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《智創(chuàng)運(yùn)動(dòng)科技系列》之 競(jìng)賽篇

運(yùn)動(dòng)與科技結(jié)合，成為全球體育發(fā)展的重要趨勢(shì)，其影響力超越界限。香港運(yùn)動(dòng)員于今屆巴黎奧運(yùn)以2金2銅創(chuàng)新猷，除有賴(lài)運(yùn)動(dòng)員及教練的努力拼搏，幕后團(tuán)隊(duì)運(yùn)用科技輔助亦功不可沒(méi)。近年，香港體育學(xué)院與多所大學(xué)合作，利用科技提升運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)，例如與香港科技大學(xué)的風(fēng)洞測(cè)試技術(shù)，協(xié)助單車(chē)手克服風(fēng)阻；與理大的生物力學(xué)研究，精準(zhǔn)捕捉和分析運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作，盼爭(zhēng)取0.01秒的先機(jī)，贏得決勝分。本報(bào)將透過(guò)系列報(bào)道，深入探討運(yùn)動(dòng)科技如何在精英賽事、體育產(chǎn)業(yè)和全民運(yùn)動(dòng)的層面上，為香港帶來(lái)改變。

▲體院及科大團(tuán)隊(duì)通過(guò)風(fēng)洞室驗(yàn)室，為香港單車(chē)隊(duì)進(jìn)行單車(chē)測(cè)試，前精英運(yùn)動(dòng)員李慧詩(shī)曾參與其中。 體院圖片

▲香港運(yùn)動(dòng)員于今屆巴黎奧運(yùn)以2金2銅創(chuàng)新猷。

奧運(yùn)不僅是運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技場(chǎng)，也是各地展示科技實(shí)力的舞臺(tái)。全球多地已采用“人工智能（AI）+體育”的模式，為選手提供協(xié)助。作為體育強(qiáng)國(guó)，中國(guó)擁多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，國(guó)家籃球隊(duì)與商湯科技合作，開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)分析平臺(tái)，通過(guò)構(gòu)建場(chǎng)地三維模型和動(dòng)作捕捉，實(shí)時(shí)記錄和分析運(yùn)動(dòng)員的負(fù)荷強(qiáng)度、技術(shù)準(zhǔn)確性等，提升訓(xùn)練效率；百度與上海體育大學(xué)攜手研發(fā)大模型，為國(guó)家游泳、田徑和體操隊(duì)等6支隊(duì)伍作動(dòng)作識(shí)別和技術(shù)分析，成效顯而易見(jiàn)。

為運(yùn)動(dòng)員打造“個(gè)人化”方案

近年本港精英運(yùn)動(dòng)員屢創(chuàng)佳績(jī)，上屆東京奧運(yùn)創(chuàng)紀(jì)錄贏得1金2銀3銅共6面獎(jiǎng)牌。港府與香港賽馬會(huì)慈善信託基金出資3億元，推出“運(yùn)動(dòng)科研資助計(jì)劃”，至今年4月已批準(zhǔn)8項(xiàng)申請(qǐng)，當(dāng)中涉及24個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，撥出約1.5億元。為備戰(zhàn)2026年名古屋亞運(yùn)會(huì)和亞洲殘疾人運(yùn)動(dòng)會(huì)，以及2028年洛杉磯奧運(yùn)會(huì)和殘奧會(huì)等重要賽事，該計(jì)劃已延長(zhǎng)至2028年底。

據(jù)悉，目前獲批的資助項(xiàng)目多走“個(gè)人化”路線(xiàn)，為運(yùn)動(dòng)員量身打造具針對(duì)性的方案，以提升其表現(xiàn)。消息人士指出，獲批的科研項(xiàng)目，涵蓋劍擊、游泳、單車(chē)及羽毛球等奧運(yùn)奪牌項(xiàng)目，以及在亞運(yùn)有奪牌希望的滑浪風(fēng)帆及壁球，另包含今屆殘奧會(huì)中取得佳績(jī)的硬地滾球及羽毛球項(xiàng)目。

▲全球多地已采用“人工智能（AI）+體育”的模式，為選手提供協(xié)助。

多年來(lái)，體院鮮有公開(kāi)提及運(yùn)動(dòng)員的培訓(xùn)方法。體育界人士John直言，因全屬“軍事機(jī)密”，特別是涉及科研資助計(jì)劃，當(dāng)中獲批項(xiàng)目被視為未來(lái)數(shù)年港隊(duì)奪牌的“秘密武器”。據(jù)他透露，體院一直積極應(yīng)用運(yùn)動(dòng)科技，例如訓(xùn)練及比賽中用于監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員心率的“光學(xué)心率臂帶”，到為三項(xiàng)鐵人和馬拉松選手監(jiān)控乳酸值和血糖的監(jiān)察儀，乃至較大型的鷹眼攝錄系統(tǒng)等，本港的技術(shù)不遜于其他地區(qū)。

6大中心解決表現(xiàn)傷患問(wèn)題

體院設(shè)有專(zhuān)門(mén)的“精英訓(xùn)練科技”部門(mén)，統(tǒng)籌利用科技輔助訓(xùn)練。部門(mén)下設(shè)6大中心，包括體能科學(xué)訓(xùn)練、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)心理、運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)及運(yùn)動(dòng)發(fā)展中心。香港智障人士體育協(xié)會(huì)主席、香港高等教育科技學(xué)院運(yùn)動(dòng)及康樂(lè)學(xué)系系主任陸子聰，有參與精英運(yùn)動(dòng)員培訓(xùn)，他指，主教練除了日常技術(shù)訓(xùn)練外，也會(huì)就運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)及傷患問(wèn)題，向運(yùn)動(dòng)科學(xué)部門(mén)求助；雙方開(kāi)會(huì)商討，嘗試從科學(xué)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)及運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)學(xué)等方向探究問(wèn)題，并運(yùn)用高科技儀器和技術(shù)尋求解決方案。

陸舉例，個(gè)別運(yùn)動(dòng)員于比賽后段出現(xiàn)小腿抽筋，影響表現(xiàn)，過(guò)去會(huì)被認(rèn)為是因姿勢(shì)不良或耐力不足所致，但現(xiàn)時(shí)可透過(guò)數(shù)據(jù)分析，找出抽筋肇因，是否涉及體力不支或肌肉不平衡等，配合物理治療師及營(yíng)養(yǎng)師跟進(jìn)。他補(bǔ)充，部分主教練樂(lè)于在日常訓(xùn)練加入運(yùn)動(dòng)科學(xué)監(jiān)察，如在單車(chē)安裝不同儀器，監(jiān)察運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)。

風(fēng)洞測(cè)試技術(shù)助研裝備

John提到，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的分析，有助掌握運(yùn)動(dòng)員肌肉及關(guān)節(jié)強(qiáng)度，了解其手腳發(fā)力情況，日后更可建立數(shù)據(jù)庫(kù)，分析運(yùn)動(dòng)員于賽事的表現(xiàn)，針對(duì)性地改良訓(xùn)練方法。

過(guò)去兩年，體院先后與科大及理大合作，成立“體育科技聯(lián)合中心”及“理大—體院研究中心”。其中與科大的合作早有先例，自2018年起，雙方共同開(kāi)發(fā)全新的風(fēng)洞測(cè)試技術(shù)，展開(kāi)“運(yùn)動(dòng)空氣動(dòng)力科研計(jì)劃”，為香港單車(chē)隊(duì)研發(fā)及改良低阻力的“破風(fēng)戰(zhàn)衣”單車(chē)服和鞋套等裝備，協(xié)助“女車(chē)神”李慧詩(shī)于東京奧運(yùn)的女子場(chǎng)地單車(chē)爭(zhēng)先賽奪得銅牌。

此外，中心亦為滑浪風(fēng)帆運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行綜合空氣動(dòng)力學(xué)性能評(píng)估，開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)空氣動(dòng)力學(xué)與生物傳感器，以及模擬人體手臂和腿部肌肉脈動(dòng)的人體模型。

▲研究團(tuán)隊(duì)于風(fēng)洞中利用單車(chē)人體模型，進(jìn)行煙霧可視化試驗(yàn)，有助了解在運(yùn)動(dòng)員附近的空氣流動(dòng)。 科大圖片

中心主任、科大機(jī)械及航空航天工程學(xué)系講座教授張欣說(shuō)，旗下風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室透過(guò)模擬不同風(fēng)速，讓單車(chē)手體驗(yàn)風(fēng)阻，找出更省力、能踩出更快速度的姿勢(shì)。團(tuán)隊(duì)透過(guò)3D掃描技術(shù)，重建運(yùn)動(dòng)員的虛擬模型，并借助超級(jí)電腦，進(jìn)行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析，了解不同姿勢(shì)和裝備如何影響空氣流動(dòng)。

張欣指，團(tuán)隊(duì)基于分析，設(shè)計(jì)出符合空氣力學(xué)的緊身單車(chē)服，并利用3D打印技術(shù)制運(yùn)動(dòng)員模型作測(cè)試，優(yōu)化單車(chē)服面料的拉伸比例。現(xiàn)時(shí)的單車(chē)服于比賽速度下，可減低達(dá)3%的阻力。

▲香港單車(chē)隊(duì)的破風(fēng)戰(zhàn)衣，在比賽速度下，阻力可以減少高達(dá)3%。

至于“理大—體院研究中心”的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，由學(xué)者、科研人員及體院成員組成。理大體育科技研究院院長(zhǎng)、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系系主任及講座教授張明教授是該中心協(xié)調(diào)員，他稱(chēng)，研究中心主力研究運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與人體的相互作用，以提升運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)。

據(jù)知，該中心為單車(chē)、劍擊、游泳、跳水及空手道運(yùn)動(dòng)員提供姿態(tài)分析，利用動(dòng)作捕捉和3D重建技術(shù)，收集生物力學(xué)數(shù)據(jù)，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人工智能，從重要賽事照片中提取有用資訊。團(tuán)隊(duì)也在體院安裝攝影系統(tǒng)，為空手道運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行無(wú)標(biāo)記動(dòng)作捕捉及分析。

▲理大體育科技研究院院長(zhǎng)張明指，“理大—體院研究中心”主力研究運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與人體的相互作用。

翻查資料，該校的單車(chē)相關(guān)研究獲“運(yùn)動(dòng)科研資助計(jì)劃”資助，利用紅外線(xiàn)感測(cè)器和功率計(jì)，配合深度學(xué)習(xí)模型分析比賽影像，獲得運(yùn)動(dòng)員的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和技術(shù)特點(diǎn)，并可分析比賽場(chǎng)地和環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)員的影響，為教練團(tuán)提供參考。

另外，體院精英訓(xùn)練科技總監(jiān)蘇志雄日前出席Y-LOT Foundation“第三屆全球SciTech青年論壇：S.P.O.R.T. Infinity”時(shí)，罕有地透露了部分正在研發(fā)的科技，如機(jī)械人訓(xùn)練系統(tǒng)，以及能模擬不同運(yùn)動(dòng)的重量訓(xùn)練系統(tǒng)等。

頂尖運(yùn)動(dòng)員的實(shí)力不相伯仲，勝負(fù)關(guān)鍵取決于臨場(chǎng)表現(xiàn)和訓(xùn)練成果。在各專(zhuān)家的協(xié)助下，香港運(yùn)動(dòng)員有望通過(guò)運(yùn)動(dòng)科技，締造更輝煌的成就，續(xù)寫(xiě)香港傳奇。

▲前國(guó)家隊(duì)奧運(yùn)跳水金牌王鑫，在理大進(jìn)行跳水相關(guān)的生物力學(xué)研究。 理大圖片

▲前國(guó)家隊(duì)奧運(yùn)跳水金牌王鑫，在理大進(jìn)行跳水相關(guān)的生物力學(xué)研究。 理大圖片

理大創(chuàng)建AI游泳實(shí)驗(yàn)室 訓(xùn)練更安全科學(xué)化

近年，理工大學(xué)體育科技研究院進(jìn)行多項(xiàng)研究，包括由前國(guó)家隊(duì)奧運(yùn)跳水金牌主導(dǎo)的跳水生物力學(xué)研究，又創(chuàng)建AI游泳科技實(shí)驗(yàn)室，提升泳手速度。

前國(guó)家隊(duì)奧運(yùn)跳水金牌王鑫，是理大精英運(yùn)動(dòng)員博士學(xué)位獎(jiǎng)學(xué)金的首位得主。她在理大進(jìn)行跳水相關(guān)的生物力學(xué)研究，藉捕捉并量化運(yùn)動(dòng)員從起跳、空中翻騰到入水的過(guò)程，并以傳感器量度人體各部位所承受的沖擊力。據(jù)了解，她曾就傷患情況向國(guó)家跳水隊(duì)進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)約30%的運(yùn)動(dòng)員曾受傷，另有20%運(yùn)動(dòng)員曾出現(xiàn)眼睛充血或受傷，包括因沖擊造成的扭傷和拉傷。

理大體育科技研究院院長(zhǎng)張明指，現(xiàn)時(shí)項(xiàng)目仍在測(cè)試階段，但王鑫希望日后建立模型，模擬跳水姿勢(shì)的壓力和運(yùn)動(dòng)情況，讓跳水訓(xùn)練變得更科學(xué)化和安全。

▲理大康復(fù)治療科學(xué)系助理教授蘇俊龍（右）與團(tuán)隊(duì)為拔萃女書(shū)院泳隊(duì)進(jìn)行姿勢(shì)研究和分析。 理大圖片

此外，研究院正與曾培養(yǎng)多名港隊(duì)“女飛魚(yú)”的拔萃女書(shū)院，共建AI游泳科技實(shí)驗(yàn)室，透過(guò)穿戴式表面肌電感測(cè)器及水下拍攝系統(tǒng)，捕捉泳手肢體動(dòng)作和肌肉運(yùn)用數(shù)據(jù)，進(jìn)行比較和分析，以改善姿勢(shì)，提高泳手的速度。理大康復(fù)治療科學(xué)系助理教授蘇俊龍稱(chēng)，研究就起跳動(dòng)作、游泳推進(jìn)力及肌肉運(yùn)用等進(jìn)行分析，其中就起跳動(dòng)作訓(xùn)練，經(jīng)系統(tǒng)分析比較后，泳手的平均起跳速度較以往快0.127秒，效果理想。

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