基于對足球隊團隊策略的研究

朱珍珍 孫啟航 張良

摘 要：網(wǎng)絡科學是應用物理學和數(shù)學中最活躍的領(lǐng)域之一，被廣泛應用于團隊合作分析，尤其是運動隊合作分析。針對本問題應構(gòu)建傳球網(wǎng)絡，確定團隊合作的關(guān)鍵績效指標，并為該隊提出一些有效的策略。構(gòu)建傳遞網(wǎng)絡，首先要數(shù)據(jù)處理，可視化時空數(shù)據(jù)可更好地分析，通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)最頻繁的事件幾乎構(gòu)成了一場足球賽中所有事件的80%。將網(wǎng)絡中的鏈路標準定義為當節(jié)點是參與者時傳遞的頻率。球員之間傳球越多，鏈接的重量就越大。因從海量數(shù)據(jù)中難以選擇有價值的指標，本文采用PCA進行數(shù)據(jù)簡約。經(jīng)處理后，數(shù)據(jù)中10個變量減為3個，保留了81.53%的原始信息，確定三個主成分作為績效指標，考慮了其實際意義，發(fā)現(xiàn)其代表團隊合作中的協(xié)調(diào)性、積極性和紀律性。為了反映團隊工作的結(jié)構(gòu)性、組態(tài)性和動態(tài)性，構(gòu)造了BPNN來預測性能指標的好處。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡科學;PCA;BPNN

1 團隊協(xié)作策略的模型

時空傳遞模型的建立：

在數(shù)據(jù)中，足球比賽是由一系列事件描述的，比如決斗、犯規(guī)等。每個事件都由一個時間戳組成。傳球是最常見的比賽項目，幾乎占了足球比賽中所有項目的80%。假設(shè)坐標的原點是足球場的左下角，將足球場分成100個部分。一個簡單的通過軌跡網(wǎng)絡基于時空數(shù)據(jù)可以繪制如下圖。

構(gòu)建網(wǎng)絡的第一步是生成鄰接矩陣節(jié)點，它表示一個節(jié)點和一個鄰接節(jié)點之間的連接。在為網(wǎng)絡分析生成鄰接矩陣之前，必須定義連接的特征標準[1]。本研究的連接準則是每個球員是一個節(jié)點，每個傳球構(gòu)成球員之間的連接。每個進攻單位必須產(chǎn)生一個鄰接矩陣來識別球隊的進攻特性。攻擊單位開始的時候，一個團隊球員為球隊恢復控球權(quán)，并成功地傳給接球和控球的隊友。每個進攻單位都會記錄下鄰接矩陣中隊友之間的傳球情況。我們用傳遞網(wǎng)絡來表示一個球隊在比賽中的行為，在球員通過網(wǎng)絡的節(jié)點是球員和邊代表球員之間的位移。在這種類型的網(wǎng)絡中，不同的游戲和團隊之間的節(jié)點數(shù)是固定的，而邊的密度和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)決定了一個團隊在游戲過程中的傳球策略。

2 基于PCA和BPNN的團隊績效評價模型

2.1 基于PCA的績效指標選擇

為了反映團隊合作是否成功，可選擇許多因素，如比賽類型的多樣性、球員之間的協(xié)調(diào)性等。從數(shù)據(jù)可以看出，因素太多，應選有價值的因素作為績效指標。PCA已被證明可有效地降低數(shù)據(jù)維數(shù)，且保留原始數(shù)據(jù)的大部分信息。對數(shù)據(jù)集的信息進行分析，選取每場比賽中發(fā)生的事件（決斗、犯規(guī)、任意球、傳球、守門員離線、越位、其他人持球、撲救、射門、換人）作為10個因素，通過SPSS軟件進行計算，通過分析，將10個因子減到3個，保留了原始數(shù)據(jù)81.53%的信息。也可用方程（1）表示：

從方程可以看出，主成分對足球運動的影響很大，考慮到足球運動的真正意義，把影響足球運動的三個主成分代表團隊合作中的協(xié)調(diào)性、積極性和紀律性。

2.2 基于BPNN的團隊預測模型

在本研究中，我們將比賽結(jié)果作為判斷團隊合作是否有效的標準。然后基于BPNN建立結(jié)構(gòu)化、構(gòu)型化和動態(tài)化的網(wǎng)絡模型。根據(jù)以上定義的指標，每場比賽中的變量是BPNN的輸入變量，比賽的結(jié)果是輸出響應。為了評估模型的準確性，采用了公式（2）進行計算：

在BPNN中，隱層設(shè)置為12個，訓練數(shù)據(jù)為30個，測試數(shù)據(jù)為8個。假設(shè)1為“贏”，-1為“敗”，0為“平”，用MATLAB軟件進行仿真。

結(jié)果表明，所建立的模型具有較高的精度?；贐PNN的團隊合作模型在該足球隊的應用中具有可靠性和實用性。

參考文獻：

[1]Takit.，&Hasegawa，J.I.（2000年6月）.團隊游戲優(yōu)勢區(qū)域可視化及其在團隊分析中的應用.計算機圖形學志，2000：227-235.

[2]Shin，R.r.（2010）.PCA花生脂肪酸組成的化學計量學研究食物化學，119（3）：1262-1270.

作者簡介：朱珍珍（1998-），女，河南駐馬店人，現(xiàn)于山東科技大學攻讀學士學位，目前主要從事于信息管理與信息系統(tǒng)相關(guān)的專業(yè)研究。