苏教授创造历史！中国运动员背后有哪些黑科技？

东京奥运会虽然冷清，但中国代表团的奖牌可没少拿。继杨倩拿下首金后，中国队的金牌不断入账。

游泳运动员张雨霏夺得女子200米蝶泳冠军的80分钟后，中国队又夺下了女子4×200米自由泳金牌。前天，苏炳添又创造了历史，成为史上第一个杀入男子百米决赛的亚洲选手，最终获得第六名。

出色的成绩背后，不仅仅有运动员和教练员的辛苦训练，更有中国“黑科技”的助力。

▲研究团队与游泳国家队合影

为游泳健儿献上神助攻的，就是航天科技集团九院十三所，其下属的时代光电公司运动测量团队，将航天科技中的惯导技术，用于测量运动员的状态。运动员每一秒的姿态、呼吸情况、每次往返的划频、划幅、划次、转身时间等数据，都会被精确记录下来，实现了对每个动作的精细量化评估。早在2019年12月，国家体育总局便向航天九院提出需求，希望利用先进航天技术，研发精密测量产品，帮助游泳运动员加强训练的科学性，提高成绩——体育局为啥要向航天单位求助呢？

▲张雨霏正在测试

乍一看，好像非常不搭，但实际上联系挺大。

能上奥运会的运动员，全是顶尖高手，动作上的细微差别，导致了零点几秒差距就决定了胜负。到了这个层次，只靠肉眼看，或者摄像机拍片分析，不可能获得足够多的动作细节来纠偏，只能借助于“黑科技”，而航天工程中的惯性技术就是解决方案。

九院十三所的时代光电公司，主要研究方向正是惯性技术产品，我国各型号火箭和航天飞行器的光纤惯组及光纤速率陀螺，都出自这里。

▲正在试验的杨浚瑄

火箭都能搞掂，为体育研发运动测量产品并不在话下，可能唯一的挑战就是要做到足够小和轻——单台重量仅16克，游泳运动员可以舒适地将其固定在肩膀和其他关节区域，而不妨碍其活动。然后运动员被放置在风洞中，在他们逆风“模拟游泳”时进行跟踪。

▲注意运动员背部的两个“贴”

整套装置包括了惯导分系统（核心）、定位与测速分系统、视频采集分系统、数据综合分析系统四个部分，实现对运动员的姿态、位置、速度的测量，以及运动视频拍摄、数据集成解算和三维模型驱动功能，能得到运动员每一秒的姿态、呼吸情况，以及在泳池里每一次往返的划频、划幅、划次、转身时间等多项技术参数。

在国家游泳队备战期间，张雨霏、杨浚瑄等6名世界冠军接受了测试，获得了充足的阻力和姿态数据，运动员的动作得以优化，身体流线型得以改善，效果——又夺冠了嘛！

▲能让“彩虹”上天，也能让健儿夺冠

能为中国体育健儿提供航天“黑科技”的单位并不只有九院，还有航天科技集团十一院，全称是“中国航天空气动力技术研究院”，他们提供的武器，是风洞。顺便提一句，“彩虹”无人机，就是十一院旗下的“航天彩虹无人机股份有限公司”的产品。

提到风洞，大家并不陌生，军迷的第一反应，往往是为战机研制提供吹风试验的风洞。风洞的确是主要面对航空，它的出现甚至比飞机还要早，航空航天大国也是风洞大国。

▲航天科技，亦可赛艇的“陆游器”！

中国就是风洞大国，为体育部门提供服务是随手的事，但也并不是一帆风顺，因为十一院要为四人赛艇提供风洞测试装置——赛艇长12米，加上运动员和支撑装置，重量接近一吨，试验速度低，仅为每秒6米，还要在风洞中模拟水面，仅测量水面以上的气动力数据。

经过攻关，十一院成功研发了一套基于气浮装置的三维力测量平台，分辨率达到0.04牛，静态校准非线性0.08%，能高精度测试运动员抓水、驱动、出水、回桨等不同动作姿态的气动力大小，为赛艇队女子四人双桨项目夺冠送上了神助攻——起航领先，桨频均匀，一路高速，以最合理的方式夺冠，还打破了世界纪录。

十一院对体育的助力并不仅仅是赛艇这一项，在2020年10月25日，由十一院第三研究所自主设计建造的国内首座体育综合训练风洞，在二七厂国家冰雪运动训练科研基地正式启用。

这是是一座开口回流式风洞，可对滑雪、滑冰、雪橇等冬季运动项目，部分夏季运动项目进行模拟，判断和优化运动员最佳竞技姿态，检测和标定参赛装备性能——明年的北京冬奥会上，这座风洞的成果就能显现了。

如果往前翻，刘翔曾经获得的佳绩，背后的科技支持——“翔之队”功不可没。

这个由6位专家——冯树勇（田管中心副主任）、李汀（总局科研所高级实验师）、钱风雷（上海莘庄基地）、许以诚（上海体育科学研究所）、李爱东、苑廷刚（总局体科所）组成的团队，把用DV机拍摄刘翔的日常训练和比赛的图像传入电脑，对技术动作进行分析研究，得出跨栏角度和周期等数据，提供给孙海平教练，不断精细地改善每一个动作。

▲08年的科技，现在看来比较糙，但作用不小

同时，也紧盯刘翔的竞争对手，对他们的动态和数据进行深入分析，制定最佳对策。在雅典奥运会上，翔之队就分析出刘翔决赛主要对手杜库雷不擅拼逆风局的弱点，杜库雷果然在决赛中因为急于追赶而失去平衡，刘翔顺利夺金。

但是，大家不要觉得这是中国的独门绝技，实际上，利用高科技为运动员提高成绩，在世界上早就是一个普遍现象了。

比如，为备战2008年北京奥运会，NASA就曾经动用风洞，为美国游泳队“减阻”。只不过路径不太一样，不是优化动作，而是通过吹风试验寻求阻力最小的材料，做成“鲨鱼皮”包裹全身，以赢得那瞬间的优势。但因为“鲨鱼皮”太过破坏公平，从2010年起被禁止使用。

▲风洞能吹飞机吹汽车，也能吹人

最近的几届奥运会，英国在自行车项目上拿了22块金牌，其秘诀之一就是空气动力学的助力，利用风洞试验和流体仿真，确定最佳的姿态和编队，以及定制装备。此外，在滑雪、滑冰、标枪、铁饼、帆船等项目上，空气动力学和风洞也正在发挥着越来越大的作用。

▲这么多相机，密集恐惧症都犯了

2016年里约奥运会，捷克斯柯达运用汽车空气动力学的技术，协助本国自行车选手Pavel Kelemen夺金——用150台高解析度相机，建立骑乘时的3D模型，再运用CFD（Computational Fluid Dynamics计算流体力学）电脑模拟不同骑姿的风阻，即可找出最小风阻的骑姿。

无论以奥运总奖牌数计，还是以每届奥运会奖牌数计，排名靠前的国家，均拥有相当的科技实力，甚至直接就是安理会五常。这并不是偶然现象，因为体育和科技的结合，正呈现出越来越紧密的趋势，中国在这方面还是个后来居上者。

▲奥运会总奖牌榜

在中国还比较落后的时代，只能强调拼毅力拼意志，一度被西方称为“金牌机器”。另一方面，许多运动员为国争光后，又不得不带着一身伤病早早退役。而“黑科技”的加入，使得我国体育事业的“效费比”更高，运动员成绩更好，运动寿命更长。

除了惯导、风洞、流体计算之外，还有很多科技运用到了训练和比赛的方方面面。

▲拳击手的鞋，同拳头一样重要

国产品牌安踏，就为中国拳击队、举重队、摔跤队、体操队等10支运动队提供了装备。

拳王邹市明的“下盘”就是由安踏打造的，每只靴子仅150克重，扭转力矩被精确控制在1.5N•m以下，再加上“爪”式抱紧系统，保证了运动员在激烈运动中，脚部与踝部始终贴合战靴，兼具灵活的扭转与超强的抓地能力——无邹拳王如何跳跃腾挪，他的战靴永远结实可靠，不打滑。

举重鞋则正好相反，要够硬够抗压，足跟要避震，抓地更不能差。安踏的举重鞋，耐磨和防滑性是普通材料的2.5倍，鞋眼拉力值超过国家标准40%，可承受超一吨总重量。而且用3D全息扫描技术获取脚型数据，每双举重鞋都可以做到量身定做，为运动员提供最稳定可靠的支撑。

这样一种鞋，平时穿着，走路都困难，但比赛时非它不可——奥运冠军吕小军正是穿着安踏打造的战靴，以抓举171公斤、挺举207公斤和总成绩378公斤获得三枚金牌，并打破挺举和总成绩两项世界纪录。

据统计，凭借安踏的体育装备，中国运动员在世界各类大赛中累计获得了111枚金牌！

百度为国家队打造了首个“3D+AI”跳水训练系统，通过高速相机等的硬件设备采集运动员“2秒”内的一系列复杂动作，再利用AI系统进行智能解析，以供教练参考，相当于自动化的“翔之队”跳水版。

2019年，中科院联合美国两所大学，共同参与开发了一种智能乒乓球桌，这一研究成果还发表在了《Nature》上。

智能乒乓球台桌面由木质电子纳米发电机构成，利用静电场来进行自供能，还配备了可以探测击球动能的自供电传感器，利用乒乓球撞击桌面产生的能量，显示乒乓球的撞击位置，并实时建立辅助运动员训练的球体落点分布以及球体运动轨迹系统。产生的能量还可以为裁判判罚（擦边球）系统提供动力，在没有外部电源的情况下仍可以用于球速感应。

当然，中国乒乓太强大了，可能还暂时用不上这种黑科技。不过刚刚创造了中国男子百米短跑历史最佳战绩的苏炳添，还是受益很多。

苏教授（苏炳添是暨南大学体育学院副教授）于2019年发表在《体育科学》上的论文《新时代中国男子100m短跑：回顾与展望》中，特别点出了“科技助力”——“笔者的现任教练RandyHuntington……以“冠军模型”为指导, 通过高科技仪器和设备对运动员体能、技术、恢复等各个环节进行全方位监控, 据此发现问题, 寻找差距,制订个性化的训练方案, 进而恶补短板, 全面提升运动员的竞技能力。”

至少是什么高科技仪器和设备，可能出于保密，并没有查到，但既然强调了，那肯定有用——“笔者在29岁依然跑出9.91 s的世界级成绩，然而, 有大批运动员在26岁左右就选择退役……一定意义上是人才的严重浪费”，不仅运动寿命延长，还在32岁时创造了历史。

▲这种害人害已的黑科技还是算了

当然，任何事物都具有两面性，“黑科技”也可能被用歪，比如体育界的痼疾兴奋剂。随着检测手段的完善，传统兴奋剂越来越难以蒙混过关，很可能被新兴的“基因兴奋剂”所替代——以非致病病毒为载体，植入“运动员基因”，注入人体，它们就会在人体内生产出内源性的兴奋剂，运动员借此取得优异成绩，而不用进行艰苦训练。

真能如此，那么体育也不再是以人为主的竞赛，而是变成了生物科技的比拼，那些科技实力弱小的国家将难求一胜，金牌将被大国垄断……这可绝不是什么好事，我们得跟这种邪门歪道斗争到底。

▲我用智能设备记录下的最远跑步距离和游泳1千米最短时间成绩不咋滴，但是胜在赢了自己

不过，很多正常向的体育黑科技，其实我们普通人也是有机会用上的。

现在市面上的各种智能产品，有相当多的一部分就是直接与体育相关的，智能手表、手环、眼镜，智能跑鞋……用各种“黑科技”打造出来的可穿戴设备正在进入我们的生活，“科技+体育”的深度融合也正在带来一场变革。我们不能只是看着健儿们在奥运上争金夺银，自己也要运动起来，强身健体，振奋精神，这同样是一种爱国行动——每个人都变得更好更壮更强，无疑将利已利家更利国！

参考资料：

奥运金牌背后的航天技术 付毅飞 科技日报
想不到！“洲际导弹尖端技术立功”！环球网
奥运冠军之争，实力之外的科技力量正在崛起 北青网体育
【前沿扫描】科技体育系列：科技重塑体育，赋能运动，新冠疫情下体育产业危中有机 六合咨询