Hybrid recommendation system for young athletes training advice
Data
2020-09-10
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Resumo
Information and Communication Technologies (ICTs) are being increasingly used in sports, especially in professional football teams, to enhance athletes’ preparation and improve their performances and team results. Professional football clubs use a wide range of commercial software applications and electronic equipment, to collect and process their players’ data. However, these classes of equipment and programs are not accessible to young athletes, as the cost of this software and equipment is too high for a young athletes football school. Besides, most existing systems do not include learning capabilities to adjust, evolve and find new training suggestions, specifically designed for each young athlete. It is in this context that this thesis proposes to innovate and make an impact, applying user modelling and recommendation techniques, to assist coaches, technical staff and athletes, allowing them to analyse the young athletes’ skills better and promote the enhancement of their development and training. Design Science Research (DSR) is the methodology used during this research project. Initially, a literature review on recommender systems and user modelling was carried out. Some of the most common recommender systems characteristics and limitations have been identified and described. There seems to be a gap in young athletes modelling and about what attributes to be used in this modelling. Among other aspects of athlete modelling, this work intends to present a proposal that will solve this void, thus presenting an opportunity to innovate in the user modelling domain. Thus, this thesis goal is the development of a recommender system, the SmartCoach, which should allow studying the athlete’s to evolve performance, taking into consideration several statistical attributes. The main objective is to improve the young athletes’ follow-up while promoting their improvement through the application of user modelling techniques and recommender systems. SmartCoach recommender system is based on statistical information of players match performance, to identify the young athletes’ skills. Statistical information is collected by players friends and relatives, using a web responsive application, and stored in a database for the SmartCoach usage. SmartCoach is a hybrid recommender system using three approaches to produce their recommendations: knowledge-based filtering for statistical analysis; stereotypes based recommendation; and user-based collaborative filtering to identify players’ similarity. SmartCoach was tested and evaluated in the Hernâni Gonçalves Football Academy male U-19 team, using a case study. The results analysis, confirms the designed solution, in most circumstances, promotes the young athletes’ evolution strengthening. This evolution is achieved with the SmartCoach produced recommendations, explored constructively by the involved stakeholders. In addition, the obtained results, confirm our belief that this work supports the definition of a new recommender system model, applied to the sports training domain, more precisely to football.
As Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), são cada vez mais usadas no desporto, particularmente nas equipas profissionais de futebol, com a finalidade de potenciar a preparação dos atletas, melhorar as suas performances e os resultados da equipa. Os Clubes profissionais de futebol usam uma enorme gama de aplicações informáticas comerciais e equipamentos eletrónicos para a aquisição e tratamento dos dados dos seus jogadores. Porém, esse tipo de equipamentos e programas, não estão acessíveis aos jovens atletas, pois os custos deste software e equipamentos é incomportável para uma escola de futebol para jovens atletas. Além disso, a maioria dos sistemas existentes, não incluem capacidades de aprendizagem para se ajustarem, evoluírem e encontrarem novas sugestões de treino, especificamente projetadas para cada jovem atleta. É neste contexto, que esta tese pretende inovar e causar impacto, usando a modelação de utilizadores e técnicas de recomendação, para assistirem treinadores, staff técnico e atletas, permitindo-lhes analisar melhor as capacidades dos jovens atletas e potenciando o seu desenvolvimento e treino. A metodologia de investigação usada nesta tese, é a Design Science Research (DSR). Inicialmente foi realizada uma revisão bibliográfica sobre sistemas de recomendação e modelação de utilizadores. Algumas das características e limitações dos sistemas de recomendação foram identificados e descritos. Parece haver uma lacuna na modelação de jovens atletas e dos atributos a usar nesta modelação. Entre outros aspetos da modelação de atletas, este trabalho pretende apresentar uma proposta que venha resolver esta falha, revelando-se assim, como uma oportunidade de inovar na área de modelação de utilizadores. Assim, o objetivo desta tese, é o desenvolvimento de um sistema de recomen dação, o SmartCoach, que deve permitir um estudo das prestações do atleta a evoluir, tomando em consideração vários atributos estatísticos. O objetivo principal, é melhorar o seguimento dos jovens atletas, bem como promover a sua melhoria através da utilização das técnicas de modelação dos utilizadores e sistemas de recomendação. O sistema de recomendação SmartCoach, baseia-se na informação estatística das prestações dos jogadores nos jogos, para identificar as habilidades dos jovens atletas. A informação estatística, é recolhida pelos familiares e amigos dos jogadores, usando uma aplicação web responsiva, que é guardada numa base de dados para utilização do SmartCoach. O SmartCoach, é um sistema de recomendação híbrido, e utiliza três abordagens para obtenção das suas recomendações: filtragem baseada em conhecimento para análise estatística; recomendação baseada em estereótipos; e filtragem colaborativa, baseada nos utilizadores, para identificar jogadores semelhantes. O SmartCoach foi testado e avaliado na equipa Sub-19 masculina, da Escola de Futebol Hernâni Gonçalves, através de um caso de estudo. A análise dos resultados, confirmam que a solução projetada, promove na maioria das circunstâncias, o fortalecimento da evolução dos jovens atletas. Esta evolução, é alcançada com as recomendações produzidas pelo SmartCoach explorada de uma forma construtiva, pelos atores envolvidos. Além disso, os resultados obtidos, validam a nossa convicção que este trabalho sustenta a definição de um novo modelo de sistema de recomendação, aplicado à área do desporto de formação, mais especificamente ao futebol.
As Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), são cada vez mais usadas no desporto, particularmente nas equipas profissionais de futebol, com a finalidade de potenciar a preparação dos atletas, melhorar as suas performances e os resultados da equipa. Os Clubes profissionais de futebol usam uma enorme gama de aplicações informáticas comerciais e equipamentos eletrónicos para a aquisição e tratamento dos dados dos seus jogadores. Porém, esse tipo de equipamentos e programas, não estão acessíveis aos jovens atletas, pois os custos deste software e equipamentos é incomportável para uma escola de futebol para jovens atletas. Além disso, a maioria dos sistemas existentes, não incluem capacidades de aprendizagem para se ajustarem, evoluírem e encontrarem novas sugestões de treino, especificamente projetadas para cada jovem atleta. É neste contexto, que esta tese pretende inovar e causar impacto, usando a modelação de utilizadores e técnicas de recomendação, para assistirem treinadores, staff técnico e atletas, permitindo-lhes analisar melhor as capacidades dos jovens atletas e potenciando o seu desenvolvimento e treino. A metodologia de investigação usada nesta tese, é a Design Science Research (DSR). Inicialmente foi realizada uma revisão bibliográfica sobre sistemas de recomendação e modelação de utilizadores. Algumas das características e limitações dos sistemas de recomendação foram identificados e descritos. Parece haver uma lacuna na modelação de jovens atletas e dos atributos a usar nesta modelação. Entre outros aspetos da modelação de atletas, este trabalho pretende apresentar uma proposta que venha resolver esta falha, revelando-se assim, como uma oportunidade de inovar na área de modelação de utilizadores. Assim, o objetivo desta tese, é o desenvolvimento de um sistema de recomen dação, o SmartCoach, que deve permitir um estudo das prestações do atleta a evoluir, tomando em consideração vários atributos estatísticos. O objetivo principal, é melhorar o seguimento dos jovens atletas, bem como promover a sua melhoria através da utilização das técnicas de modelação dos utilizadores e sistemas de recomendação. O sistema de recomendação SmartCoach, baseia-se na informação estatística das prestações dos jogadores nos jogos, para identificar as habilidades dos jovens atletas. A informação estatística, é recolhida pelos familiares e amigos dos jogadores, usando uma aplicação web responsiva, que é guardada numa base de dados para utilização do SmartCoach. O SmartCoach, é um sistema de recomendação híbrido, e utiliza três abordagens para obtenção das suas recomendações: filtragem baseada em conhecimento para análise estatística; recomendação baseada em estereótipos; e filtragem colaborativa, baseada nos utilizadores, para identificar jogadores semelhantes. O SmartCoach foi testado e avaliado na equipa Sub-19 masculina, da Escola de Futebol Hernâni Gonçalves, através de um caso de estudo. A análise dos resultados, confirmam que a solução projetada, promove na maioria das circunstâncias, o fortalecimento da evolução dos jovens atletas. Esta evolução, é alcançada com as recomendações produzidas pelo SmartCoach explorada de uma forma construtiva, pelos atores envolvidos. Além disso, os resultados obtidos, validam a nossa convicção que este trabalho sustenta a definição de um novo modelo de sistema de recomendação, aplicado à área do desporto de formação, mais especificamente ao futebol.
Descrição
Tese submetida à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, para obtenção do grau de Doutor em Informática
Palavras-chave
User Modelling , Recommender Systems