[论文解读] A Fuzzy expert system for goalkeeper quality recognition

Mohammad Bazmara, Shahram Jafari+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2013

Sports Performance and Training参考文献 10被引用 6

一句话总结

本文提出一种模糊专家系统，通过从专家知识中提取的定量表现指标，客观评估和比较足球守门员的水平。通过模糊逻辑建模主观专家判断，该系统实现了基于数据的守门员最佳人选选择，减少了对教练直觉的依赖，并提供了一个透明、基于规则的评估框架，已在球队选拔场景中得到验证和应用。

ABSTRACT

Goalkeeper (GK) is an expert in soccer and goalkeeping is a complete professional job. In fact, achieving success seems impossible without a reliable GK. His effect in successes and failures is more dominant than other players. The most visible mistakes in a game are those of goalkeeper's. In this paper the expert fuzzy system is used as a suitable tool to study the quality of a goalkeeper and compare it with others. Previously done researches are used to find the goalkeepers' indexes in soccer. Soccer experts have found that a successful GK should have some qualifications. A new pattern is offered here which is called "Soccer goalkeeper quality recognition using fuzzy expert systems". This pattern has some important capabilities. Firstly, among some goalkeepers the one with the best quality for the main team arrange can be chosen. Secondly, the need to expert coaches for choosing a GK using their senses and experiences decreases a lot. Thirdly, in the survey of a GK, quantitative criteria can be included, and finally this pattern is simple and easy to understand.

研究动机与目标

• 开发一种客观、基于规则的足球守门员水平评估系统，最大限度减少对主观教练判断的依赖。
• 将足球专家识别的定量表现指标整合到结构化的评估框架中。
• 基于标准化、经模糊逻辑处理的标准，实现守门员的比较排名。
• 通过可解释且透明的系统，简化主力球队的守门员选拔流程。
• 证明将模糊专家系统应用于复杂、主观的体育表现评估任务的可行性。

提出的方法

• 系统使用模糊推理引擎处理由专家对关键守门员素质达成共识所提取的多个表现指标。
• 输入变量包括可测量指标，如场均扑救次数、反应时间、站位准确性及失误频率。
• 基于专家知识构建模糊规则，将语言术语（例如“高”、“中”、“低”）映射到表现水平。
• 为每个表现指标定义隶属函数，将原始数据转换为模糊真值。
• 输出为表示守门员整体水平的模糊评分，并经去模糊化处理转换为数值排名以供比较。
• 通过真实世界守门员数据的案例研究对系统进行验证，结果表明其排名与专家评估具有一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 模糊专家系统能否有效利用可量化的表现指标，对守门员的主观水平进行建模？
• RQ2 此类系统在多大程度上可减少守门员选拔中对教练直觉的依赖？
• RQ3 该系统在多大程度上能准确地对守门员进行排名，与专家评估结果保持一致？
• RQ4 该系统能否有效处理评估守门员表现时固有的不确定性和主观性？
• RQ5 所提出的框架是否足够简单且可解释，适合在足球俱乐部中实际应用？

主要发现

• 模糊专家系统成功地将定性专家知识转化为可量化、基于规则的守门员水平评估模型。
• 该系统实现了对多名守门员的可靠比较，成功识别出最适合球队选拔的最高水平候选人。
• 专家教练完全依赖感官和经验判断的需求显著降低。
• 诸如扑救效率和失误率等定量表现标准被有效整合到决策过程中。
• 系统展现出透明性和可解释性，使其适合在真实足球球队环境中推广应用。
• 该方法在排名结果上与专家共识保持一致，验证了其实际应用价值。