■本报记者 谢笑添  谷苗

    “如果某一体型的撑杆跳选手能以特定速度进行助跑，再顺着某一角度、以某种特定的力度将撑杆压向地面，并在起跳后以某种独特的姿势团身，就能轻松地跃过横竿。”在学者的眼中，竞技体育有时就像是将一个个动作细节量化的数学题，只不过追求最优解的过程不再是实验室内反反复复的精密演算，而是对在运动场上千百次试验后得到的数据进行分析。这正是上海体育学院运动科学学院院长刘宇教授和同事们如今面对的课题之一。

    两年前，上海体育学院与国家体育总局运动项目中心签订“备战东京奥运会科技合作战略合作协议”，一个世界一流的撑杆跳高生物力学测试平台已在校内搭建。从去年起，该校又作为牵头单位，获科技部国家重点研发计划“科技冬奥”项目的多项课题，针对“优化冬季项目运动员技能”，开展适合雪上运动员运动能力提升的神经-生物力学增强技术研究。

    而在培养了无数优秀冰雪项目专业人才的东北，哈尔滨体育学院承担起了通过科技手段提升单板滑雪U型场地、自由式滑雪U型场地技巧等多个项目关键技术的使命，目标是寻找出相关动作模式的最优化解决方案，助力中国队员在冬奥会上实现突破。科技助力奥运，这一理念正惠及越来越多的运动项目和队伍。

    “如果科技能提升一秒，就不通过训练”

    “如果科技能帮助运动员提升一秒成绩，那就不要通过训练。”在刘宇看来，身处金字塔尖的顶尖运动员，每提高一秒成绩都可能面临几何式增长的受伤风险，科技的介入是对于该问题的最佳解答。

    “每一次试跳都是一次实验。”若非刘宇教授详细介绍，很难想象到上海体院那片看似与普通撑杆跳高场地无异的测试平台有如此多奥妙：通过高速动作捕捉技术，将运动员从助跑、起跳到团身、落地的过程以三维动画的形式还原；起跳区域的三维测力，能精确计算出运动员起跳时脚掌及撑杆给予地面的压力；运动过程的数字化，为后期计算运动员的动能、势能以及撑杆的弹性势能间的转化提供了数据支撑。“现在我们已借助这一测试平台帮助一些初级运动员提升了成绩，”据刘宇介绍，待国家队比赛季暂告一段落后，这一技术很快就将运用在国内最顶级的撑杆跳高选手身上。

    在冬季项目的训练过程中，通过高科技设备对各项数据进行精细化的量化分析同样有着重要价值。依托国内唯一的冰雪基础理论重点实验室，哈尔滨体育学院承担“科技冬奥”课题《冬季项目运动员关键技术提升方法与成果应用示范研究》，通过研发动态回放监测反馈系统，在移动端、电视等多种媒介对训练数据进行实时反馈，并寻找到动作模式的最优化解决方案。

    “通过长期跟踪，提供科技保障和训练手段，帮助运动员提高成绩，他们需要什么，我们就解决什么。作为体育高等院校，科技支撑是我们服务奥运的主要方式之一。”作为课题负责人，2022年北京冬奥组委专家、哈尔滨体育学院校长朱志强介绍说，“通过这个课题，可以将动作质量等运动表现能力相关指标提升20%以上。”在2014年索契冬奥会上，哈体院承担的《冬季奥运项目陆地与冰（雪）上训练科学衔接及有效性的研究与应用》课题，就曾助力张虹为中国速度滑冰实现冬奥会金牌“零”的突破。“当时就连张虹的教练团队也表示，能获得那枚金牌，很重要的原因就是背后的科技支持特别得力。”哈体院科学实验研究中心主任刘石说。

    科技与体育间的相互成就

    作为未来致力于服务冬奥的重点项目，上海体育学院与哈佛大学、麻省理工学院合作建设的“高速双平面荧光透视系统”已正式进入应用推广阶段。这套全新系统能通过三维空间在两维空间的投影，将关节的空间位置精确到毫米级别，并且在观察骨骼的过程中规避了传统手段下软组织和皮肤带来的误差，而每秒150帧以上的高速快门即便在百米短跑的研究中依然适用。“冬奥项目大多涉及落地，而这是极其容易受伤的部分。”据刘宇介绍，这套系统能在研究人员为冬奥运动员设计落地动作时提供极大帮助，此外还将被应用到帮助运动恢复的个性化辅具设计之中。

    “科技的发展由需求驱动，冬奥会的到来是大好时机。”在中国工程院院士戴尅戎看来，这套新系统的最大意义在于工业概念下的Mass Customization（大众-定制），将过去只能服务于顶尖运动员的个性化培养方案，向更广泛的运动员群体普及。而体育与科技间的互相成就并不仅仅在于需求本身，前者产生的大量实验样本同样有着不可替代的意义。

    作为“科技冬奥”项目的重要课题，刘宇教授团队如今主攻的神经-生物力学增强技术研究在全世界范围内均处于起步阶段。理论上，这项经颅直流电刺激提升大脑皮层兴奋性的技术，能在短期内大幅提升运动员的能力，长期坚持则能产生稳定的提升效果，但目前仅仅限于理论。“这是当下很热的概念，但相关研究非常少，还需要大量的实验论证。”据刘宇介绍，从部分国家的滑雪队伍到美国空军，许多机构都在进行将这项技术转化为实际应用的尝试，目前上海体院已在申请相关智能可穿戴装备的国家发明专利，这项高精尖却又多少有些陌生的技术，未来有机会通过头盔等可穿戴设备的方式，被广泛运用到自行车、滑雪等领域，“不过，只有对大量运动员的长期实验观察，才能真正了解到它的效果。”而这正是中国在运动科技领域的优势所在。正如戴尅戎院士所言，“人口基数决定了中国在大数据方面的天然优势，如果你需要百米短跑运动员的数据，很容易就能在这里找到千百个样本。”