Inteligencia Artificial y Baloncesto: cómo la Tecnología puede ayudar a mejorar tu tiro libre

El pasado 24 de marzo de 2023 con motivo de las ferias Madrid es Ciencia 2023 y el Salón Internacional del Estudiante y Oferta Educativa (AULA 2023), celebradas ambas en el marco de la Semana de la Educación en el Recinto Ferial de IFEMA Madrid, la profesora Olga C. Santos y el investigador Miguel Ángel Portaz, integrantes de la línea de investigación PhyUM (PHYsical User Modeling) del departamento de Inteligencia Artificial de la ETSI de Informática de la UNED, realizaron una actividad de divulgación y transferencia de conocimiento a la sociedad presentando los últimos avances realizados en PhyUM para el desarrollo de sistemas inteligentes que apoyen el aprendizaje psicomotor en el ámbito deportivo. En concreto, la actividad que se planteó se centró en mostrar un prototipo del sistema inteligente psicomotor iBAID (intelligent Basketball AID) en el que la inteligencia artificial se utiliza ayudar a entrenar el tiro libre en baloncesto de forma personalizada. Para el diseño de la actividad se contó con la participación de varios profesores de la UNED: Ángeles Manjarrés también del departamento de Inteligencia Artificial, y Raúl Cabestrero y Pilar Quirós del departamento de Psicología Básica II.

Además, como la actividad estaba enmarcada en el proyecto de investigación HUManAID-Sens (“Sistemas Dinámicos Inteligentes Asistidos centrados en el Humano con tecnologías de sensado”: TED2021-129485B-C41), aquellos participantes que firmaron el correspondiente consentimiento informado participaron también en una sesión de recogida de datos para contribuir a la investigación de dichos sistemas. En este proyecto proponemos el desarrollo de un framework que guíe la construcción de sistemas adaptativos sensorizados adoptando un diseño centrado en el usuario que permita entender y detectar las necesidades del usuario y del sistema de una manera colaborativa e innovadora usuario-sistema/sistema-usuario en diferentes escenarios, entre los que se encuentra el aprendizaje psicomotor para adquirir habilidades motoras.

Para la preparación de la actividad se contó con el apoyo del Vicerrectorado de Investigación y Transferencia de la UNED, gracias a la colaboración de Yolanda Peña y Mariana de Blas. Cabe destacar la labor desempañada por el equipo de UNED Media tanto en la logística, donde colaboraron con medios técnicos y personal especializado para la realización de la actividad, como con la ayuda de su coordinadora de actividades en la Semana de la Educación, Elena Lobato. UNED Media también dio difusión a la actividad en las redes sociales de la UNED para facilitar la visualización de la experiencia de PhyUM a los participantes y la grabación de los videos de la actividad (en los casos que firmaron el consentimiento). A continuación, se muestra el desarrollo de la actividad en el stand de la UNED en ambas ferias.

Actividad en la Feria Madrid es Ciencia 2023	Actividad en AULA 2023

Para mostrar a los participantes el funcionamiento del sistema iBAID como ejemplo de lo que puede ser un sistema inteligente psicomotor en el ámbito deportivo, se dispuso de una canasta de baloncesto y un balón no reglamentario de plástico (para evitar daños materiales o humanos). A todos los participantes se les pidió la ejecución de diferentes tiros a canasta con el objetivo de acertar el mayor número posible de lanzamientos. Para ayudar en la ejecución del tiro, el sistema incluía una muñequera sensorizada con un actuador háptico que generaba una pequeña vibración para recomendar al participante que ejecutara el tiro en ese momento. Dado que el sistema está en desarrollo, para la actividad se utilizó el método del Mago de Oz en el que se simula la inteligencia del sistema por parte de un humano, lo que permitió determinar el momento en el que entregar dicha recomendación guiando a los participantes en la ejecución del movimiento del tiro simulando la respuesta del sistema lo que ayuda a analizar si el planteamiento propuesto contribuye a mejorar el aprendizaje psicomotor. Al terminar la actividad, se preguntaba de forma anónima a los participantes sobre la percepción de la retroalimentación vibrotáctil recibida.

Además, en aquellos casos que firmaron el consentimiento informado para participar en la experiencia de recogida de datos del proyecto HUManAID-Sens, la ejecución se registraba mediante diferentes sensores Arduino junto con una grabación en video para un posterior análisis que ayude a entrenar los algoritmos de inteligencia artificial que permitan identificar el momento adecuado para recomendar la ejecución del tiro libre. En estos casos, también se recogió de forma anónima las impresiones de los participantes antes el sistema, pudiéndose identificar aspectos de mejora en los que seguir investigando.

A modo ilustrativo, se muestra un ejemplo de los datos recogidos con los sensores inerciales.

Ejemplo de los datos que se recogieron con sensores inerciales de Arduino

Paralelamente también se mostró a los participantes de la sesión de recogida de datos el desarrollo de una aplicación móvil que, mediante técnicas de machine learning, recogía datos del ángulo formado por el tronco y el brazo del sujeto durante la ejecución del tiro para ver su evolución durante la ejecución del movimiento.

Imágenes generadas por la aplicación móvil utilizada donde se muestra la evolución del ángulo de tiro durante la ejecución del movimiento (para el caso de uno de los participantes mayor de edad que autorizó la recogido de datos para el proyecto HUManAID-Sens)

Este tipo de datos, junto con los datos inerciales, permiten modelar a los usuarios con una mayor precisión, identificando así aspectos que permitan corregir su postura, mejorar su rendimiento y evitar posibles lesiones. La fase de recogida de datos reflejada en la experiencia realizada, así como la siguiente fase de análisis y modelado de usuarios con algoritmos de inteligencia artificial forma parte del Framework SMDD de 4 etapas para el desarrollo de sistema psicomotores inteligentes propuesto en 2016 y que se completa con las fases de diseño y entrega.

Dentro de los objetivos marcados por PhyUM se contempla el desarrollo de aplicativos como los mostrados en IFEMA Madrid. Además de fomentar desarrollos en el ámbito deportivo (con varias experiencias para el aprendizaje de artes marciales con los sistemas Phy+Aik, KSAS, KUMITRON), PhyUM también plantea investigaciones que están relacionadas con el aprendizaje de la lengua de signos, la rehabilitación física o el envejecimiento activo.