全民健身信息服務平臺關(guān)鍵技術(shù)研究

周志雄 唐子人 賈曉蕓 馮子勇 李炳照 何明

【編者按】? 黨的二十大會議中提出，到2035年我國要建成體育強國和健康中國。作為基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化的戰(zhàn)略目標，體育強國和健康中國的建設(shè)是中國式現(xiàn)代化的重要組成部分，也是推進中國式現(xiàn)代化的現(xiàn)實需要?！丁敖】抵袊?030”規(guī)劃綱要》中提出，加強全民健身科技創(chuàng)新平臺和科學健身指導服務站點建設(shè)。在“主動健康”戰(zhàn)略思想指導下，科技部等部門印發(fā)的《“十三五”衛(wèi)生與健康科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》中提出：強化健康風險因素控制，加強健康危險因素、科學健身等研究，以主動健康為導向，重點突破人體健康狀態(tài)量化分層、健康信息的連續(xù)動態(tài)采集、健康大數(shù)據(jù)融合分析、個性化健身技術(shù)等難點和瓶頸問題。近年來，首都體育學院面向國家重大戰(zhàn)略需求、面向體育和健康事業(yè)主場、面向北京高精尖產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，提出“體醫(yī)工融合創(chuàng)新發(fā)展”的辦學思路，積極打造體醫(yī)工融合創(chuàng)新技術(shù)應用示范平臺，推動運動促進健康事業(yè)快速發(fā)展，并取得了重要進展。為此，《首都體育學院學報》編輯部圍繞科技部的主動健康重點專項——《全民健身信息服務平臺關(guān)鍵技術(shù)的研究》進行專題組稿，系統(tǒng)呈現(xiàn)相關(guān)研究成果，以期促進全民健身公共服務體系高質(zhì)量發(fā)展，為健康中國和體育強國建設(shè)作出貢獻。

摘? ? 要? ?搭建全民健身信息服務平臺需要解決全民健身安全性和有效性及健身績效評價的關(guān)鍵技術(shù)。針對全民健身運動風險識別難、健身數(shù)據(jù)精準采集難、個體化健身指導難、健身大數(shù)據(jù)融合和安全共享難、全民健身績效評價難等問題，研究健身危險事件人工智能識別、健身行為精準監(jiān)測、個體化科學健身指導和健身數(shù)據(jù)融合共享技術(shù)及全民健身多層次綜合服務評價方法等，解決我國搭建全民健身信息化服務平臺的關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品缺失問題，為搭建新一代全民健身信息服務平臺提供高新技術(shù)支撐，將有助于全民科學健身和推進健康中國建設(shè)。

關(guān)鍵詞? ?主動健康；危險事件AI識別；健身行為監(jiān)測；科學健身指導；數(shù)據(jù)融合和共享

中圖分類號：G 804.5；TP3? ? ? ? ? ?學科代碼：040302? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A

DOI：10.14036/j.cnki.cn11-4513.2023.03.002

Abstract? ?The national fitness safety， effectiveness， and performance evaluation essential technologies must be resolved in order to provide a platform for a national fitness information service. Aiming at the problems of difficult risk identification of national fitness exercise， difficult accurate collection of fitness data， difficult individualized fitness guidance， difficult integration and safe sharing of fitness big data， and difficult evaluation of national fitness performance， this project aims to study artificial intelligence identification of fitness risk events， accurate monitoring of fitness behavior， individualized scientific fitness guidance and fitness data integration and sharing technology， and multi-level comprehensive service evaluation method of national fitness， etc.， so as to solve the problem of lack of key technologies and products for building national fitness information service platform in China， and provide high-tech support for building a new generation of national fitness information service platform， which will help all people to have scientific fitness and promote the construction of healthy China.

Keywords? proactive health and wellness; AI recognition of dangerous events; fitness behavior monitoring; scientific fitness guidance; data integration and sharing

《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》中明確提出，發(fā)揮全民科學健身在健康促進、慢性病預防和康復等方面的積極作用，加強全民健身科技創(chuàng)新平臺和科學健身指導服務站點建設(shè)［1］?！秶鴦赵宏P(guān)于實施健康中國行動的意見》中提出，加快推動從以治病為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀嗣窠】禐橹行?，動員全社會落實預防為主方針，實施健康中國行動，提高全民健康水平［2］。這一聚焦“以健康為中心”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變和以預防為主的方針促進全民健康行動計劃，旨在促進從被動健康轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃咏】怠Ｖ鲃咏】凳峭ㄟ^積極主動的方式促進健康的活動總和，既包括從“治療疾病”的醫(yī)生轉(zhuǎn)向參與“自我保健”活動的個人，也包括為個人主動管理自身健康提供保障的社會和政府，個人、社會和政府的行動形成合力促進健康。個人的主動健康行為包括運動、健康飲食、遵醫(yī)囑服藥、定期健康體檢、心理調(diào)節(jié)、減輕壓力等。社會和政府的主動健康主要是整合體育、健康、養(yǎng)老和教育資源，為全民主動健康在科學健身、健康飲食、心理調(diào)節(jié)方面提供政策、環(huán)境、文化、硬件等保障。主動健康是充分考慮個人主觀能動性的整體觀的健康醫(yī)學［3］，主動健康服務模式具有主動性、預防性、精確性、個性化、共建共享、自律性等特征［4］。

科學健身是主動健康的重要手段，個體積極主動通過運動促進身心健康，社會和政府主動為個體科學健身提供政策、環(huán)境、文化、軟硬件等保障措施，促進全民健康。在2017年，科技部、國家衛(wèi)生計生委、國家體育總局等6個部門聯(lián)合印發(fā)的《“十三五”衛(wèi)生與健康科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》中提出：強化健康風險因素控制，加強健康危險因素、科學健身等研究，以主動健康為導向，重點突破人體健康狀態(tài)量化分層、健康信息的連續(xù)動態(tài)采集、健康大數(shù)據(jù)融合分析、個性化健身技術(shù)等難點和瓶頸問題［5］。

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，使信息服務于全民健身成為可能，而且要成為推動全民科學健身的重要支撐，將會更好地滿足人民群眾對健身服務的個性化和多層次需求。全民健身信息化可以通過融合移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，提供個體化科學健身相關(guān)服務，滿足人民群眾對健身與健康的需求?！扼w育強國建設(shè)綱要》中提出，推進全民健身智慧化發(fā)展，依托已有資源，提升智慧化全民健身公共服務能力，實現(xiàn)資源整合、數(shù)據(jù)共享與互聯(lián)互通［6］。受設(shè)計理念、功能需求及技術(shù)條件的限制，我國現(xiàn)有的全民健身信息服務平臺的數(shù)據(jù)孤島、信息單一、功能不全、服務碎片等問題逐漸顯現(xiàn)，遠遠不能滿足我國全民健身信息服務的實際需要。面對我國健身資源不平衡與人民日益增長的科學健身和健康需要之間的矛盾，構(gòu)建多源融合、互聯(lián)互通與安全共享的全民健身信息服務平臺成為一個亟待解決的問題。

為此，本研究針對全民健身運動風險識別難、健身行為數(shù)據(jù)精準采集難、個體化科學健身指導難、健身大數(shù)據(jù)融合和安全共享難、全民健身績效評價難等現(xiàn)狀，解決我國搭建全民健身信息化服務平臺的關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品缺失問題，為搭建新一代全民健身信息服務平臺提供高新技術(shù)支撐，將有助于全民科學健身和推進健康中國建設(shè)。

1? ?全民健身信息服務平臺建設(shè)目標和框架

1.1? 全民健身信息服務平臺建設(shè)的目標

全民健身信息服務平臺建設(shè)目標是以國家全民健身信息服務平臺為核心，整合全民健身信息與服務資源，推動全國各個省份的全民健身信息服務平臺建設(shè)，促進全國各地區(qū)的全民健身信息服務平臺規(guī)范化、標準化、集約化建設(shè)和互聯(lián)互通，形成全國全民健身服務“一張網(wǎng)”，提升全民健身公共服務供給能力［7］。

1.2? 全民健身信息服務平臺建設(shè)的框架

全民健身信息服務平臺體系由三級平臺構(gòu)成，即國家級平臺、省級平臺和地市級平臺，建設(shè)方式分為統(tǒng)分模式和統(tǒng)建模式2種。其中：統(tǒng)分模式是由各省自建省級全民健身信息服務平臺，市級平臺可依托省級平臺擴展市級應用，與國家平臺對接，實現(xiàn)服務互聯(lián)互通；統(tǒng)建模式是各省依托國家全民健身信息服務平臺建設(shè)省級平臺，地市平臺可在所屬省級平臺下建設(shè)，依據(jù)平臺統(tǒng)一框架開展省級和市級特色應用建設(shè)。平臺技術(shù)構(gòu)架如圖1所示［7］。

2? ?全民健身信息服務平臺的關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1? 全民健身信息服務平臺關(guān)鍵技術(shù)和平臺建設(shè)的關(guān)系

全民健身信息服務平臺關(guān)鍵技術(shù)研究面向互聯(lián)互通、多源融合、安全共享的互聯(lián)網(wǎng)科學健身信息服務需求，圍繞“如何提升自主性科學健身服務保障能力”的核心科學問題，重點解決個體健身行為科學化、健身危險事件識別智能化、健身綜合服務評價科學化、健身多源數(shù)據(jù)自主融合化、全民健身大數(shù)據(jù)安全共享化等關(guān)鍵技術(shù)問題，研發(fā)全民健身信息服務平臺關(guān)鍵技術(shù)及智能產(chǎn)品。全民健身信息服務平臺的關(guān)鍵技術(shù)研究是為全民健身信息服務平臺建設(shè)提供科技支撐，關(guān)鍵技術(shù)研究和平臺建設(shè)的關(guān)系如圖2所示。

全民健身信息服務平臺的建設(shè)要堅持創(chuàng)新驅(qū)動和開放共享原則，充分發(fā)揮技術(shù)創(chuàng)新和創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化的作用，積極探索5G 、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新型技術(shù)在健身服務活動中的應用。全民健身信息服務平臺關(guān)鍵技術(shù)主要瞄準突破一系列健身行為和危險事件的識別、健身運動行為精準監(jiān)測與指導、健身大數(shù)據(jù)安全交換和共享、全民健身績效評價和多層次健身信息服務評價的難點問題，提供全民健身智慧化服務，推動各種健身資源信息與數(shù)據(jù)服務交互共享，提高全民健身服務水平。全民健身信息服務平臺的關(guān)鍵技術(shù)研究的內(nèi)容和相互之間的關(guān)系如圖3所示，關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)流框架如圖4所示。

2.2? 公共體育場所健身危險事件AI識別和報警系統(tǒng)研發(fā)

針對公共體育場所意外危險事件識別難、報警難及應急難的問題，研發(fā)基于計算機視覺動作捕捉、多軸傳感器、超寬帶的危險事件智能識別技術(shù)的危險事件報警系統(tǒng)，解決公共體育場所危險事件識別、報警和應急的問題，提高全民健身的安全性。該系統(tǒng)可以使用公共體育場所中安裝的視頻采集設(shè)備和可穿戴健康數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集運動者在運動中產(chǎn)生的大量視頻、圖像和體征數(shù)據(jù)，通過建立運動人群風險分層模型和運動危險識別模型識別危險事件，并能制定報警和應急方案，以及構(gòu)建公共體育場所健身行為、危險事件的智能識別及報警和應急系統(tǒng)。需要研究的內(nèi)容如圖5所示。

2.2.1? 健身危險事件AI識別技術(shù)研究

1）根據(jù)運動健身場景多樣性和健身者穿戴偏好，基于柔性單導心電技術(shù)和光學感應技術(shù)研究心血管事件智能識別技術(shù)和報警技術(shù)，研發(fā)身穿的運動心電背心和腕式運動手表等可穿戴裝備。2）基于計算機視覺技術(shù)和人體姿態(tài)識別技術(shù)的水下溺水事件識別技術(shù)，可以通過安裝在游泳池壁中間的攝像頭拍攝的水中人體姿態(tài)和人體運動狀態(tài)來判斷溺水事件。由此，根據(jù)超寬帶信源在水下信號減弱的原理，可以研發(fā)基于超寬帶技術(shù)的溺水識別技術(shù)和裝備。3）基于計算機視覺技術(shù)，通過二維姿態(tài)特征比對方法獲取視頻中的人體檢測框和人體姿態(tài)，研究人體跌倒識別算法。4）基于運動手表內(nèi)置的加速度傳感器和大數(shù)據(jù)AI算法，自動檢測佩戴者摔倒并自動觸發(fā)報警。

2.2.2? 健身危險事件AI識別設(shè)備研發(fā)

1）開發(fā)可滿足預測需求的傳感技術(shù)模塊，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)功能集成化和體積小型化。保證室內(nèi)、室外多模式下實時采集健身者的運動健身狀態(tài)和體征等數(shù)據(jù)，并通過邊緣計算和物聯(lián)網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)至運動實時數(shù)據(jù)庫。2）開發(fā)危險識別手環(huán)，可實時監(jiān)測運動者基礎(chǔ)健康信息，通過邊緣計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上傳健康數(shù)據(jù)，并能發(fā)出和接收報警信息、對運動者進行高精度定位、給予運動者危險信息反饋，能將采集的受傷人員基礎(chǔ)體征、位置等信息上傳至決策中心，基于人工智能技術(shù)合理匹配周邊醫(yī)療資源，給予應急處置人員決策支持。

2.2.3? 公共體育場所健身危險事件AI識別和報警系統(tǒng)研發(fā)

基于健身危險事件AI識別技術(shù)和報警系統(tǒng)的邊緣計算，能及時將在公共體育場所內(nèi)發(fā)生的健身危險事件（例如：猝死、跌倒、溺水）信息發(fā)送到健身危險事件報警系統(tǒng)，報警系統(tǒng)再將危險事件的信息發(fā)送給緊急聯(lián)系人和體育場館應急指揮中心進行報警。由健身者的緊急聯(lián)系人和體育場館應急指揮中心出動的應急處置人員進行現(xiàn)場處置，包括進行場館應急救助、通過APP就近招募應急志愿者及通過120啟動院前急救并送至最近醫(yī)療機構(gòu)治療等。

2.3? 健身行為精準監(jiān)測裝備和個體化科學健身指導系統(tǒng)研發(fā)

針對人體健身運動行為數(shù)據(jù)連續(xù)進行長時間高精度監(jiān)測和科學健身精準指導的需求，研制能連續(xù)長時間高精度監(jiān)測健身行為數(shù)據(jù)的可穿戴裝備，建立可視化運動指導方案庫，研發(fā)個體化科學健身指導系統(tǒng)引擎和智能終端，實現(xiàn)基于健身行為高精度監(jiān)測可穿戴裝備的數(shù)據(jù)在手機和電子屏幕終端上進行個體化科學健身方案搜索和精準健身指導，提升運動方案的科學性和有效性，有助于提高個體自主科學健身能力。

本研究研發(fā)監(jiān)測個體健身行為數(shù)據(jù)的裝備和科學健身精準指導技術(shù)及智能終端，為個體科學健身提供技術(shù)和產(chǎn)品支撐。健身行為精準監(jiān)測裝備和個體化科學健身指導系統(tǒng)研究內(nèi)容如圖6所示。

2.3.1? 健身行為精準監(jiān)測技術(shù)及智能可穿戴裝備研發(fā)

針對健身行為需要智能裝備長時間連續(xù)監(jiān)測的需要，研發(fā)健身行為精準監(jiān)測智能可穿戴裝備用于精準監(jiān)測個體運動模式、體力活動量、心率等健身和健康數(shù)據(jù)，連續(xù)記錄個體健身數(shù)據(jù)和健康信息［8］，及時評估運動風險，為制定科學健身方案和運動處方提供技術(shù)保障。本研究集成北斗高精度定位、三軸加速度計傳感器、心率傳感器等研發(fā)可穿戴裝備，既能通過三軸加速度計監(jiān)測健身過程中的運動強度和運動量，又能將高精度北斗定位技術(shù)和加速度計相結(jié)合提供健身環(huán)境、體力活動強度等信息，以及為在特定環(huán)境進行健身提供位置、移動速度等信息，還能通過心率傳感器及時監(jiān)控健身運動強度以預防心血管疾病突發(fā)事件。

2.3.2? 不同人群的科學健身指導方案的集成及引擎研制

針對不同人群科學健身的需求，為不同性別、不同年齡、不同體質(zhì)健康狀況的人群提供個性化健身方案，研制智能生成運動方案的方法［9-10］，為全民科學健身提供理論和方法的指導［11-12］。從科學運動健身指導方法的適宜人群來看，運動健身指導方法的集成可分為普通人群科學健身方法的集成和特殊人群（例如：糖尿病、心血管疾病等）健身方法的集成?；隗w質(zhì)健康測試、運動健康傳感器采集的生命體征數(shù)據(jù)及功能動作識別技術(shù)的運動風險評估算法，運用關(guān)聯(lián)模型生成不同人群個體化科學健身指導方案的方法，構(gòu)建基于分布式微內(nèi)核操作系統(tǒng)的個體化科學健身指導系統(tǒng)。

2.3.3? 個體化科學健身指導系統(tǒng)及終端研制

針對大眾體育鍛煉缺少科學指導的現(xiàn)狀和不同人群的健身需求，基于關(guān)聯(lián)規(guī)則算法的科學健身指導技術(shù)，研發(fā)包含運動風險評估、體質(zhì)健康分析、智能運動處方、科學健身指導、健身知識圖譜等子系統(tǒng)模塊的個體化科學健身指導系統(tǒng)，能夠精準指導健身、查詢和反饋健身信息及生成健康人群健身方案，且能確保健身方案的合理性和安全性。建立的運動風險評估的推理子系統(tǒng)和基于關(guān)聯(lián)模型的智能健身運動方案系統(tǒng)，可以生成安全有效的健身運動方案。而科學健身指導系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)導入模塊、指導方案模塊、結(jié)果輸出模塊及分析模塊等。其中的分析模塊分為多層，表現(xiàn)層提供操作的窗口，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、上報、統(tǒng)計及查詢。

2.4? 全民健身多源異構(gòu)數(shù)據(jù)交換和融合系統(tǒng)研發(fā)

1）針對全民健身應用需求，研制全民健身與健康數(shù)據(jù)互聯(lián)互通相關(guān)技術(shù)標準和運營規(guī)范。2）針對分布在不同設(shè)備或系統(tǒng)中的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的分散問題，研究分級可信數(shù)據(jù)交換與融合的理論基礎(chǔ)與計算架構(gòu)。3）基于數(shù)據(jù)融合與基于算法分拆與路由的數(shù)據(jù)交換技術(shù)［13］，研發(fā)全民健身多源異構(gòu)數(shù)據(jù)交換和融合系統(tǒng)，開發(fā)全民健身信息與健康管理系統(tǒng)。

針對分布在不同硬件設(shè)備、軟件 APP或異構(gòu)系統(tǒng)中的多源、異構(gòu)、異地及異主數(shù)據(jù)分散問題，依據(jù)兼容現(xiàn)有系統(tǒng)和成本最小化原則，研制全民健身健康數(shù)據(jù)互聯(lián)互通技術(shù)標準和運營規(guī)范，建立覆蓋全國的數(shù)據(jù)相互調(diào)用、協(xié)同使用的計算網(wǎng)絡，實現(xiàn)“以算法跑路代替數(shù)據(jù)跑路”。在不對數(shù)據(jù)進行物理遷移的前提下，通過算法向數(shù)據(jù)端的分拆與投放、計算權(quán)的交接與回溯，完成跨云、跨系統(tǒng)及跨區(qū)域的健身數(shù)據(jù)調(diào)用和協(xié)同體系構(gòu)建。全民健身多源異構(gòu)數(shù)據(jù)交換和融合系統(tǒng)研究的內(nèi)容如圖7所示。

2.4.1? 全民健身健康數(shù)據(jù)互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范研制

針對科學與安全的全民健身應用需求和多系統(tǒng)、多設(shè)備數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的業(yè)務需求，制定全民健身健康數(shù)據(jù)互聯(lián)互通相關(guān)技術(shù)標準和運營規(guī)范。研制基于區(qū)塊鏈的數(shù)字身份與健身數(shù)據(jù)溯源標準、區(qū)塊鏈健身與健康數(shù)據(jù)互聯(lián)互通技術(shù)標準、數(shù)據(jù)安全交互與協(xié)同計算標準等，設(shè)置用戶授權(quán)機制，使不同用戶可以獲取多維度、跨地域、多層次的健身數(shù)據(jù)［14］，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)多節(jié)點協(xié)同計算的同時，確保數(shù)據(jù)隱私性和計算安全性［15］。

2.4.2? 全民健身多源異構(gòu)數(shù)據(jù)交換和融合關(guān)鍵技術(shù)研究與系統(tǒng)構(gòu)建

本研究以區(qū)塊鏈共識為基礎(chǔ)，利用其可信任、安全和不可篡改的特性，采用基于數(shù)據(jù)融合和基于算法分解的2種數(shù)據(jù)交換技術(shù)，使數(shù)據(jù)從中心化的存儲轉(zhuǎn)移到鏈上，實現(xiàn)跨平臺、跨地域的健身與健康數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。1）新型敏捷大數(shù)據(jù)架構(gòu)和輕量級接口。研究新型敏捷大數(shù)據(jù)架構(gòu)和輕量級接口，為健身大數(shù)據(jù)環(huán)境下的高效而靈活的數(shù)據(jù)挖掘和機器學習提供新思路和新方法，實現(xiàn)多層次與個體化的科學健身方案推薦與評價。2）目錄鏈。基于共享目錄鏈的可信交換平臺的數(shù)據(jù)源頭和起點，利用區(qū)塊鏈的不可篡改、可追溯及多方共識的特性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)目錄的上鏈發(fā)布、查詢、管理等功能，使共享與交換數(shù)據(jù)的各方都參與數(shù)據(jù)目錄的建設(shè)與存儲，增強數(shù)據(jù)目錄的可控性，提高數(shù)據(jù)治理能力和信息標準化服務水平。3）基于數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。研究基于安全多方計算、同態(tài)加密和安全沙箱的3種數(shù)據(jù)交換技術(shù)，使數(shù)據(jù)所有權(quán)歸提供方所有。依據(jù)智能合約的調(diào)用規(guī)則將數(shù)據(jù)封裝入安全沙箱，只有具有沙箱秘鑰的需求方才可查看數(shù)據(jù)。4）基于區(qū)塊鏈、數(shù)據(jù)飛地和最小通量優(yōu)化等技術(shù)，設(shè)計算法路由計算框架，構(gòu)建基于算法分拆的多方數(shù)據(jù)交換共享技術(shù)體系。通過該技術(shù)體系，數(shù)據(jù)使用者能將子算法分別發(fā)送給數(shù)據(jù)擁有者，數(shù)據(jù)擁有者能將自己的數(shù)據(jù)作為子算法輸入，將計算結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)使用者，數(shù)據(jù)使用者收集到所有子算法的計算結(jié)果后，經(jīng)過運算可以獲得期望得到的算法的運算結(jié)果?；谒惴ǚ植鹋c路由的數(shù)據(jù)交換過程，傳輸?shù)牟皇菙?shù)據(jù)本身，而是子算法和其計算結(jié)果，故而可避免數(shù)據(jù)泄露及由網(wǎng)絡傳輸速度造成的性能低下等問題。5）全民健身多元異構(gòu)數(shù)據(jù)交換和融合系統(tǒng)建設(shè)采用多層 B/S 應用結(jié)構(gòu)體系，可以將業(yè)務層和數(shù)據(jù)訪問層分開。

2.4.3? 全民健身與健康數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研制

針對全民健身與健康數(shù)據(jù)多源融合管理難的問題，通過集成的方式建立健身行為體力活動強度評價指標體系和體質(zhì)健康評價指標體系。重點完成體質(zhì)和健康測試器材的技術(shù)標準、體質(zhì)健康評價標準系統(tǒng)集成及運動風險評估系統(tǒng)集成。依據(jù)已有科學健身技術(shù)成果，將不同年齡段人群的肥胖評價指標和測量技術(shù)、不同年齡段人群的心肺功能評估指標和測評技術(shù)、不同年齡段人群的肌肉力量評估指標和測量技術(shù)、成年人心理狀態(tài)評估指標和測量技術(shù)、成年人適應能力評估指標和測評技術(shù)進行集成，重點針對體質(zhì)健康監(jiān)測指標、特定人群體質(zhì)健康監(jiān)測指標、健身體力活動評估指標、體質(zhì)健康自評指標及運動能力自評指標的開發(fā)與評估標準進行集成，研制全民健身與健康數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。通過多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的交換和融合，云端服務中心將采集到的健身與健康數(shù)據(jù)進行全面評估，按照分類服務和按需服務2類制訂個性化的健身與健康管理干預計劃。將人群通過云服務數(shù)據(jù)進行健康、亞健康及疾病狀態(tài)分析。然后將3種健康狀態(tài)再細化，將健康人群劃分為兒童、孕產(chǎn)婦、老年人，通過人工智能設(shè)備或云端數(shù)據(jù)技術(shù)，依據(jù)健康報告制訂個性化健康指導方案。

2.5? 全民健身大數(shù)據(jù)共享機制及技術(shù)研究

針對全民健身大數(shù)據(jù)的面向多屬主與多用戶的異構(gòu)數(shù)據(jù)安全共享問題，研究基于數(shù)據(jù)特征和屬主安全需求的分級分類共享策略，以及基于區(qū)塊鏈和密碼學技術(shù)的全民健身大數(shù)據(jù)安全共享技術(shù)，建立健身大數(shù)據(jù)的安全共享架構(gòu)和規(guī)范，以大型體育場館為應用場景，形成全民健身大數(shù)據(jù)共享模式的推廣機制和生態(tài)自洽機制，為個體、群體和政府進行健身監(jiān)測、指導等需要的數(shù)據(jù)要素。

面向多屬主與多用戶的大數(shù)據(jù)分級分類共享策略，研究基于數(shù)據(jù)特征和屬主安全需求的大數(shù)據(jù)分級分類共享策略，在識別數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、隱私等級等特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)屬主的隱私保護需求，實現(xiàn)個性化共享策略的定制并以密碼學技術(shù)確保實施。全民健身大數(shù)據(jù)共享機制及技術(shù)研究內(nèi)容如圖8所示。

2.5.1? 基于數(shù)據(jù)特征和屬主安全需求的大數(shù)據(jù)分級分類共享策略

針對健身數(shù)據(jù)來源于海量個體，結(jié)合數(shù)據(jù)屬主的安全保護要求，對數(shù)據(jù)進行分類分級，研究制定個性化可定制共享策略的理論方法和技術(shù)。對于共享策略的確保實施是實現(xiàn)共享安全的關(guān)鍵，而跨域的分布式環(huán)境無法依賴可信第三方實施共享策略，需要研究基于屬性基加密的策略確保技術(shù)實施，使數(shù)據(jù)屬主能將共享策略映射到密碼域，并據(jù)此加密數(shù)據(jù)，只有符合共享策略的用戶才能解密數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)共享策略的強制執(zhí)行。

2.5.2? 基于零知識證明的非文件數(shù)據(jù)的安全共享技術(shù)規(guī)范

健身大數(shù)據(jù)大量涉及個人隱私信息，絕大部分數(shù)據(jù)將以非文件形式共享，并且對個人隱私信息保護有極高的要求。因此，需要研究非復制前提下的安全共享技術(shù)?？梢愿鶕?jù)非文件數(shù)據(jù)的特征及共享訪問模式特征，改進現(xiàn)有零知識證明協(xié)議，防范惡意攻擊及解決運行開銷較大的問題，設(shè)計能滿足具有多并發(fā)數(shù)據(jù)訪問性能需求并安全的高性能非交互式零知識證明協(xié)議，實現(xiàn)對加密數(shù)據(jù)的高可信驗證及非復制的數(shù)據(jù)共享。

2.5.3? 研發(fā)基于區(qū)塊鏈的可追溯大數(shù)據(jù)安全共享系統(tǒng)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)計元數(shù)據(jù)在鏈上存儲和加密數(shù)據(jù)在鏈下存儲的共享結(jié)構(gòu)，設(shè)計的鏈下分布式存儲方數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)密文可搜索的數(shù)據(jù)加密和基于內(nèi)容的存儲地址索引，根據(jù)共享策略對存儲地址索引等元數(shù)據(jù)加密后存儲在區(qū)塊鏈上，通過交易實現(xiàn)可追溯的輕量級共享操作。本研究將圍繞數(shù)據(jù)屬主獲取健身評估和指導等高級健康服務設(shè)計與開發(fā)的智能合約，對全民健身大數(shù)據(jù)進行深度挖掘，為個人或群體提供智能化運動健身指導建議，為政府提供主動健康綜合數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析報告和可持續(xù)發(fā)展建議。

2.6? 全民健身多層次綜合服務評價研究

針對全民健身多層次綜合服務的評價問題，可以通過抽樣調(diào)查、專家訪談、數(shù)據(jù)分析等方法構(gòu)建綜合服務評價指標體系；建立基于定量和定性因素相結(jié)合的模糊層次分析和綜合指數(shù)模型，構(gòu)建綜合服務評價模型算法和綜合指數(shù)，提高綜合服務評價模型的客觀性和科學性；從不同年齡段人群、不同地區(qū)等多個層次評估全民健身服務的現(xiàn)狀，發(fā)布綜合評價研究報告和綜合指數(shù)，研制全民健身多層次綜合服務評價系統(tǒng)，促進健身服務機構(gòu)或設(shè)施提高服務質(zhì)量，并為各級政府進一步推動全民健身公共服務供給提供決策支持。全民健身多層次綜合服務評價研究內(nèi)容如圖9所示。

2.6.1? 評價指標篩選與體系構(gòu)建

全民健身多層次綜合服務評價指標的篩選不僅要考慮各地的健身服務投入、保障、實際效益等，還要考慮不同年齡段人群的差異性、不同省份的實際情況的差異性等。由此，可以從以下幾個方面展開研究。1）制定知識檢索策略，確定文獻檢索方法。全面掌握主流觀點和相關(guān)研究成果，選取國內(nèi)外運動教育、公共服務決策與管理、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的專家為咨詢對象，依據(jù)專家意見初步確定擬選指標群。2）從不同層次選擇擬選指標。從個人和群體的健康角度出發(fā)，要考慮居民的日常健身情況、體檢情況、對所在地區(qū)健身服務的滿意度等；從地區(qū)角度出發(fā)，要考慮本地城鄉(xiāng)人口分布、經(jīng)濟發(fā)展水平、居民收入情況、健身設(shè)施或場館的建設(shè)和使用情況等。3）圍繞擬選指標群收集數(shù)據(jù)。選擇幾個主要城市，收集各個擬選指標的數(shù)據(jù)，可以開展小范圍的調(diào)查訪問、專家研討及咨詢等，根據(jù)專家對全民健身綜合服務指標的評價意見，篩選出評價模型的主要指標。4）構(gòu)建和確定評價指標體系。對小范圍數(shù)據(jù)進行多變量相關(guān)性、時間序列和動態(tài)變化趨勢分析，從中發(fā)現(xiàn)對全民健身服務質(zhì)量和水平影響較大的指標，并建立相應的層次結(jié)構(gòu)。

2.6.2? 評價模型算法與綜合指數(shù)研究

根據(jù)篩選出的評價指標及其相互之間的層次關(guān)系，構(gòu)建面向個人、不同年齡段人群及各級政府的多角度、多層次和多維度的全民健身綜合服務評價模型［16］。為提高評價模型的科學性，在設(shè)計模型算法時可以主要采用客觀數(shù)據(jù)進行量化計算。1）設(shè)計各個指標的計算方法。健身活動對居民健康情況的影響需要一定的時間積累才能體現(xiàn)，所以需要應用動態(tài)數(shù)據(jù)建模、時間序列分析等技術(shù)轉(zhuǎn)化成評價數(shù)據(jù)。2）構(gòu)建評價模型和算法。針對復雜系統(tǒng)的評價和決策問題，常用的建模方法為模糊層次分析法。首先需要確定各個指標的模糊關(guān)系矩陣，然后計算每個層次相對上一層的權(quán)重向量和權(quán)重判斷矩陣，再將矩陣與指標權(quán)重向量進行模糊運算和歸一化處理，得到模糊綜合評價結(jié)果。3）構(gòu)建綜合指數(shù)和算法。根據(jù)評價模型中的各個指標和評價結(jié)果，構(gòu)建直接反映國內(nèi)各地全民健身服務供給情況的指數(shù)體系，為國內(nèi)推動全民健身事業(yè)的發(fā)展提供決策支持。4）計算評價結(jié)果和綜合指數(shù)。通過全民健身信息平臺獲取各個健身場所的健身服務數(shù)據(jù)、個人的健身活動和生理數(shù)據(jù)。根據(jù)上述數(shù)據(jù)、模型和算法，計算評價結(jié)果和綜合指數(shù)。

2.6.3? 全民健身綜合服務評價系統(tǒng)構(gòu)建

通過編寫《全民健身綜合評價研究報告》和研制綜合服務評價系統(tǒng)向個人反饋健身活動評價結(jié)果，以及為各級政府提供全民健身服務業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢的信息。這其中有2個方面：1）研發(fā)綜合服務評價系統(tǒng)。根據(jù)綜合服務評價模型、算法，使用數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡信息技術(shù)等手段開發(fā)全民健身多層次綜合服務評價系統(tǒng)，提供從不同角度、不同層次和不同維度對綜合服務作出的評價結(jié)果。2）撰寫《綜合評價研究報告》。可以選擇國內(nèi)某些省份，全面分析當?shù)厝窠∩矶鄬哟尉C合服務的成效、居民滿意度等，同時進行各個省份之間的橫向?qū)Ρ取⒏鱾€省份在不同時間段的縱向?qū)Ρ?、不同年齡段人群之間的對比等。

3? ?結(jié)論

研究圍繞“如何提升自主科學健身服務保障能力”的核心科學問題，重點解決個體健身行為科學化、健身危險事件識別智能化、健身綜合服務評價科學化、健身多源數(shù)據(jù)自主融合化、全民健身大數(shù)據(jù)安全共享化等關(guān)鍵技術(shù)問題，以及研發(fā)全民健身信息服務平臺的關(guān)鍵技術(shù)及智能產(chǎn)品。實現(xiàn)健身意外危險事件智能識別和報警應急聯(lián)動，需要基于精準健身行為數(shù)據(jù)的健身指導、健身與健康多源數(shù)據(jù)融合和安全共享等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)以健身數(shù)據(jù)融合共享技術(shù)為核心的軟硬件相結(jié)合的系統(tǒng)和智能產(chǎn)品，還需要建立相關(guān)規(guī)范及標準，解決我國全民健身信息化服務平臺的關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品缺乏問題。以此為搭建全民健身信息服務平臺提供技術(shù)、軟件及硬件支撐，提高全民自主性科學健身服務保障能力，以促進全民健康。

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