科技冬奥：“全项目参赛”背后的中国创新与上

国家速滑馆“冰丝带”是北京冬奥会标志性场馆之一。其屋顶全部使用中国制造的高钒密闭索，用钢量仅为传统屋面的1/4。 图/视觉中国

近年来，虚拟现实、人工智能、脑机接口等前沿技术为冰雪运动的科学训练快速赋能。图为刘宇教授带领的科技冬奥团队在国家跳台滑雪中心安装仪器。

编者按?

北京冬奥会举世瞩目。冰雪项目运动范围大、速度快、装备复杂、室外比赛多，对科技创新提出了更高要求。从赛场建造、运动员训练，到各种竞技装备，冬奥赛场上的科技元素尤为引人注目。?

纵观世界竞技体育的历史，可以说，没有现代科学技术的发展，就没有遍及全球的现代奥林匹克运动。本报特邀国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项项目首席科学家、上海体育学院教授刘宇，详解北京冬奥会上的科技亮点与看点。

?■刘宇?

北京冬奥会共设7个大项、15个分项和109个小项的比赛。本次中国体育代表团完成了全部7个大项、15个分项的“全项目参赛”任务，共获104个小项194个席位的参赛资格（含4个需通过北京冬奥会其他小项成绩再确认的“赛中赛”小项），占全部109个小项的95.4%。?

为实现“全项目参赛”目标，中国冰雪运动国家队广泛使用了中国自主研发的科技装备。应用于北京冬奥会场景的高精尖技术与装备，不仅可助力冰雪健儿创造佳绩，更将为培育国内冰雪装备器材产业、孕育强大的冰雪消费市场提供有力支撑。

?2015年北京冬奥会申办成功时，109个冬奥小项中的1/3在我国尚属空白。6年多来，国家投入大量经费，在“扩面、固点、精兵、冲刺”的备赛方略下，109个小项实现了“全项目开展、全项目建队、全项目训练”。近年来，随着我国国力的提升，虚拟现实、人工智能、脑机接口等前沿技术为冰雪运动的科学训练快速赋能，各项尖端技术正全面覆盖运动表现、康复治疗、技战术分析诊断、功能服饰、装备器械等领域。?

生物力学智能分析?

帮助运动员修炼“最佳技能”?

就世界竞技体育发展趋势而言，人类对于“更快、更高、更强”的追求，不再是更难、更累，而是更聪明。近几十年得到快速发展的运动科学，就是在寻找各种方法，拓展人类生物学的界限——通过应用科学方法帮助运动员充分发挥其潜能。这有助于他们了解自己的弱点、发挥自身优势，并减少受伤几率。

?基于高速摄影摄像的三维动作捕捉生物力学技术分析是一项应用较为广泛的高科技训练辅助系统，它通过对运动员所做动作进行定量分析，以此为基础，对训练提出改进建议。以跳台滑雪运动为例，跳台所在的室外往往伴随有季风、低温和高湿等干扰因素，同时跳台滑雪运动速度极高、过程时间短，对设备的采样速度等关键指标也提出了较高要求。另外，运动参数采集时需要非接触性的设备，以减少对运动员自身训练的干扰，以免影响运动员的发挥。?

为此，上海体育学院的“科技冬奥”团队在科技部国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项的支持下，融合数字视频识别的人工智能技术、基于微型可穿戴的超宽带精准定位技术和加速度传感技术等多项高科技手段，开发了一套跳台滑雪动作技术分析与反馈生物力学系统，成功实现了对跳台滑雪整个过程中重要数据的采集、分析与快速反馈，得到教练员和运动员肯定。?

根据使用方建议，项目团队除了在起跳区架设多台高速摄像机的三维动作捕捉系统外，还在滑道侧面的多个关键点位，如距离出发台20米、40米、60米、80米、100米、落地区等架设实时高速视频摄制系统，并基于单目相机的人工智能算法，实现对运动员上述关键位置的二维动作捕捉分析，同时通过AI伺服自动控制的机器摇臂实现对运动员全过程及关键点位动作的记录，并快速生成有关数据报告。有关视频和生物力学数据可实时反馈给教练员和运动员，便于后续战术动作分析等工作的进行。与此同时，项目团队还利用可穿戴传感器技术，对运动员全程速度、加速度，及其雪板进行空间位置精确跟踪、测定，优化其动作控制。?

要能给运动员提出有效建议，分析输出指标的确定非常重要。研究团队综合相关文献研究成果，提出了一系列重要指标，包括运动员起跳和离台时的身体重心速度、髋关节角度、膝关节角度、躯干与水平轴夹角、肩膝关节连线与水平轴夹角等，并配合显示三维特征图面及其指标值。?

文章来源：《科技创新与应用》 网址: http://www.kjcxyyyzzs.cn/zonghexinwen/2022/0204/2747.html