基于機(jī)器學(xué)習(xí)的乒乓球混雙技戰(zhàn)術(shù)評(píng)估模型構(gòu)建與應(yīng)用

摘 要：在運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目技戰(zhàn)術(shù)分析領(lǐng)域引入機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以場(chǎng)勝負(fù)為標(biāo)簽，以各段與輪次的得分率與使用率構(gòu)造的得分效率密度和全局得分能力兩個(gè)新指標(biāo)作為特征，使用機(jī)器學(xué)習(xí)模型中的隨機(jī)森林模型、LightGBM模型、XGBoost模型對(duì)乒乓球混雙比賽28個(gè)技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)的特征重要性進(jìn)行排序，提取了2個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和8個(gè)三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo).最后應(yīng)用構(gòu)造的評(píng)估模型對(duì)王楚欽/孫穎莎與林高遠(yuǎn)/王曼昱的2場(chǎng)混雙決賽進(jìn)行了技戰(zhàn)術(shù)分析與評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了機(jī)器學(xué)習(xí)方法構(gòu)建的乒乓球技戰(zhàn)術(shù)評(píng)估模型具有較高的實(shí)用性和準(zhǔn)確性.

關(guān)鍵詞：機(jī)器學(xué)習(xí)；乒乓球；技戰(zhàn)術(shù)；評(píng)估模型

中圖分類(lèi)號(hào)：G846;TP181 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1000-2367（2025）03-0149-08

競(jìng)技體育優(yōu)異運(yùn)動(dòng)成績(jī)的取得離不開(kāi)科技支持.提高運(yùn)動(dòng)員在比賽中的競(jìng)技水平是訓(xùn)練的出發(fā)點(diǎn)和最終目標(biāo)^［1］.對(duì)于乒乓球項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，對(duì)運(yùn)動(dòng)員在比賽中的技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)對(duì)實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練目標(biāo)、糾正訓(xùn)練偏差、改進(jìn)比賽策略有著重要作用.在乒乓球技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建的研究方面，具有代表性的是“三段指標(biāo)”評(píng)價(jià)模型^［2］，該模型在對(duì)運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)方面，具有簡(jiǎn)潔和高效的特點(diǎn)，是其他技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)模型建構(gòu)的基礎(chǔ).隨著乒乓球運(yùn)動(dòng)的快速發(fā)展以及其他學(xué)科知識(shí)的融入，相繼有學(xué)者提出了乒乓球技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)模型^［3-8］.這些乒乓球技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)模型在某種程度上可以對(duì)運(yùn)動(dòng)員比賽中的技戰(zhàn)術(shù)環(huán)節(jié)特征進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)技戰(zhàn)術(shù)存在的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，在相應(yīng)的實(shí)踐當(dāng)中也具有一定的應(yīng)用性和可行性.

但這些成果中所應(yīng)用的乒乓球技戰(zhàn)術(shù)評(píng)估模型是經(jīng)過(guò)各個(gè)特征的樣本差異計(jì)算出的權(quán)重予以賦權(quán)并得出評(píng)價(jià)模型，決定乒乓球比賽勝負(fù)的因素復(fù)雜且多元，在不參考比賽真實(shí)勝負(fù)的情況下，很難通過(guò)特征內(nèi)部的差異性去計(jì)算和推斷運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)發(fā)揮對(duì)比賽勝負(fù)的影響程度.換句話(huà)說(shuō)，已有研究成果的加權(quán)方法沒(méi)有考慮評(píng)價(jià)指標(biāo)與比賽勝負(fù)之間的關(guān)系，并沒(méi)有在指標(biāo)與被關(guān)注的衡量?jī)?yōu)劣的勝負(fù)之間建立映射關(guān)系，只依據(jù)指標(biāo)內(nèi)部各個(gè)樣本的差異大小主觀地賦予權(quán)重，也無(wú)法推斷哪些評(píng)價(jià)指標(biāo)更為優(yōu)越，導(dǎo)致相同的比賽采用不同的技戰(zhàn)術(shù)評(píng)估方法會(huì)得出不同的結(jié)果.為了解決這些問(wèn)題，本研究依托不斷革新的人工智能分析，借助機(jī)器學(xué)習(xí)的算法，建立乒乓球技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)與勝負(fù)的映射關(guān)系，在八輪次-三段法^［9］的基礎(chǔ)上構(gòu)建乒乓球混雙技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)模型.這是首次嘗試將人工智能引入競(jìng)技體育項(xiàng)目的技戰(zhàn)術(shù)分析中，這也將是未來(lái)的乒乓球技戰(zhàn)術(shù)分析領(lǐng)域乃至競(jìng)技體育領(lǐng)域研究的前沿與重點(diǎn)方向.

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及指標(biāo)選擇

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

從國(guó)際乒聯(lián)官方網(wǎng)站和咪咕視頻官方網(wǎng)站下載觀看比賽視頻，選取2018-2022年間奧運(yùn)會(huì)、世錦賽、WTT系列賽事等世界高水平混雙比賽共222場(chǎng)，用于乒乓球技戰(zhàn)術(shù)評(píng)估模型的建立，具體收集數(shù)據(jù)為勝負(fù)雙方每回合的得失分?jǐn)?shù)據(jù).此外，選取王楚欽/孫穎莎和林高遠(yuǎn)/王曼昱的兩場(chǎng)比賽的得失分?jǐn)?shù)據(jù)作為評(píng)估模型的應(yīng)用研究.

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)及計(jì)算方法

得分率代表一項(xiàng)比賽行為（包括技術(shù)或戰(zhàn)術(shù)）的質(zhì)，而使用率則代表一項(xiàng)比賽行為的量^［10］.在三段評(píng)估法中，段使用率=（段得分+段失分）/（總得分+總失分），段得分率=段得分/（段得分+段失分）.發(fā)接發(fā)輪次：輪次使用率=（輪次得分+輪次失分）/（總得分+總失分），輪次得分率=輪次得分/（輪次得分+輪次失分）.本研究借鑒了技術(shù)效益指標(biāo)^［11］的構(gòu)建思路，以三段評(píng)估法與八輪次三段法中的評(píng)價(jià)指標(biāo)為基礎(chǔ)，構(gòu)造了2個(gè)新指標(biāo)：段（輪次）得分效率密度與段（輪次）全局得分能力.

得分效率密度=lg（得分率/使用率），（1）

全局得分能力=（得分率-0.5）×使用率，（2）

其中，得分效率密度（以下簡(jiǎn)稱(chēng)得分效率）代表的是段（輪次）在使用的過(guò)程中是否做到了合理使用，若數(shù)值過(guò)大則說(shuō)明該段（輪次）得分率高，但是并沒(méi)有足夠的使用率將這種得分優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為比賽優(yōu)勢(shì)；反之則說(shuō)明該段（輪次）無(wú)法得分但是卻多次使用導(dǎo)致被對(duì)手得分.對(duì)數(shù)化一方面是因?yàn)樵撍惴軐?shù)值控制在一個(gè)范圍內(nèi)，有利于比較；另一方面是防止使用率為零的極端情況出現(xiàn).若得分效率密度指標(biāo)數(shù)值適中則說(shuō)明技戰(zhàn)術(shù)使用合理，此外若該指標(biāo)得分在一定范圍內(nèi)偏高說(shuō)明該段（輪次）對(duì)整局比賽有一定積極作用，反之則存在消極作用，這個(gè)指標(biāo)主要體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)員在技戰(zhàn)術(shù)使用安排上是否合理.

段（輪次）全局得分能力（以下簡(jiǎn)稱(chēng)得分能力）指標(biāo)最直觀地表現(xiàn)出段（輪次）對(duì)整局比賽的貢獻(xiàn).要衡量貢獻(xiàn)最直觀的做法是得分率乘以使用率，但有可能在某段中出現(xiàn)使用率較高而得分率較低的情況，于是將得分率減去0.5以后再乘以使用率就會(huì)有較好的效果.比如在第1場(chǎng)孫穎莎與伊藤美誠(chéng)的比賽中，孫穎莎的發(fā)搶段得分率為47%而使用率為35%.在第2場(chǎng)孫穎莎與伊藤美誠(chéng)比賽中，孫穎莎的發(fā)搶段得分率和使用率分別為54%和30%.如果直接用得分率乘以使用率來(lái)看得分能力的結(jié)果，第1場(chǎng)孫穎莎能力是0.165，而第2場(chǎng)她的得分能力是0.162，從分?jǐn)?shù)上看孫穎莎第1場(chǎng)比賽得分能力高于第2場(chǎng)，但按實(shí)際效果來(lái)說(shuō)，第2場(chǎng)孫穎莎接搶段的表現(xiàn)更為優(yōu)秀.所以為了避免使用率高而得分率低而產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷的現(xiàn)象出現(xiàn)，本研究將得分率減去0.5后再與使用率相乘，這樣一方得分率不滿(mǎn)足50%的情況下，所得結(jié)果為負(fù)數(shù)，再次比較大小就可以得出不同結(jié)果.重新計(jì)算第1場(chǎng)比賽孫穎莎的得分能力為-0.010，而第2場(chǎng)的得分能力數(shù)值為0.012，從數(shù)值上即可以說(shuō)明孫穎莎在第2場(chǎng)比賽中接搶段表現(xiàn)更優(yōu).因此該指標(biāo)以0為基準(zhǔn)，數(shù)值越大則段（輪次）對(duì)比賽獲勝的貢獻(xiàn)越大，若小于0就說(shuō)明該段（輪次）對(duì)比賽獲勝起到反作用，若等于0則表示該段（輪次）對(duì)整局比賽的勝負(fù)作用不明顯.它主要體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)員在某一段（輪次）的得分質(zhì)量.

本研究將構(gòu)造的2個(gè)新指標(biāo)與三段評(píng)估法以及八輪次三段法相結(jié)合，按“男/女發(fā)男/女”的“得分效率/得分能力”構(gòu)造16個(gè)八輪次指標(biāo)；按“男子/女子”“發(fā)搶段/接搶段/相持段” 的“得分效率/得分能力”構(gòu)造12個(gè)三段指標(biāo).以此作為乒乓球混雙技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)（附錄表S1）.

2 應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法構(gòu)建技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)模型

2.1 乒乓球技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建流程

基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型的乒乓球技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)構(gòu)建主要流程如下：數(shù)據(jù)預(yù)處理，模型訓(xùn)練，模型評(píng)價(jià)與選擇，特征重要性計(jì)算.常見(jiàn)的數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法有對(duì)數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、歸一化、過(guò)采樣和欠采樣等.本文選用的數(shù)據(jù)集在構(gòu)造的時(shí)候已經(jīng)考慮過(guò)避免常見(jiàn)的數(shù)據(jù)特征異常問(wèn)題，正負(fù)樣本均勻且對(duì)稱(chēng)不需要再做預(yù)處理工作.接下來(lái)進(jìn)入模型訓(xùn)練過(guò)程，為評(píng)價(jià)模型在全新的數(shù)據(jù)上的性能.首先將存在222條觀測(cè)的數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集.其次將數(shù)據(jù)集劃分為包含157和65條觀測(cè)的2個(gè)數(shù)據(jù)集，并將后者作為測(cè)試集.對(duì)數(shù)據(jù)集中的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了描述統(tǒng)計(jì)和頻數(shù)分析.其中描述統(tǒng)計(jì)主要用于觀察得分效率密度中有沒(méi)有出現(xiàn)異常值，即某項(xiàng)戰(zhàn)術(shù)得分率不高但是使用率過(guò)高，或得分率很高但是使用率很低.頻數(shù)分析則分析該樣本中得分效率密度與全局得分能力在111場(chǎng)高水平乒乓球賽事的勝負(fù)雙方中處于什么樣的水平（優(yōu)秀、良好、中等、較差），本研究機(jī)器學(xué)習(xí)模型主要流程圖如圖1.

2.2 模型的構(gòu)建結(jié)果與分析

本研究的數(shù)據(jù)集選用監(jiān)督學(xué)習(xí)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法.將常用的該類(lèi)機(jī)器學(xué)習(xí)模型按照7∶3的比例劃分訓(xùn)練集和測(cè)試集，采用十折交叉驗(yàn)證，對(duì)混雙比賽三段和八次指標(biāo)的最終模型準(zhǔn)確率如表1所示.

由數(shù)據(jù)可看出集成樹(shù)模型整體準(zhǔn)確性較高，集成樹(shù)模型包含隨機(jī)森林、XGBoost、LightGBM等.接下來(lái)就運(yùn)用集成樹(shù)模型的SHAP值結(jié)果進(jìn)行特征重要性分析，從SHAP分析的結(jié)果看，每行代表1個(gè)特征，橫坐標(biāo)為SHAP值.特征的排序是按照SHAP的平均絕對(duì)值，即重要特征排在前面.寬的地方表示有大量的樣本聚集.1個(gè)點(diǎn)代表1個(gè)樣本，顏色越紅說(shuō)明特征本身數(shù)值越大，顏色越藍(lán)說(shuō)明特征本身數(shù)值越小.結(jié)果展示了各個(gè)特征和預(yù)測(cè)結(jié)果之間的關(guān)系（更重要的特征更能將紅藍(lán)色區(qū)分開(kāi)）.例如：男接女得分能力的值越大，其對(duì)預(yù)測(cè)為“勝”的正向貢獻(xiàn)就越大.而男子接搶段得分效率的值越大，其對(duì)預(yù)測(cè)為“負(fù)”的正向貢獻(xiàn)就越大，如圖2所示.

根據(jù)圖2，男子接搶段得分效率最高，且遠(yuǎn)超其他特征.對(duì)比右側(cè)的SHAP值區(qū)分，可以看出數(shù)值較大（紅色）和數(shù)值較小（藍(lán)色）的點(diǎn)區(qū)分得十分明顯.這說(shuō)明擬合的隨機(jī)森林模型認(rèn)為男子接搶段得分效率是對(duì)區(qū)分勝負(fù)最為重要的特征，即為對(duì)勝負(fù)影響最大的能力.與之相比，男子接搶段得分能力、女子相持段得分能力和女子相持段得分效率的重要性較高，對(duì)于紅色和藍(lán)色的點(diǎn)的區(qū)分度較為明顯.對(duì)于男接女得分能力和女子發(fā)搶段得分能力等特征，紅色和藍(lán)色的點(diǎn)越加重合，對(duì)勝負(fù)的影響逐步降低.

隨后應(yīng)用同樣的方法計(jì)算出LightGBM和XGBoost的SHAP值，并將每個(gè)特征在隨機(jī)森林、LightGBM和XGBoost模型中對(duì)應(yīng)的特征重要性進(jìn)行排序，給每個(gè)模型中特征重要性前10的特征記1分后，統(tǒng)計(jì)每個(gè)特征的總得分，重要性得分為2分及以上的指標(biāo)如表2所示.

由表2可以看出女子發(fā)搶段得分能力等6個(gè)特征對(duì)3個(gè)模型的預(yù)測(cè)都起到了重要的作用，此外男子相持段得分效率和女接女得分能力也具有較重要的作用，因此本研究主要應(yīng)用這8個(gè)指標(biāo)對(duì)比賽的應(yīng)用進(jìn)行技戰(zhàn)術(shù)分析.

此外，在通過(guò)多個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型特征重要性分析后，本文還對(duì)三段和八輪次技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了頻數(shù)分析.通過(guò)對(duì)應(yīng)的頻數(shù)確定了具體指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（附錄表S2），將待分析的比賽中勝方和負(fù)方的每項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)計(jì)算，然后和4分位數(shù)進(jìn)行比較.首先，對(duì)某個(gè)隊(duì)伍的某項(xiàng)指標(biāo)為優(yōu)秀，則說(shuō)明這場(chǎng)比賽該指標(biāo)反映的運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)表現(xiàn)優(yōu)異；但若是為較差，需要教練員和運(yùn)動(dòng)員格外關(guān)注；若指標(biāo)得分接近中等，則技戰(zhàn)術(shù)表現(xiàn)屬于中規(guī)中矩.其次，應(yīng)用該指標(biāo)可以對(duì)比勝負(fù)雙方運(yùn)動(dòng)員的技戰(zhàn)術(shù)使用情況，可以通過(guò)指標(biāo)的比較找出勝方贏在哪個(gè)環(huán)節(jié)，負(fù)方輸在哪個(gè)環(huán)節(jié)，這也是這個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的應(yīng)用重點(diǎn).同時(shí)，考慮到得分效率密度指標(biāo)并不是數(shù)值越大就一定越好，數(shù)值過(guò)大和過(guò)小都是戰(zhàn)術(shù)安排的異常，故通過(guò)描述性統(tǒng)計(jì)（附錄表S3）找到每個(gè)指標(biāo)的均值和方差并且認(rèn)為偏離均值1個(gè)方差的得分效率密度指標(biāo)存在戰(zhàn)術(shù)安排問(wèn)題.故將3個(gè)重要的得分效率進(jìn)行指標(biāo)區(qū)間計(jì)算（附錄表S4）.最后將得分效率指標(biāo)在三段和八輪次進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，如一場(chǎng)比賽中得分效率在1倍標(biāo)準(zhǔn)差的范圍內(nèi)，即數(shù)據(jù)處在［μ-σ，μ+σ］區(qū)間之中，則說(shuō)明得分效率處在正常區(qū)間，用0表示.反之，則說(shuō)明得分效率異常，用1表示，說(shuō)明該指標(biāo)的得分率和使用率使用有異常情況，需格外關(guān)注.

3 乒乓球混雙技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)模型的應(yīng)用研究

應(yīng)用構(gòu)建的機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)乒乓球混雙比賽進(jìn)行分析與評(píng)價(jià).本研究所選的比賽雙方運(yùn)動(dòng)員都是我國(guó)高水平乒乓球運(yùn)動(dòng)員，其中一組混雙組合是參加巴黎奧運(yùn)會(huì)的混雙組合王楚欽/孫穎莎，因此有著較好的研究?jī)r(jià)值.本研究選取了王楚欽/孫穎莎組合與同一對(duì)手林高遠(yuǎn)/王曼昱在不同年份的全國(guó)比賽，分別是2018年全國(guó)錦標(biāo)賽混雙決賽和2022年全國(guó)錦標(biāo)賽混雙決賽，2場(chǎng)比賽雙方各贏1場(chǎng)，其中2018年全國(guó)錦標(biāo)賽打滿(mǎn)了7局，2022年全國(guó)錦標(biāo)賽也打了6局，所以無(wú)論是從研究對(duì)象的選擇，還是比賽的激烈程度來(lái)看，以這2場(chǎng)比賽作為模型驗(yàn)證的案例非常適宜.

2018年全國(guó)錦標(biāo)賽混雙決賽，王楚欽/孫穎莎以4∶3戰(zhàn)勝了對(duì)手，具體結(jié)果見(jiàn)附錄表S5.

表S5的數(shù)據(jù)給出了28個(gè)指標(biāo)的得分能力和得分效率的數(shù)值.首先依據(jù)4分位數(shù)進(jìn)行初步的觀測(cè).勝方整體占優(yōu)，其中包含女接男得分能力、女發(fā)女得分效率等18個(gè)指標(biāo)值高于負(fù)方，10個(gè)指標(biāo)低于負(fù)方.在評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，王楚欽/孫穎莎組合有女發(fā)女得分效率等5個(gè)指標(biāo)達(dá)到了優(yōu)秀級(jí)別，只有1個(gè)女子發(fā)搶段得分效率數(shù)值為較差；負(fù)方組合王曼昱/林高遠(yuǎn)組合所有指標(biāo)中，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到優(yōu)秀只有女子接搶段得分能力這個(gè)指標(biāo)，但有女接男得分效率等8個(gè)指標(biāo)是較差.所以從評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)層面也可以得出雙方的勝負(fù)關(guān)系.

如前所述，用機(jī)器學(xué)習(xí)方法構(gòu)建了乒乓球混雙項(xiàng)目技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)模型共8個(gè)指標(biāo).本研究就用這8個(gè)指標(biāo)來(lái)分析雙方比賽.首先是較為重要的男子接搶段得分效率指標(biāo)，王楚欽/孫穎莎組合該項(xiàng)指標(biāo)值是0.242，而負(fù)方林高遠(yuǎn)/王曼昱組合該項(xiàng)指標(biāo)只有0.065，遠(yuǎn)低于勝方的值；勝方女發(fā)搶段得分能力為0.012，而負(fù)方該項(xiàng)指標(biāo)的值是-0.004；勝方男相持段得分能力為-0.004，評(píng)價(jià)為良好，而負(fù)方該項(xiàng)指標(biāo)值是-0.044，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)屬于較差；女子相持段得分效率0.651，處于絕對(duì)優(yōu)秀，而負(fù)方這個(gè)指標(biāo)的值為0.092，屬于較差標(biāo)準(zhǔn)，該項(xiàng)指標(biāo)雙方差距較大；勝方女相持段得分能力為-0.004，高于負(fù)方的-0.024；在男接女得分能力這個(gè)指標(biāo)上，勝負(fù)雙方評(píng)價(jià)都是良好，但該指標(biāo)負(fù)方的表現(xiàn)高于勝方.以上6個(gè)重要性得分為三級(jí)的指標(biāo)，勝方有5個(gè)指標(biāo)高于負(fù)方，從這個(gè)層面也看出機(jī)器學(xué)習(xí)模型的準(zhǔn)確性.在2個(gè)重要性得分為二級(jí)的指標(biāo)中，男子相持段得分效率勝方的值為0.456，負(fù)方的值為0.117，勝方依舊高于負(fù)方；而負(fù)方女接女得分能力指標(biāo)為-0.008，評(píng)價(jià)為良好，勝方該項(xiàng)指標(biāo)值為-0.020，在該項(xiàng)指標(biāo)上勝方低于負(fù)方.

其次，得分效率密度指標(biāo)并非越大越好，因此對(duì)這場(chǎng)比賽8個(gè)重要指標(biāo)中3個(gè)得分效率密度做了觀測(cè)，其中勝負(fù)雙方男子接搶段得分效率值的范圍在-0.278至0.346之間，女子相持段得分效率值在-0.911至1.237之間，雙方男子相持段得分效率值在-1至1.27之間，所以3個(gè)得分效率指標(biāo)的值都在適合的區(qū)間內(nèi)，可以認(rèn)為以上3個(gè)得分效率指標(biāo)都可以被用作對(duì)比分析.

因此，在2018年全國(guó)錦標(biāo)賽混雙決賽中，王楚欽/孫穎莎獲勝的原因主要在于男子相持段的得分能力和女子相持段的得分能力較強(qiáng).此外，女子發(fā)搶段得分能力和男子接搶段得分效率較高也對(duì)獲勝起到了一定的作用.但王楚欽/孫穎莎組合在男接女和女接女2個(gè)接發(fā)球輪次還需要進(jìn)一步提高技戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用水平.

接下來(lái)，分析2對(duì)選手在2022全國(guó)錦標(biāo)賽混雙決賽的比賽.本場(chǎng)比賽王楚欽/孫穎莎以2∶4輸給了林高遠(yuǎn)/王楚欽組合，具體指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄表S6.

首先也是從整體上看雙方各指標(biāo)的評(píng)價(jià)情況.在28個(gè)指標(biāo)中勝方林高遠(yuǎn)/王曼昱有女子發(fā)搶段得分效率、女子接搶段得分效率等14個(gè)指標(biāo)為優(yōu)秀，3個(gè)指標(biāo)為較差；而負(fù)方王楚欽/孫穎莎有6個(gè)指標(biāo)為優(yōu)秀，7個(gè)指標(biāo)為較差.在勝負(fù)雙方對(duì)比中，男子發(fā)搶段得分能力、男子接搶段得分能力和女子接搶段得分能力等共21個(gè)指標(biāo)上，林高遠(yuǎn)/王曼昱的指標(biāo)分值均高于王楚欽/孫穎莎組合.從以上數(shù)據(jù)來(lái)看，勝方在比賽中應(yīng)占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì).

接下來(lái)繼續(xù)應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)提供的混雙比賽的8個(gè)重要性指標(biāo)來(lái)分析.在男子接搶段得分效率指標(biāo)上看，負(fù)方為0.267，低于勝方；女子相持段得分效率負(fù)方值為0.135，勝方該指標(biāo)數(shù)值為0.415，負(fù)方低于勝方；勝方在女子相持段得分能力指標(biāo)為優(yōu)秀，數(shù)值達(dá)到了0.019，而負(fù)方在該項(xiàng)指標(biāo)上只有-0.037，雙方相差較大；勝負(fù)雙方在男接女輪次的得分能力指標(biāo)上的數(shù)值都較大，但勝方的值為0.019，達(dá)到了優(yōu)秀，負(fù)方組合在該指標(biāo)的值則略遜一籌.在剩下2個(gè)三級(jí)重要的指標(biāo)男子相持段得分能力和女子發(fā)搶段得分能力上，負(fù)方的指標(biāo)值分別是-0.009和0.019，均高于勝方林高遠(yuǎn)/王曼昱組合在該項(xiàng)指標(biāo)上的值.在2個(gè)二級(jí)重要的指標(biāo)上，勝負(fù)雙方跟2018年全國(guó)錦標(biāo)賽的指標(biāo)對(duì)比情況較為類(lèi)似，王楚欽/孫穎莎組合在男子相持段得分效率指標(biāo)上高于王曼昱/林高遠(yuǎn)組合，而在女接女得分能力指標(biāo)上低于王曼昱/林高遠(yuǎn)組合.

同樣，在對(duì)勝負(fù)雙方各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)及對(duì)比后，還需對(duì)得分效率指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步分析，以此來(lái)觀測(cè)該指標(biāo)是否有過(guò)大或過(guò)小的值出現(xiàn).得分效率指標(biāo)觀測(cè)結(jié)果如表3所示.

通過(guò)1倍σ范圍對(duì)得分效率指標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)的結(jié)果如附錄表S7所示，僅有林高遠(yuǎn)/王曼昱組合在男子接搶段得分效率存在異常，得分遠(yuǎn)大于μ+σ，這說(shuō)明男子接搶段得分效率的高分可能并不能對(duì)勝利造成積極的影響，反而可能存在使用率指標(biāo)的不足.該項(xiàng)指標(biāo)越大說(shuō)明得分率雖然大，但使用率較小，使得整體效果較差.經(jīng)具體分析得知林高遠(yuǎn)在這場(chǎng)比賽中接搶段的得分率為66.67%，而使用率只有11.21%，所以說(shuō)明林高遠(yuǎn)沒(méi)有把握好他在接搶段中的優(yōu)勢(shì).

綜上所述，在2022全國(guó)錦標(biāo)賽混雙決賽中，從技戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)整體來(lái)看勝方林高遠(yuǎn)/王曼昱組合無(wú)論在優(yōu)秀指標(biāo)的數(shù)量上還是雙方指標(biāo)對(duì)比上，都遠(yuǎn)超王楚欽/孫穎莎組合.但最后的比賽是4∶2結(jié)束，比賽過(guò)程較為激烈.主要原因就是在機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建出混雙比賽8個(gè)重要性指標(biāo)上，負(fù)方組合在其中3項(xiàng)的指標(biāo)值都高于勝方組合，分別是三級(jí)重要指標(biāo)男子相持段得分能力、女子發(fā)搶段得分能力以及二級(jí)重要指標(biāo)男子相持段得分效率.此外，觀測(cè)這場(chǎng)比賽的得分效率指標(biāo)，勝方林高遠(yuǎn)/王曼昱男子接搶段得分效率雖然遠(yuǎn)大于負(fù)方王楚欽/孫穎莎組合，但是同樣遠(yuǎn)超正常的1倍σ區(qū)間，且男子接搶段得分效率是極為重要的三級(jí)重要性特征，勝方在該指標(biāo)上技戰(zhàn)術(shù)使用仍有不足之處.因此，雖然在整體指標(biāo)上看勝方遠(yuǎn)高于負(fù)方，但對(duì)8個(gè)重要指標(biāo)進(jìn)行比較后得知負(fù)方并沒(méi)有與勝負(fù)相差太多，這也是這場(chǎng)比賽過(guò)程較為激烈的原因.

以王楚欽/孫穎莎組合作為技戰(zhàn)術(shù)分析對(duì)象，該組合在2022年全國(guó)錦標(biāo)賽輸球的重要原因在于女子相持段的得分能力不夠突出，且男接女得分能力不如勝方.對(duì)比2018年全國(guó)錦標(biāo)賽混雙決賽，2022年比賽中王楚欽/孫穎莎組合中女子發(fā)搶段得分能力和男子相持段得分能力指標(biāo)無(wú)較大變化，都高于林高遠(yuǎn)/王曼昱組合，而且2022年的比賽中男子接搶段得分效率的數(shù)值也與2018年比賽的數(shù)值相差不大.但較為不同的一點(diǎn)是女子相持段，2022年孫穎莎在相持段的得分效率指標(biāo)和得分能力指標(biāo)都比2018年的指標(biāo)下降了不少.2018年比賽中女子相持段得分效率指標(biāo)和得分能力指標(biāo)分別為優(yōu)秀和良好，但2022年決賽中這2項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)都變?yōu)榱酥械?王楚欽/孫穎莎組合男接女得分能力指標(biāo)值與2018年相差不大，都評(píng)價(jià)為良好，但林高遠(yuǎn)/王曼昱組合在該項(xiàng)指標(biāo)的值從2018年比賽的較差標(biāo)準(zhǔn)到2022年比賽中變成了優(yōu)秀.因此在該指標(biāo)上王楚欽/孫穎莎組合也并不占優(yōu).女接女得分能力與男子相持段得分效率2個(gè)二級(jí)指標(biāo)上2場(chǎng)比賽變化不大.從以上分析中可以得出，王楚欽/孫穎莎組合在2022年全國(guó)錦標(biāo)賽決賽中輸球的主要原因是在女子相持段環(huán)節(jié)得分能力與得分效率的下降.

就這2場(chǎng)比賽而言，王楚欽/孫穎莎組合在比賽中優(yōu)勢(shì)環(huán)節(jié)是女子發(fā)搶段和男子相持段的得分能力，該組合在這2個(gè)指標(biāo)上數(shù)值都較為穩(wěn)定.但是孫穎莎在相持段中的表現(xiàn)較差，因此應(yīng)在訓(xùn)練中應(yīng)多注意強(qiáng)化王楚欽和孫穎莎的多拍相持中的能力，尤其是孫穎莎在多拍回合中制勝拍的終結(jié)能力.此外，王楚欽/孫穎莎組合在男接女輪次和女接女輪次的得分能力上有待提高，尤其是女接女輪次的得分能力，這就需要提高孫穎莎接發(fā)球的能力，還要加強(qiáng)王楚欽第4拍的攻防轉(zhuǎn)換能力和2人相持段的銜接配合，這些都應(yīng)是教練員在以后的訓(xùn)練中應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)環(huán)節(jié).

4 研究局限與展望

本研究機(jī)器學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建也有如下不足之處：1）數(shù)據(jù)量不足.2）本文使用的機(jī)器學(xué)習(xí)模型較為傳統(tǒng)，受限于數(shù)據(jù)集較少的影響，很多更新的模型無(wú)法被應(yīng)用.3）單純基于得分率和使用率的指標(biāo)并不能直觀地反映運(yùn)動(dòng)員的技戰(zhàn)術(shù)發(fā)揮情況.后續(xù)的研究可通過(guò)卡爾曼濾波等計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法對(duì)球速、轉(zhuǎn)速以及運(yùn)動(dòng)員移動(dòng)速度等進(jìn)行測(cè)量，并將這些指標(biāo)加入機(jī)器學(xué)習(xí)模型.

附錄見(jiàn)電子版（DOI：10.16366/j.cnki.1000-2367.2024.07.10.0002）.

參 考 文 獻(xiàn)

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Construction and application of table tennis mixed dual skill tactical

evaluation model based on machine learningCao Yecheng^1，2， Zhang Qianyi³， Chen Hui⁴， Liu Min¹

（1. College of Physical Education， Shanxi University， Taiyuan 030006， China; 2. Department of Physical Education， Shijiazhuang University，

Shijiazhuang 050035， China; 3. Sports Science Department， Wenzhou Medical University， Wenzhou 325035， China;

4. School of Sports and Health Management， Chongqing University of Education， Chongqing 400065， China）

Abstract： The machine learning model was innovatively introduced into the technical and tactical analysis of the mixed doubles project， and the score efficiency density and global scoring ability constructed by the scoring rate and utilization rate of each section and round were taken as the labels. The Random forest model， LightGBM model and XGBoost model in the machine learning model were used to rank the feature importance of 28 technical and tactical indicators in table tennis mixed doubles competition. In this paper， two second-level evaluation indexes and eight three-level evaluation indexes of table tennis mixed doubles competition were extracted. Finally， the constructed evaluation model was applied to the technical and tactical analysis and evaluation of the two mixed doubles finals of Wang Chuqin/Sun Yingsha and Lin Gaoyuan/Wang Manyu， which verified that the table tennis technical and tactical evaluation model constructed by machine learning method has high practicability and accuracy.

Keywords： machine learning; table tennis; technique and tactic; evaluation model

［責(zé)任編校 楊浦 劉洋］