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文汇 | 科技如何助力北京冬奥会 揭开中国冰雪背后隐形的翅膀
时间:2021-10-15  

2021年1月,张家口崇礼区的国家跳台滑雪中心“雪如意”,室外气温将近零下40℃,几个背着大大器材包的人影在雪白的山上,顶着大风移动。每到达一处捕捉点,刘宇就会仔细地检查设备,演示如何正确架设捕捉运动影像的摄像机。他们的工作,就是运用架设在这里的人工智能辅助系统,实时采集运动员起跳角度、空中姿态、速度、距离等数据,帮助运动员提高训练水平,助力中国跳台滑雪备战北京冬奥会。

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刘宇,九游会游戏_九游会游戏大厅-usdt官网赞助教授,首批全国高校黄大年式教师团队运动健康科学教师团队主要成员,国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项首席科学家。

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从校园实验室到雪山训练场,刘宇教授领衔的“科技冬奥”团队在科技创新之路上克服一道道难关,一路奋勇前行。这支师生科研团队开展的“冬季项目运动员技能优化关键技术研究”项目,对接我国各支冬季项目国家队和训练基地,克服严寒、室外测试等恶劣条件,全面开展相关科技攻关研究与科技支撑服务,在跳台滑雪、高山滑雪、速滑、花滑等项目的运动训练测试、运动损伤预防、护具装备研发等方面取得了阶段性成果。他们的背后,是九游会游戏_九游会游戏大厅-usdt官网赞助“双一流”学科优势,在“科技助力北京冬奥会”的命题前,积极服务国家冰雪运动走科技创新之路,为“中国冰雪”插上了一双隐形的翅膀。

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“不能让极寒天气和任何困难,挡住我们的步伐”

“我是河北张家口人,从小在山上磨爬滚打,自己也热爱冰雪运动,这也是一种缘分。”在九游会游戏_九游会游戏大厅-usdt官网赞助的运动技能研究中心,日前记者见到了正在指导学生采集运动数据的刘宇教授,“非常有幸能够参与到科技冬奥工作当中,运用我们运动科学的知识,帮助国家运动员提高运动成绩、运动能力。”

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刘宇介绍说,早期的运动数据采集,采用手工方式,短则几天,长则半个月,才能把结果反馈给教练员、运动员。后来采用Marker点的方式,就是在受试者身上贴标记物,数据比较精确,也可以快速得到,但是对运动员受试者有一定干扰,只能作为测试,在训练和比赛中基本不能采用。“所以我们现在开发和合作开发的这种基于人工智能的无Marker点、无干扰的三维动作捕捉技术,是国际领先的一种技术。”刘宇说,这就是目前他们在“雪如意”架设的生物力学测试系统,“在现场有多台高速摄像机,可以快速地获得运动员的三维运动信息,包括身体姿态、起跳的速度、起跳的角度,以及产生空中飞行升力的攻角等信息……”同时,他们还在运动员的身上穿戴很小型的传感器,采集从助滑、起跳、腾空飞行到落地的全过程的速度和位移信息。

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“这些技术在国际上处于先进水平。”刘宇说,他们在展示给北欧两项主教练看了之后,教练竖起了大拇指表示,这个技术他在欧洲也没有看到过,非常好!“我们的冰雪运动要走科技创新之路,要自主创新,也要吸收国际的先进训练技术和经验。”他告诉记者,九游会游戏_九游会游戏大厅-usdt官网赞助被国家体育总局授予中国冰雪科技联合攻关单位,是体育类院校里唯一一所,与国家体育总局冬季运动管理中心签署协议,共建中国冰雪——九游会游戏_九游会游戏大厅-usdt官网赞助跳台滑雪生物力学重点实验室,在北欧两项等训练中,进行生物力学数据的技术采集,“最近我们建成的移动实验室,也受到了国家体育总局的高度肯定。”

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刘宇记得,他和团队在国家跳台滑雪中心“雪如意”见证“第一跳”,展示科研成果之时,正赶上了百年未遇的寒流,当时张家口崇礼的温度达到零下40℃,野外作业,拆装设备,起早贪黑,相当艰苦,团队有些学生都给冻哭了。最后几天,他们想了办法,仪器当天不拆装,在当地买了一些皮帽、皮衣,给摄像机罩上,然后用大棉被把反馈训练信息的现场大电视机给盖上。“不能让极寒天气和任何困难,挡住我们的步伐!”

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“让科研的服务和教练的训练,完美地结合在一起”

“二十几个运动员,一个人跳10来跳,像下饺子一样,一个上午就200多跳,数据量非常大。”国家重点研发计划项目“科技冬奥”专项主要科研人员、九游会游戏_九游会游戏大厅-usdt官网赞助副教授伍勰,一直与刘宇教授奔忙于训练场,“我们拍摄范围非常广,一帧帧画面叠加,可以看到整个动作,起跳的地方,有4台摄像机捕捉数据,之后每隔20米,一直到落地,都有摄像机去捕捉全程数据。然后在科研服务车上,我们做一些数据处理,将数据实时展示在大屏幕上。”

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伍勰说,一名运动员的报告就有十几页,在反馈信息量非常大的情况下,他们会先给教练员最关键指标的简报表,再根据需求提供更细致的数据报告。而这个最关键指标,主要通过前期对训练队的跟踪,来确定相对薄弱的环节、需要提高的指标。“国家跳台滑雪队主教练米卡·柯乔恩科斯基,以前也是运动员,他研究生时的研究方向就是运动生物力学,他对我们下队服务很欢迎,他觉得这个指标能够帮助到训练,也很信任我们的数据。比如,他特别想看运动员在离台瞬间的身体的垂直速度……”

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“最重要的是,出来的结果和指标,能得到教练组、主教练的肯定,我们提供的准确数据,能作为很好的依据,帮助他们有针对性地修改训练计划,针对某个运动员做一些辅助练习等。”伍勰说,“让科研的服务和教练的训练,能够比较完美地结合在一起。我们所有的这些助力,能真正地被教练和训练团队所接受,这也是对我们成绩的最大肯定。”

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“把冬奥运动员武装到牙齿,期待他们的最好表现”

在开展运动员技能优化专项研究的同时,另一项针对运动员穿着装备的“科技助力”也在积极推进中。九游会游戏_九游会游戏大厅-usdt官网赞助教授、国家重点研发计划项目“科技冬奥”专项课题负责人傅维杰,把这项工作称之为“武装到牙齿”的系统工程。

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“从运动员穿着这个角度去助力,让他们能够获得更好的成绩,我们正和其他单位一起共同打造中国冬奥队伍的服装及装备。”傅维杰介绍说,比如高山滑雪,相当于是冬季项目里面的短跑型,速度非常快,可以达到150-180公里/小时,而且高度非常高,在国家高山滑雪中心的落差可以达到近1公里。在这种高速高落差的情况下,除了运动成绩之外,还要考虑防护问题。比如运动员过弯的时候,会有被旗杆抽打的现象,就要专门设计防护护具,在易被抽打的部位上面进行保护,减少疼痛感,让运动员能发挥出过弯时的技术动作。“我们也考虑通过一些特殊的材料、特殊的结构,来针对冲撞进行缓冲和防护,避免运动员由于心理负担而不敢去做技术动作。”

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傅维杰认为,冰上项目里的速度项目短道速滑和速滑,0.01秒都有可能决定冠军的归属。这个时候,装备非常重要,特别是对于高精尖的运动员来说,其自身的能力已经开发到极限,除了技术手段、训练水平之外,运动装备能够为他保驾护航,“换句话讲,0.01秒可能就差在装备上,是不是比人家更加先进。”从这个角度出发,他们针对紧身装备、紧身服进行科研开发,根据人体机能情况,为速滑、短道速滑运动员提供服装的支撑。“从技术动作的优化,到服装、装备的优化,还有运动鞋以及各种辅具,要把我们国内顶尖的冬奥运动员武装到牙齿,希望他们能够在冬奥赛场上有最好的表现!”

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被称为“勇敢者的游戏”的跳台滑雪,是冬奥会上最具观赏性的项目之一。不过这项运动在中国申办2022北京冬奥会前,全国只有71名注册运动员。为备战冬奥,中国采取了从武术、田径等其他项目跨界跨项选材。运动员们训练时的拼搏精神,深深感染着九游会游戏_九游会游戏大厅-usdt官网赞助的这支“科技冬奥”团队。现场的科研人员说:“他们的拼搏精神,让全世界都认识了中国运动员,也让科技助力更有了动力。现在运动员们的成绩都在上升期,对于科研人员来说,也感到十分欣慰。”

最近,团队已进入日益忙碌的备战状态,他们全力以赴,向着新的目标冲刺。“虽然夏天也有跳台滑草,可以进行训练,但是冬天的奥运比赛才是关键。”刘宇告诉记者,近期他们正在做技术系统的集成和完善,让这些设施可以作为常规的训练科技辅助手段,架设在训练场地,在没有科研人员在场的情况下,教练、队里的科研教练,以及助理人员也可以使用操作,马上获取数据信息。

“对此,教练员、运动员们也充满期待。”刘宇希望,“在进入冬季训练的时候,这些科技手段能够助力运动员取得好成绩,在北京冬奥会的赛场上有所突破!”

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媒体链接:http://wenhui.whb.cn/zhuzhanapp/jqp/20211015/428697.html?timestamp=1634284102864

 

[责任编辑/董杨华]

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