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《智創(chuàng)運動科技系列》之 競賽篇

運動與科技結(jié)合，成為全球體育發(fā)展的重要趨勢，其影響力超越界限。香港運動員于今屆巴黎奧運以2金2銅創(chuàng)新猷，除有賴運動員及教練的努力拼搏，幕后團隊運用科技輔助亦功不可沒。近年，香港體育學院與多所大學合作，利用科技提升運動員表現(xiàn)，例如與香港科技大學的風洞測試技術(shù)，協(xié)助單車手克服風阻；與理大的生物力學研究，精準捕捉和分析運動員的動作，盼爭取0.01秒的先機，贏得決勝分。本報將透過系列報道，深入探討運動科技如何在精英賽事、體育產(chǎn)業(yè)和全民運動的層面上，為香港帶來改變。

▲體院及科大團隊通過風洞室驗室，為香港單車隊進行單車測試，前精英運動員李慧詩曾參與其中。 體院圖片

▲香港運動員于今屆巴黎奧運以2金2銅創(chuàng)新猷。

奧運不僅是運動員的競技場，也是各地展示科技實力的舞臺。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。作為體育強國，中國擁多項創(chuàng)新技術(shù)，國家籃球隊與商湯科技合作，開發(fā)運動表現(xiàn)分析平臺，通過構(gòu)建場地三維模型和動作捕捉，實時記錄和分析運動員的負荷強度、技術(shù)準確性等，提升訓練效率；百度與上海體育大學攜手研發(fā)大模型，為國家游泳、田徑和體操隊等6支隊伍作動作識別和技術(shù)分析，成效顯而易見。

為運動員打造“個人化”方案

近年本港精英運動員屢創(chuàng)佳績，上屆東京奧運創(chuàng)紀錄贏得1金2銀3銅共6面獎牌。港府與香港賽馬會慈善信託基金出資3億元，推出“運動科研資助計劃”，至今年4月已批準8項申請，當中涉及24個運動項目，撥出約1.5億元。為備戰(zhàn)2026年名古屋亞運會和亞洲殘疾人運動會，以及2028年洛杉磯奧運會和殘奧會等重要賽事，該計劃已延長至2028年底。

據(jù)悉，目前獲批的資助項目多走“個人化”路線，為運動員量身打造具針對性的方案，以提升其表現(xiàn)。消息人士指出，獲批的科研項目，涵蓋劍擊、游泳、單車及羽毛球等奧運奪牌項目，以及在亞運有奪牌希望的滑浪風帆及壁球，另包含今屆殘奧會中取得佳績的硬地滾球及羽毛球項目。

▲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，體院鮮有公開提及運動員的培訓方法。體育界人士John直言，因全屬“軍事機密”，特別是涉及科研資助計劃，當中獲批項目被視為未來數(shù)年港隊奪牌的“秘密武器”。據(jù)他透露，體院一直積極應(yīng)用運動科技，例如訓練及比賽中用于監(jiān)測運動員心率的“光學心率臂帶”，到為三項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)傷患問題

體院設(shè)有專門的“精英訓練科技”部門，統(tǒng)籌利用科技輔助訓練。部門下設(shè)6大中心，包括體能科學訓練、運動生物力學、運動醫(yī)學、運動心理、運動營養(yǎng)及運動發(fā)展中心。香港智障人士體育協(xié)會主席、香港高等教育科技學院運動及康樂學系系主任陸子聰，有參與精英運動員培訓，他指，主教練除了日常技術(shù)訓練外，也會就運動員的表現(xiàn)及傷患問題，向運動科學部門求助；雙方開會商討，嘗試從科學技術(shù)、運動醫(yī)學及運動營養(yǎng)學等方向探究問題，并運用高科技儀器和技術(shù)尋求解決方案。

陸舉例，個別運動員于比賽后段出現(xiàn)小腿抽筋，影響表現(xiàn)，過去會被認為是因姿勢不良或耐力不足所致，但現(xiàn)時可透過數(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養(yǎng)師跟進。他補充，部分主教練樂于在日常訓練加入運動科學監(jiān)察，如在單車安裝不同儀器，監(jiān)察運動員表現(xiàn)。

風洞測試技術(shù)助研裝備

John提到，運動生物力學的分析，有助掌握運動員肌肉及關(guān)節(jié)強度，了解其手腳發(fā)力情況，日后更可建立數(shù)據(jù)庫，分析運動員于賽事的表現(xiàn)，針對性地改良訓練方法。

過去兩年，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，雙方共同開發(fā)全新的風洞測試技術(shù)，展開“運動空氣動力科研計劃”，為香港單車隊研發(fā)及改良低阻力的“破風戰(zhàn)衣”單車服和鞋套等裝備，協(xié)助“女車神”李慧詩于東京奧運的女子場地單車爭先賽奪得銅牌。

此外，中心亦為滑浪風帆運動員進行綜合空氣動力學性能評估，開發(fā)運動空氣動力學與生物傳感器，以及模擬人體手臂和腿部肌肉脈動的人體模型。

▲研究團隊于風洞中利用單車人體模型，進行煙霧可視化試驗，有助了解在運動員附近的空氣流動。 科大圖片

中心主任、科大機械及航空航天工程學系講座教授張欣說，旗下風洞實驗室透過模擬不同風速，讓單車手體驗風阻，找出更省力、能踩出更快速度的姿勢。團隊透過3D掃描技術(shù)，重建運動員的虛擬模型，并借助超級電腦，進行計算流體動力學分析，了解不同姿勢和裝備如何影響空氣流動。

張欣指，團隊基于分析，設(shè)計出符合空氣力學的緊身單車服，并利用3D打印技術(shù)制運動員模型作測試，優(yōu)化單車服面料的拉伸比例?，F(xiàn)時的單車服于比賽速度下，可減低達3%的阻力。

▲香港單車隊的破風戰(zhàn)衣，在比賽速度下，阻力可以減少高達3%。

至于“理大—體院研究中心”的專家團隊，由學者、科研人員及體院成員組成。理大體育科技研究院院長、生物醫(yī)學工程學系系主任及講座教授張明教授是該中心協(xié)調(diào)員，他稱，研究中心主力研究運動生物力學與人體的相互作用，以提升運動員表現(xiàn)。

據(jù)知，該中心為單車、劍擊、游泳、跳水及空手道運動員提供姿態(tài)分析，利用動作捕捉和3D重建技術(shù)，收集生物力學數(shù)據(jù)，并運用計算機視覺和人工智能，從重要賽事照片中提取有用資訊。團隊也在體院安裝攝影系統(tǒng)，為空手道運動員進行無標記動作捕捉及分析。

▲理大體育科技研究院院長張明指，“理大—體院研究中心”主力研究運動生物力學與人體的相互作用。

翻查資料，該校的單車相關(guān)研究獲“運動科研資助計劃”資助，利用紅外線感測器和功率計，配合深度學習模型分析比賽影像，獲得運動員的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和技術(shù)特點，并可分析比賽場地和環(huán)境對運動員的影響，為教練團提供參考。

另外，體院精英訓練科技總監(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，罕有地透露了部分正在研發(fā)的科技，如機械人訓練系統(tǒng)，以及能模擬不同運動的重量訓練系統(tǒng)等。

頂尖運動員的實力不相伯仲，勝負關(guān)鍵取決于臨場表現(xiàn)和訓練成果。在各專家的協(xié)助下，香港運動員有望通過運動科技，締造更輝煌的成就，續(xù)寫香港傳奇。

▲前國家隊奧運跳水金牌王鑫，在理大進行跳水相關(guān)的生物力學研究。 理大圖片

▲前國家隊奧運跳水金牌王鑫，在理大進行跳水相關(guān)的生物力學研究。 理大圖片

理大創(chuàng)建AI游泳實驗室 訓練更安全科學化

近年，理工大學體育科技研究院進行多項研究，包括由前國家隊奧運跳水金牌主導的跳水生物力學研究，又創(chuàng)建AI游泳科技實驗室，提升泳手速度。

前國家隊奧運跳水金牌王鑫，是理大精英運動員博士學位獎學金的首位得主。她在理大進行跳水相關(guān)的生物力學研究，藉捕捉并量化運動員從起跳、空中翻騰到入水的過程，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家跳水隊進行問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)約30%的運動員曾受傷，另有20%運動員曾出現(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張明指，現(xiàn)時項目仍在測試階段，但王鑫希望日后建立模型，模擬跳水姿勢的壓力和運動情況，讓跳水訓練變得更科學化和安全。

▲理大康復(fù)治療科學系助理教授蘇俊龍（右）與團隊為拔萃女書院泳隊進行姿勢研究和分析。 理大圖片

此外，研究院正與曾培養(yǎng)多名港隊“女飛魚”的拔萃女書院，共建AI游泳科技實驗室，透過穿戴式表面肌電感測器及水下拍攝系統(tǒng)，捕捉泳手肢體動作和肌肉運用數(shù)據(jù)，進行比較和分析，以改善姿勢，提高泳手的速度。理大康復(fù)治療科學系助理教授蘇俊龍稱，研究就起跳動作、游泳推進力及肌肉運用等進行分析，其中就起跳動作訓練，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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