b體育“更高、更快、更強”是奧林匹克的口號,是人類(lèi)一次次自我突破的目標。然而,從理論上說(shuō),人類(lèi)的體能存在極限,那是什么讓世界紀錄一次次地被打破?是體育精神的支撐,也是體育科技的加持。
首先,技術(shù)創(chuàng )新極大地促進(jìn)了競技水平的提高。當今體壇,競技體育的各項運動(dòng)幾乎都達到了身體的極限,要想“更高、更快、更強”,技術(shù)加持方能有如神助。
一方面,技術(shù)創(chuàng )新推動(dòng)了運動(dòng)裝備b體育、體育器械的迭代升級,在對運動(dòng)員身體形成有效保護的同時(shí),能最大限度地挖掘人的潛能。從20世紀20年代丹麥A·Krogh第一臺“功率自行車(chē)”問(wèn)世,到2000年澳大利亞SPEEDO公司推出“鯊魚(yú)皮泳裝”,再到2008年英國自行車(chē)和比賽服的研制,長(cháng)期的運動(dòng)實(shí)踐證明,一系列重大科技成果的出現是提升競技運動(dòng)水平的重要杠桿。另一方面,競技運動(dòng)訓練的科學(xué)化程度直接影響競技水平的高低,技術(shù)發(fā)展有助于創(chuàng )新競技運動(dòng)訓練方法,提升訓練效率。如今,訓練、科研和保障“三位一體”的新型訓練模式引領(lǐng)了競技訓練發(fā)展的新潮流。該模式將大數據、云計算和人工智能融入其中,在數據庫和各類(lèi)模型的支持下,將傳統的經(jīng)驗式訓練變?yōu)榭稍O計、可預期和可控制的訓練,將“劑量負荷”“精準營(yíng)養”和“智能診斷”從概念變?yōu)楝F實(shí)。
其次,技術(shù)創(chuàng )新有效地保證了體育競賽的公平。只有堅持“公開(kāi)、公平、公正”的競爭原則,才能實(shí)現“更高b體育、更快、更強”的競技目標。眼下,越來(lái)越多的體育項目紛紛引入高科技力求“零誤判”,讓體育運動(dòng)能夠在最公平公正的情形下進(jìn)行。
2001年,英國電視4臺在轉播英格蘭和澳大利亞之間舉行的板球系列對抗賽時(shí),首次使用了“鷹眼”技術(shù)即即時(shí)回放系統,作為轉播的輔助手段為觀(guān)眾和解說(shuō)員服務(wù)?!苞椦邸毕到y由8個(gè)或者10個(gè)高速攝像頭、4臺電腦和大屏幕組成,可追蹤記錄球的路徑,并顯示記錄的實(shí)際路徑的圖形圖像,還可以預測球的未來(lái)路徑。后來(lái),這一擁有專(zhuān)利技術(shù)的系統被廣泛應用到網(wǎng)球、擊劍、體操、高爾夫、斯諾克等運動(dòng)項目的賽事中,為減少裁判爭議,實(shí)現公正裁判,發(fā)揮了重要作用。2018年俄羅斯世界杯足球比賽中采用的視頻助理裁判(VAR)系統也主要是依靠“鷹眼”攝像系統進(jìn)行技術(shù)動(dòng)作判別,當時(shí),國際足聯(lián)裁判委員會(huì )主席科里納表示,在VAR的幫助下,判罰正確率上升到了99.3%。
最后,技術(shù)創(chuàng )新有力地推動(dòng)了體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從2000多年前古希臘就開(kāi)始舉辦奧林匹克運動(dòng),到1896年第一屆現代奧林匹克運動(dòng)舉行,再到如今各類(lèi)職業(yè)體育賽事和全民健身熱潮的興起,體育活動(dòng)從人類(lèi)的基本愿望和普遍行為,逐漸發(fā)展成具有巨大市場(chǎng)需求的體育產(chǎn)業(yè)。無(wú)論是職業(yè)體育產(chǎn)業(yè)還是大眾體育產(chǎn)業(yè),無(wú)論是體育制造業(yè)還是體育服務(wù)業(yè),技術(shù)創(chuàng )新都發(fā)揮了重要作用。
從國際經(jīng)驗看,經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入上中等收入階段后,對體育消費較大規模的有效需求開(kāi)始形成,進(jìn)入高收入階段后體育產(chǎn)業(yè)將成為支柱型產(chǎn)業(yè),目前我國正處在這一過(guò)程中b體育。然而,目前我國體育制造業(yè)與體育用品服務(wù)貿易比重較大,對此,國家體育總局明確提出,要通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+”等技術(shù)創(chuàng )新提高體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量。近年來(lái),我國各大互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛入局體育板塊,運動(dòng)APP、運動(dòng)手環(huán)、各類(lèi)運動(dòng)監測儀、力量訓練器大量涌現,技術(shù)創(chuàng )新讓全民健身掀起熱潮,也讓科學(xué)健身和訓練評價(jià)變得更為精準。
實(shí)踐證明,現代體育科技的迅猛發(fā)展,對體育產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了前所未有的影響,技術(shù)創(chuàng )新不僅有利于體育運動(dòng)的發(fā)展,競技水平的提升,而且為全民健身運動(dòng)的開(kāi)展和體育產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了有力支撐。
滑雪和滑冰是姿勢優(yōu)雅和技巧精細的運動(dòng),如今,已經(jīng)成為很多人健康積極生活的標配。隨著(zhù)科技的發(fā)展和冰雪運動(dòng)的普及,滑雪裝備也在不斷向高科技、大眾化方面發(fā)展。
20世紀中期,滑雪裝備有了飛速進(jìn)步,少量尖端的滑雪裝備產(chǎn)品向高深科技水準發(fā)展,供運動(dòng)員在冬奧會(huì )級的競爭中運用;同時(shí),適于大眾的滑雪裝備產(chǎn)品則向著(zhù)多樣化、簡(jiǎn)便化b體育、安全化方向發(fā)展,以便給滑雪者帶來(lái)更好的滑雪體驗。相關(guān)的滑雪裝備主要涉及滑雪鏡、滑雪杖、滑雪靴與滑雪板及其固定器等,高科技加身的滑雪裝備可以讓滑雪愛(ài)好者在白雪的世界里體驗速度與激情。
幾乎在所有的滑雪項目中,滑雪者都會(huì )使用滑雪鏡,鏡面防霧效果,是對滑雪鏡最重要且最基本的要求。為了達到這一目的,世界各大滑雪鏡生產(chǎn)商運用了一系列創(chuàng )新技術(shù)避免或最大程度地降低起霧的可能性?;╃R防霧的技術(shù)手段大致包括防起霧鏡片涂層、雙層鏡片、透氣的泡沫薄膜、微型風(fēng)扇等,其中防起霧鏡片涂層是目前防止起霧最有效的方法。對于防起霧涂層的研究一直在持續,研究人員致力于研制成本更低、防霧效果更好的涂層材料和技術(shù)。
滑雪杖是滑雪時(shí)用來(lái)支撐前進(jìn)、控制平衡、引導變向的工具。最早期的滑雪杖桿體是木質(zhì)的,隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步,逐步采用了鋁合金、玻璃纖維b體育、碳纖維等材料,這使得滑雪杖在具備更輕重量的同時(shí)保持了較好的彈性?;┭ヅc滑雪板通過(guò)固定器連接到一起,在滑雪者跌倒時(shí),滑雪靴會(huì )迅速從滑雪板松脫,避免傷害。涉及滑雪靴和滑雪板的技術(shù)創(chuàng )新幾乎都集中在固定器的設計上。
滑雪裝備的不斷改進(jìn),一方面來(lái)自技術(shù)創(chuàng )新的不斷發(fā)展,如各種高性能材料的研制開(kāi)發(fā)、傳感技術(shù)的拓展等,另一方面來(lái)自滑雪運動(dòng)的普及,市場(chǎng)需求給相關(guān)企業(yè)改進(jìn)滑雪裝備帶來(lái)了強勁的研發(fā)動(dòng)力。
2022年冬奧會(huì )將在北京-張家口舉辦,這也成為我國滑雪滑冰行業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)力。在以冰雪運動(dòng)為主題的冬奧會(huì )上,制冰、造雪的質(zhì)量是首要保證,無(wú)論是冰球館、冰壺館、速滑館、花滑館,還有大道館,最重要的是要有優(yōu)秀的冰。按比賽標準的冰溫,實(shí)現全場(chǎng)冰溫均勻一致、快速凍冰和短時(shí)調整冰溫,是衡量滑冰場(chǎng)質(zhì)量的最基本和最重要的條件。世界制冷界的工匠們始終在尋覓如何能讓滑冰場(chǎng)實(shí)現高效節能、高度環(huán)保并安全的解決方案。北京順義城南體育中心,集世界領(lǐng)先水平的高效節能、高度環(huán)保的國際奧林匹克標準滑冰館,其直接蒸發(fā)式滑冰場(chǎng)是全世界首創(chuàng ),有三大創(chuàng )新:一是解決制冷劑易泄露難題,二是解決冷凍油和R134a環(huán)保制冷劑分離回油難題,三是解決了間接蒸發(fā)式制冰系統主機占地面積大、噪音高的世界級難題,是世界滑冰場(chǎng)制冰技術(shù)的進(jìn)步,也將是北京冬奧會(huì )給世界的又一個(gè)驚喜。
觀(guān)看體育賽事,除了關(guān)注運動(dòng)員精彩的表現外,場(chǎng)內外的“黑科技”也是一大看點(diǎn),如新型材料乒乓球、嵌入NFC芯片足球、影像助理裁判系統等。
過(guò)去的100多年,乒乓球的制造材料一直是賽璐珞(celluloid)。賽璐珞的優(yōu)點(diǎn)是富有彈性且重量輕,不過(guò)其缺點(diǎn)也是極為明顯,如其熔點(diǎn)只有110℃,對于儲放環(huán)境的要求非常嚴苛,必須控制在溫度23℃和濕度50℃,屬于易燃物。為了改善乒乓球材料,國際乒乓球聯(lián)合會(huì )從2011年開(kāi)始召集全球各大乒乓球生產(chǎn)商討論使用新材料取代賽璐珞的可能性?;诖?,由上海紅雙喜與廣州雙魚(yú)攜手研發(fā)的醋酸纖維球應運而生,推出新型材料乒乓球。2014年4月28日舉行的日本東京第52屆世界乒乓球團體錦標賽是世界乒乓球運動(dòng)賽璐珞球時(shí)代的最后一次世界大賽,此后,醋酸纖維材料球開(kāi)始走進(jìn)人們的視野。業(yè)內人士介紹,醋酸纖維不但在擊球感方面最接近賽璐珞,而且這種材料無(wú)毒,不容易自燃,對運輸環(huán)境要求低。醋酸纖維材料球雖好,但在干冷的環(huán)境里球容易爆裂,損耗率高于賽璐珞球20%到30%,因此,醋酸纖維材料球成為新興材料乒乓球的過(guò)渡產(chǎn)品。近年來(lái),隨著(zhù)創(chuàng )新技術(shù)不斷發(fā)展,另一種新型材料球——ABS材料球成為乒乓球比賽用球。該材料中的丙烯腈、丁二烯、苯乙烯等可賦予乒乓球穩定性、耐熱性、沖擊性、耐寒性,使乒乓球韌性得以提高。
科技的創(chuàng )新不僅改變乒乓球,同時(shí)也改變著(zhù)足球。2017年11月10日凌晨,國際足聯(lián)在俄羅斯發(fā)布了2018年世界杯比賽用球“電視之星(Telstar) 18”。新球保持了傳統外觀(guān),同時(shí)采用了一些現代化的工藝和科技,其中包括植入NFC(近場(chǎng)通信)芯片。這并非是科技與足球的首次結合,早在2006年德國世界杯,體育用品生產(chǎn)商就在足球內放置芯片,用來(lái)記錄球場(chǎng)上的數據,大幅提高裁判對球場(chǎng)信息的掌控。據了解,NFC芯片可以記錄足球的行進(jìn)軌跡、球員射門(mén)的力度以及足球是否出界等信息,不僅可以輔助裁判進(jìn)行現場(chǎng)判斷,更能幫助每個(gè)球隊的教練在賽后根據場(chǎng)上數據進(jìn)行相應的布置。國際足聯(lián)將該技術(shù)運用在足球比賽中,最直接的目的是讓足球的信息被場(chǎng)外設備迅速捕捉,比如球的接觸面力度、位移軌跡、位移速度、位移方向等。
此外,科技創(chuàng )新技術(shù)的融入還在賽事中起到定紛止爭的作用。為了減少爭議,國際足球聯(lián)合會(huì )(FIFA)推出了影像助理裁判系統,可以把場(chǎng)內拍攝到的實(shí)時(shí)畫(huà)面傳輸到后臺控制中心,由其他助理裁判進(jìn)行輔助觀(guān)察、整理、剪輯,并第一時(shí)間發(fā)回賽場(chǎng)。業(yè)內人士表示,這樣做的好處是能有效減少主裁判的誤判,讓球場(chǎng)上的比賽更加公平。
游泳是奧運會(huì )賽場(chǎng)上除了田徑以外金牌分布最多的項目,游泳的競技水平直接影響一個(gè)國家在體壇的地位。當我們在為泳壇健兒打破世界紀錄鼓掌吶喊時(shí),也會(huì )驚嘆科技在競技場(chǎng)上的助力作用。游泳運動(dòng)區別于其他陸地運動(dòng),特點(diǎn)在于需在水中克服阻力,利用浮力,運動(dòng)員之間的比賽成績(jì)往往相差百分之一秒。
泳衣作為游泳參賽者的必備著(zhù)裝,歷經(jīng)了多次材料和款式上的變化,其發(fā)展歷程也是技術(shù)創(chuàng )新的一個(gè)縮影。19世紀,泳衣的材質(zhì)主要是羊毛和法蘭絨,幾乎包裹全身。20世紀30年代,比羊毛泳衣更輕、吸水更少、劃水更快的真絲泳衣引起了關(guān)注。二戰后,尼龍泳衣逐漸取代了羊毛和真絲泳衣,款式也不再包裹全身。上世紀八九十年代,泳衣向著(zhù)仿人體皮膚的方向發(fā)展,萊卡面料被廣泛使用。
有研究發(fā)現,水中的阻力約為空氣阻力的800倍,游泳運動(dòng)員在水中劃水時(shí)所消耗的能量中90%都是用來(lái)克服流體力學(xué)中的波組、型阻、皮膚摩擦等,阻力問(wèn)題一直難以解決,最大限度地減少阻力成為泳衣設計的關(guān)鍵。
隨著(zhù)游泳競賽越來(lái)越激烈,各國紛紛展開(kāi)對泳衣的技術(shù)研發(fā)。美國率先將高新科技引入泳衣中,1988年漢城奧運會(huì )上,美國游泳名將馬特比昂迪身穿“大力士”泳衣參賽,獲得了5金1銀1銅。該款泳衣是由聚氨酯纖維和超細尼龍纖維的材質(zhì)制成,重量輕,伸縮性和平滑度都得到了巨大提升,被公認為高科技泳衣的始祖。
1999年10月,國際泳聯(lián)正式允許運動(dòng)員穿鯊魚(yú)皮泳衣參加國際比賽。鯊魚(yú)皮泳衣模仿鯊魚(yú)的皮膚,可減少泳者在水中受到的摩擦系數,采用由特細尼龍紗和耐氯彈性紗仿制而成的LZR Pulse面料,表面采用縱向排列的細小V形紋,可幫助運動(dòng)員最大程度地擺脫水流帶來(lái)的阻力,身體能夠更加順暢高效地通過(guò)水流,實(shí)現快速游動(dòng)前進(jìn),但同時(shí)價(jià)格高昂、使用壽命短也讓經(jīng)濟實(shí)力不強的國家和選手望而卻步。鯊魚(yú)皮的高科技被質(zhì)疑違背了比賽不借助外力的本質(zhì),國際泳聯(lián)決定從2010年起禁用鯊魚(yú)皮泳衣。
雖然鯊魚(yú)皮泳衣被禁止使用,但各國對高科技泳衣的研發(fā)始終沒(méi)有停止。傳統的泳衣、泳帽、泳鏡等游泳裝備是分別獨立設計的,將三者結合起來(lái),充分利用人體結構學(xué)實(shí)現相互協(xié)調成為趨勢。2012年倫敦奧運會(huì )中國運動(dòng)員孫楊身穿FASTSKIN3泳裝奪得400米自由泳決賽冠軍。FASTSKIN3泳帽是世界上第一款采用智慧頭部弧形技術(shù)、掃描多位世界頂尖游泳選手頭部曲線(xiàn)D泳帽,以黏合織物制成,并加上防滑帽邊設計,能夠有效地將頭發(fā)最大限度地集中塑形,顯著(zhù)改善頭頂的流體力學(xué)特性,有效降低身體阻力。
此外,越來(lái)越多的泳衣采用融合仿生學(xué)原理衍生出超聲縫合技術(shù)。該技術(shù)能在接縫處模仿人類(lèi)的肌腱與皮膚,接合點(diǎn)的強度接近一整塊材料,實(shí)現完全縫合無(wú)針腳,以最大程度減小阻力。
田徑是體育運動(dòng)中最重要的部分之一,分為田賽、競賽和全能比賽,主要包括競走、跑、跳躍、投擲以及由跑、跳、躍、投擲的部分項目組成的全能運動(dòng)。運動(dòng)場(chǎng)作為田徑競技最主要的比賽場(chǎng)所,場(chǎng)地的材質(zhì)對運動(dòng)員能力的發(fā)揮起到了重要的作用。
最早的田徑運動(dòng)場(chǎng)跑道材料為土質(zhì)、煤渣、草皮等,隨著(zhù)田徑運動(dòng)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,到20世紀60年代,美國明尼蘇達礦務(wù)及制造業(yè)公司首先于1961年用聚氨酯材料鋪設一條200米長(cháng)的塑膠跑道,由于使用效果很好,該材料受到了各國廣泛的重視。1965年,原西德正式生產(chǎn)塑膠跑道產(chǎn)品,1967年在加拿大召開(kāi)的泛美運動(dòng)會(huì )和1968年墨西哥召開(kāi)的奧林匹克運動(dòng)會(huì )正式采用該跑道產(chǎn)品,并得到國際奧委會(huì )的認可,此后便正式把塑膠跑道定為國際比賽的必備條件之一。隨即,日本、意大利、英國、法國、瑞士、瑞典等國競相生產(chǎn)和鋪設塑膠跑道。1972年,中國開(kāi)始研制塑膠跑道,并于1979年9月首次在北京鋪設了北京體育館室內田徑場(chǎng),面積4500平方米。
目前,聚氨酯(PU)材料、三元乙丙橡膠(EPDM)材料是塑膠運動(dòng)場(chǎng)地鋪面材料的兩種主要材料,均已得到了國際田聯(lián)的認可,成為國際公認的運動(dòng)場(chǎng)地最佳鋪面材料,也是目前國際、國內大型田徑比賽的標準場(chǎng)地用材料。據業(yè)內人士表示,運動(dòng)場(chǎng)的鋪面材料不僅需要考慮到抵抗擠壓、摩擦、鞋釘損失等機械損傷,還要具備抵抗紫外線(xiàn)照射、水和不同溫度的自然環(huán)境侵蝕的能力,同時(shí),鋪面材料面層的平整度、厚度、緩沖性能、垂直變形和摩擦力等均是選擇運動(dòng)場(chǎng)鋪裝材料需要關(guān)注的重點(diǎn)。
以PU材料為例,該材料首先具有適當的彈性,鋪設的跑道彈性適中,既不會(huì )因為運動(dòng)員力的作用對跑道產(chǎn)生較大的變形而浪費運動(dòng)員的動(dòng)能,影響成績(jì),也不會(huì )因為彈性較小,運動(dòng)員受到較大的阻力導致傷害等。此外, PU材料強度、硬度、彈性等指標以及厚度、樣式的調節余地大,能適應各種比賽和訓練的不同要求,同時(shí)耐氣候性好,氣溫高低和溫度大小對跑道的影響較小,而且表面不透水,有一定程度的耐化學(xué)腐蝕性。不過(guò),由于塑膠運動(dòng)場(chǎng)地多為甲苯二異氰酸酯型聚氨酯材料,而甲苯二異氰酸酯蒸氣壓較高時(shí)會(huì )刺激眼睛,因此,如何讓該運動(dòng)場(chǎng)鋪面材料更加環(huán)保是新的研究方向。EPDM材料與PU塑膠材料相比,除了抗紫外線(xiàn)等自然侵蝕的能力較弱之外,彈性等方面的性能與PU材料不相上下。最重要的是,EPDM材料所用的原輔料是無(wú)毒無(wú)污染的,屬于環(huán)保產(chǎn)品。
如今,運動(dòng)場(chǎng)鋪面材料最受關(guān)注的就是如何讓材料更加環(huán)保,例如一件名為“一種環(huán)保耐候型塑膠跑道”的實(shí)用新型專(zhuān)利,提供了一種環(huán)保耐候型塑膠跑道,能使跑道材料更加環(huán)保,并且使用壽命更長(cháng)。(知識產(chǎn)權報記者劉仁陳婕陳景秋實(shí)習記者李思靚張彬彬)