科技助力体育运动创新

来源:优游ub8     发布日期:2022-08-18 03:07:00

  冬奥会赛场上,许多冰雪项目带给观众“风驰电掣”之感:从时速看,短道速滑最高可超过50公里、跳台滑雪可超过90公里、雪橇可超过140公里……在如此高速的运动中,运动员取胜的一大关键是“与风的较量”——克服空气阻力。科技在其中扮演了重要角色。

  为了模拟运动员高速滑行和飞行时的风阻,我国为备战北京冬奥会建立了世界最大的跳台滑雪风洞实验室。以往,运动测试一般借助于建筑、汽车或航空风洞,在风速、场地和辅助测试设施上很难满足竞技体育的需求。近年来,美国、日本和英国等相继建立了以竞技体育研究为主要用途的风洞,将这一空气动力学领域的科技成果用于提高成绩,成为竞技体育科学化的范例。

  自20世纪20年代以来,随着肌肉能量代谢相关研究获得诺贝尔生理学或医学奖,世界竞技训练开始进入科学化发展阶段。多学科的理论与技术开始介入,出现有基础科学支撑和成体系的科学训练理论,在提高运动能力、延长运动寿命和减少运动损伤三方面发挥重要作用。如今,以挖掘人类最大潜能为目标的竞技运动训练已成为高科技产品的“实验场”,奥运会也正成为世界最新科技成果的集聚地。

  纵观奥林匹克运动发展史,运动关键环节的重大创新是实现更快、更高、更强的一大途径。田径撑杆跳高从1896年第一届现代奥运会的木杆,经过竹、金属、玻璃纤维到碳纤维杆,运动成绩从最初的3.3米提升至目前的6.15米;上世纪80年代问世的克莱普冰刀采用后端与冰靴分离的设计,增大了踝关节的用力和蹬冰距离,在1000米以上距离的速度滑冰比赛中较传统冰刀可以提速5%左右,到1998年长野冬奥会时获得全面使用。

  创新不仅包括集新材料和新设计为一身的新型运动器材装备,还包括更符合人体运动规律的新型运动技术和训练方法。例如风洞不仅可对不同运动姿态和装备进行有效的阻力测评,还能提高训练功效。在跳台滑雪训练中,由于高速飞行对人体的巨大影响,一次高强度训练课的飞行总时间仅为40至60秒,而借助风洞模拟的各种空中飞行环境,运动员可有针对性和选择性地训练,大幅增加神经—肌肉习服时间。

  科学化训练水平的整体提升是提高成绩的又一途径。现在,科学化训练不仅覆盖运动员职业生涯各阶段,以及营养、心理、体能、技术、康复等各领域,还得益于新技术的综合运用而愈加精准。在复杂技术的球类项目中,基于计算机学习和人工智能技术的无标记视频捕捉及智能化快速处理系统,可以精准采集和分析运动员训练和比赛中各种跑动、跳跃以及加减速情况,使运动员训练负荷的个体化成为可能。在自由式滑雪、花滑、体操等技巧类项目中,运用多台高速智能化摄像机进行精准测量,捕捉到人眼难以分辨的动作差异,已成为此类项目裁判或教练系统的一部分。

  随着科技发展,跨领域和多学科成为竞技体育科学化的助推器。基于虚拟现实和人工智能技术的实验室训练能够模拟真实的比赛场景,增强大脑与肌肉连接的脑刺激技术已成为高水平运动员比赛准备的组成部分。未来,我们或许还会看到更多新材料、新技术、新方法改变甚至颠覆运动训练。与此同时,这些竞技体育成果有望推广到大众体育,提高更多民众健身训练的科学性和安全性。

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