讓打乒乓球突破時(shí)空的限制，變得更有趣。上海體育學(xué)院中國乒乓球?qū)W院院長施之皓希望，通過人工智能技術(shù)與乒乓球運(yùn)動的結(jié)合引領(lǐng)世界乒乓球運(yùn)動的發(fā)展潮流，同時(shí)，在對乒乓球機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)品不斷升級的過程中，將更多的技術(shù)創(chuàng)新運(yùn)用于乒乓球高層次人才培養(yǎng)上。