论文部分内容阅读
在奥运会进行得如火如荼的时候，我们也来看看当年的体育运动都用到了哪些黑科技。
跆拳道感应器让比赛更公平
在2008年北京奥运上，英国跆拳道选手萨拉·史蒂文森在半决赛中有一记高踢被裁判忽略了未予计分，惨被金牌得主淘汰无缘奖牌。她随后进行了申诉并成功改判，进入半决赛最终获得了铜牌，那次事件说明人类裁判可能在该韩国武术项目中出现误判。为了修正这个问题，2009年在巴库举行的世界跆拳道团体锦标赛上，选手们穿上装有电子感应器的带磁脚套和身体护具。而本届里约奥运，选手们更是连头盔里也会连接上感应器，还可以请求视频回放。因为感应器灵敏度比较高，选手们不需要像过去那样注重用力量做出凌厉的动作来让裁判看到。世界跆拳道联合会的主席杨金榜（音译）说：“在头盔上留下记录得分需要的力量比在躯干上少，运动员可以更专注于准确度而不是力量。”新技术的运用让比赛更加公平、精彩和安全。
识别橄榄球运动员的射频芯片
怎么同时观察那么多在场上跑来跑去的橄榄球队队员？去年开始，橄榄球联赛官方聘请斑马物流公司来跟踪赛场上的运动员。把两个硬币大小的感应器装入了球员的垫肩里，感应器会以每秒15次的频率发送射频讯号。与GPS不同的是，斑马公司的跟踪器能够精确到0.15米，而且还能识别球员面朝什么方向。
这个技术还能测量运动员速度、跑过的距离，正在加速或者减速，并且还能够在训练中测量运动员的机械负荷，为运动员量身定制训练方案，监控进程，管理疲劳和控制受伤风险最小化。斯戴福克斯说：“对运动员的监测正在改变运动项目被观赏、训练、分析和竞赛的方式。”
把身体量化的3D扫描
你很可能只会在医学检查中做核磁共振（MRI），健康初创企业Klarismo却从中发现了机会。公司的首席科学家布兰登·惠彻说：“我们想把MRI检查变成一种日常使用的科技。”Klarismo把MRI作为决策的量化工具，测量顾客身体的肌肉组织、脂肪和器官并生成非常详细的可视化数据。Klarismo不提供CT扫描的高质量诊断分析，那是放射科医生做的事情，它提供的是一个量化的可视化的自己。“如果你想更了解自己，可以做一全身扫描，抑或是扫一下脖子或膝盖。”
惠彻说：“当人们接受医学扫描时，除非你明确知道在做什么，否则扫描得到的数据毫无用处。而对一个运动员来说，了解体内脂肪和肌肉的比例很关键。”Klarismo的目标客户是负责顶尖运动队的医生，进行扫描的价格因身体部位而异，最低从50英镑起，旨在让非职业运动员也负担得起，让他们了解自身的肌肉系统，从而为赛前训练提供指导。
数据分析助力赢得冠军
EXOS是体育运动队背后的训练、营养和理疗团队，他们的客户覆盖了多项运动项目的运动员，美国军方和急救先遣队。他们全程跟进了德国足球队夺得2014年世界杯胜利。在四分之一决赛里，德国队几乎比对手法国队多跑了8000米，数据表明这相当于多了0.75名球员。
只有美国队跑得比德国队更多，美国队在小组赛平均跑了113.8千米，他们也是EXOS的客户。
装在阿迪达斯运动鞋里的miCoach装备可以跟踪运动信息，但除非你知道怎么利用这些数据，否则也只是冗余。EXOS通过分析数据，了解运动员的功能状态、压力符合和运动表现，然后回答这两个问题，再基于这些数据设计个体化的方案。EXOS还和英特尔等公司有合作，了解雇员全天的工作绩效。
此外，EXOS还在心理上提高运动员的表现，包括从专注于内在的激发动力，到抗外界干扰的数字测试等。他们会帮运动员规划成功的一天是怎么度过的，从呼吸、水合、到刺激身心，完成既定的运动和稳定性激活流程。
EXOS还对睡前的最后一分钟进行优化，针对美国足球队开展睡眠研究，改善运动员的睡眠卫生习惯，能强有力地提高其运动表现，减少受伤和提升认知能力。
用军事技巧抵抗衰老
国家橄榄球联盟四分卫佩顿·曼宁、网球王牌小威廉姆斯和拳王伯纳德·霍普金斯在运动场上长盛不衰有什么共同秘笈？有，那就是麦基·谢尔斯通，一位在新奥尔良的延长运动员职业生涯方面的专家，同时也是体育科学的先锋。谢尔斯通用DEXA X射线扫描来测量拳手的骨骼、肌肉和脂肪，精确到克。在2015-2016国家橄榄球联盟赛季，谢尔斯通让好几个医生、物理治疗师和营养师为负伤的佩顿·曼宁做了分析建议。谢尔斯通说：“曼宁当时问我他能否再坚持一年。我回答：‘我认为你可以。’”在该赛季结束的时候，曼宁捧回了超级碗奖杯。
在过去的35年里，谢尔斯通在很多领域磨砺了他的方法。比如，他让小威廉姆斯运用了美国陆军游骑兵用的游击战术：在战场上，士兵很少站着不动进行射击，因此他们练习在跑动中用枪射击。谢尔斯通把同样的方法运用到了网球上，采用密集训练方法，比如让小威廉姆斯在45秒内在球场不同地点击打20拍。他观察到航空母舰上的F/A-18大黄蜂战斗机从完全静止状态起飞的过程，从而运用到国家橄榄球联盟上，提高参赛球员的效率。这位精神矍铄的65岁的专家最大的成功是延长了他自己的职业生涯。他的秘诀是清晨四点半起床，至少花一小时阅读医学期刊，以此开启新的一天。
缩短康复时间的疗法
运动损伤康复治疗专家，FIFA认可的全球42个康复治疗中心之一，“等动”的英国公司总经理迈克·戴维森说：“前交叉韧带断裂不再是职业运动生涯的终结。运动员康复后身心都会比受伤前更强大。”在过去，骨科手术是治疗多种运动损伤的常见手段。如今，物理治疗取代了手术。以往交叉韧带损伤意味着运动员在手术后要养伤一年，而现在，一些滑雪运动员在术前会接受6至8周的物理治疗，术后3个月就可以重返运动场。 “等动”康复治疗中心在伦敦的建筑核心是温室，里面铺着阿斯特罗人造草皮，装着高速摄像机，拍摄运动视频用来评估运动员是否可以重返赛场。戴维森说，足球运动员最大的损伤原因是俱乐部内部的沟通不畅。 因此“等动”公司有全套的康复方案，“整体提升球员福利，减少受伤风险，提高心理适应力。”
跟踪球运动路径的电脑裁判系统
杰出的板球运动员保罗·霍金斯因为被误判LBM出局（编者注：球在碰到桩子之前碰到击球员的腿，击球员淘汰下场），从而开始了研发球跟踪技术，创造出了“鹰眼”电脑系统。“鹰眼”跟踪记录球的路径，生成路径图像，并进行路径预测。它已经被纳入裁判决策过程。板球运动需要多个机位的摄像机拍摄球的位置信息，然后把数据实时传递给后台计算机分析处理软件，从而决定球在空间的位置，并生成球飞行路径的预测数据。“鹰眼”并不是永不失误的，但它的确非常非常可靠。在板球运动中“鹰眼”的误差在5毫米，而在网球运动中它的误差只有2.2毫米。霍金斯说：“这只是基本的数学，但人们拒绝接受他们不理解的事物。我们最开始成为大赛官方裁判工具是2005年，自那时开始一共只出过4次判断失误，没有一次失误误判选手出局。我不敢说这个系统准确率达到99.99%，但肯定达到了99.9%。”
“鹰眼”系统在网球比赛上它能判断球是否出界，在足球比赛上能判断球是否越过球门线，现在已经成为了赛事直播不可或缺的部分。2011年该公司被索尼并购，哪项运动被其改变最大还是个有争议的问题。霍金斯说：“在娱乐层面也许网球运动受到它的影响最大，在工程学角度则足球运动因其进步最多。它也为其他技术在该体育项目的应用铺平了道路，因此可能后续影响更大。”
“鹰眼”系统正在被用于多个赛事的裁判，包括美国纳斯卡车赛、赛马和曲棍球比赛。人们说它最大的贡献还数它的图像处理能让赛事升温。霍金斯说：“还有一项更宏伟的事情我们没有做，现在已经有了一些初步想法，那就是现实运动员的压力指数。想想一下安迪·穆雷成为77年来首位赢得温布尔登网球锦标赛的英国选手，他在比赛时头脑里经历了什么……我能想象，即便我的水准并不及他。”
每升价值2000英镑的运动饮料
酮曾经在运动营养圈流行过一段，它是在人体禁食或者进行生酮饮食（高脂肪低碳水化合物）时产生的。在没有来自碳水化合物的葡萄糖时，酮能提供快速的能量替代来源，促使身体燃烧脂肪组织。牛津大学的研究员正在研究把酮用在运动饮料里，生理生化教授基兰·克拉克说现有的外源性酮饮料通常含有大量的盐或者酸，而且不能很好被人体吸收。她说：“他们不能被代谢，而我们把酮做成一种脂，那是我们常吃的食物，可以被消化。”
尽管今年发表的论文显示克拉克的新保健品已经提高了精英运动员的耐力，但她拒绝了几个职业运动团队抛来的“绣球”，还在等候英国视频标准局的批准。有一个问题是，酮只在耐力运动中优于快速代谢的葡萄糖饮料。 然而酮饮料的成本很高，大概2000英镑每升。克拉克说：“目前我们只在实验室制作，人工成本很高。如果大规模生产，价格会降下来。但它仍将是保健品中的劳力士。”
通过电击为运动员大脑做热身
美国神经科学初创企业 Halo Neuroscience 近期发布了自己的第一款产品：Halo Sport，这是一款为运动员设计的耳机，利用恒定、低强度直流电调节大脑皮层神经元活动，以帮助顶级运动员达到更好的训练效果。
公司的创始人和总裁丹尼尔·赵说：“我们以前并不考虑产品或者市场。我们希望让数据引导我们开发首个应用。我们也许更像研究机构而不是初创公司。”
Halo聚焦人脑中控制协调性的运动皮层，它的程序包括三个组成部分：Halo运动应用，一副跟普通耳机看起来没什么不同的耳机，还有装在头带上会传递脉冲的Primers。 Halo为运动员的心理做热身运动：在运动前佩戴20分钟耳机。 脉冲可以提高大脑的可塑性，包括构建新的回路。“人们在运动场上反复训练，并不只是锻炼身体，还要让大脑形成自动反应，在比赛中就可以自然发挥出来。”
心理学家针对的就是大脑的软件，也就是激发“动机”。 但升级硬件的努力很少，这项电击技术则填补了这块硬件空白，寄望于通过刺激大脑提高训练效率，进而提升运动员成绩。该公司也跟军方和医疗行业有合作，赵说：“我们也治疗中风患者。既然我们能让勒布朗·詹姆斯跳得更高，也能帮助人们重新下地走路。”
在赛场上就可以实时编辑赛事视频的软件
Hudl视频编辑软件被全球13万个运动队广泛采用，它能让用户给赛事录像加注释，标记关键段落，让回看赛事视频变得更简单。而且该技术还可以根据客户需求定制，从职业运动员和教练、业余选手、高中运动员到啦啦队都在使用，用来回看自己的赛事表现。Hudl在2015年的B轮融资获得了Accel投资的7250万美元。它的总裁大卫·格拉夫说：“我们的宗旨是：记录下来，学到东西。”
Hudl软件的实时重播服务，包括了一个移动路由器，方便在场馆使用互联网。用iPhone拍摄就已经足够，注释可以在平板电脑上添加。格拉夫说：“我们的目标是在一场比赛结束前就把录像编辑好了。”视频上传也非常简单——比赛结束后几分钟视频就可以上线。这也意味着教练在回家的路上就可以做赛后分析，运动员不再需要第二天才来看比赛录像。
这间公司很少媒体报道跟市场推广，它的发展靠的是口碑。运动员可以自己注册账户，然后剪辑精彩视频。在美国，一些大学生运动员就剪辑了自己参加的比赛。 Hudl已经在热门视频加上贴片广告，并售卖给诸如ESPN电视台、Bleacher Report（看台报告）运动网站等媒体，也向足球运动渗透。格拉夫的十年计划是什么？“捕捉体育运动的每一刻并赋予价值。”他如是说。
跆拳道感应器让比赛更公平
在2008年北京奥运上，英国跆拳道选手萨拉·史蒂文森在半决赛中有一记高踢被裁判忽略了未予计分，惨被金牌得主淘汰无缘奖牌。她随后进行了申诉并成功改判，进入半决赛最终获得了铜牌，那次事件说明人类裁判可能在该韩国武术项目中出现误判。为了修正这个问题，2009年在巴库举行的世界跆拳道团体锦标赛上，选手们穿上装有电子感应器的带磁脚套和身体护具。而本届里约奥运，选手们更是连头盔里也会连接上感应器，还可以请求视频回放。因为感应器灵敏度比较高，选手们不需要像过去那样注重用力量做出凌厉的动作来让裁判看到。世界跆拳道联合会的主席杨金榜（音译）说：“在头盔上留下记录得分需要的力量比在躯干上少，运动员可以更专注于准确度而不是力量。”新技术的运用让比赛更加公平、精彩和安全。
识别橄榄球运动员的射频芯片
怎么同时观察那么多在场上跑来跑去的橄榄球队队员？去年开始，橄榄球联赛官方聘请斑马物流公司来跟踪赛场上的运动员。把两个硬币大小的感应器装入了球员的垫肩里，感应器会以每秒15次的频率发送射频讯号。与GPS不同的是，斑马公司的跟踪器能够精确到0.15米，而且还能识别球员面朝什么方向。
这个技术还能测量运动员速度、跑过的距离，正在加速或者减速，并且还能够在训练中测量运动员的机械负荷，为运动员量身定制训练方案，监控进程，管理疲劳和控制受伤风险最小化。斯戴福克斯说：“对运动员的监测正在改变运动项目被观赏、训练、分析和竞赛的方式。”
把身体量化的3D扫描
你很可能只会在医学检查中做核磁共振（MRI），健康初创企业Klarismo却从中发现了机会。公司的首席科学家布兰登·惠彻说：“我们想把MRI检查变成一种日常使用的科技。”Klarismo把MRI作为决策的量化工具，测量顾客身体的肌肉组织、脂肪和器官并生成非常详细的可视化数据。Klarismo不提供CT扫描的高质量诊断分析，那是放射科医生做的事情，它提供的是一个量化的可视化的自己。“如果你想更了解自己，可以做一全身扫描，抑或是扫一下脖子或膝盖。”
惠彻说：“当人们接受医学扫描时，除非你明确知道在做什么，否则扫描得到的数据毫无用处。而对一个运动员来说，了解体内脂肪和肌肉的比例很关键。”Klarismo的目标客户是负责顶尖运动队的医生，进行扫描的价格因身体部位而异，最低从50英镑起，旨在让非职业运动员也负担得起，让他们了解自身的肌肉系统，从而为赛前训练提供指导。
数据分析助力赢得冠军
EXOS是体育运动队背后的训练、营养和理疗团队，他们的客户覆盖了多项运动项目的运动员，美国军方和急救先遣队。他们全程跟进了德国足球队夺得2014年世界杯胜利。在四分之一决赛里，德国队几乎比对手法国队多跑了8000米，数据表明这相当于多了0.75名球员。
只有美国队跑得比德国队更多，美国队在小组赛平均跑了113.8千米，他们也是EXOS的客户。
装在阿迪达斯运动鞋里的miCoach装备可以跟踪运动信息，但除非你知道怎么利用这些数据，否则也只是冗余。EXOS通过分析数据，了解运动员的功能状态、压力符合和运动表现，然后回答这两个问题，再基于这些数据设计个体化的方案。EXOS还和英特尔等公司有合作，了解雇员全天的工作绩效。
此外，EXOS还在心理上提高运动员的表现，包括从专注于内在的激发动力，到抗外界干扰的数字测试等。他们会帮运动员规划成功的一天是怎么度过的，从呼吸、水合、到刺激身心，完成既定的运动和稳定性激活流程。
EXOS还对睡前的最后一分钟进行优化，针对美国足球队开展睡眠研究，改善运动员的睡眠卫生习惯，能强有力地提高其运动表现，减少受伤和提升认知能力。
用军事技巧抵抗衰老
国家橄榄球联盟四分卫佩顿·曼宁、网球王牌小威廉姆斯和拳王伯纳德·霍普金斯在运动场上长盛不衰有什么共同秘笈？有，那就是麦基·谢尔斯通，一位在新奥尔良的延长运动员职业生涯方面的专家，同时也是体育科学的先锋。谢尔斯通用DEXA X射线扫描来测量拳手的骨骼、肌肉和脂肪，精确到克。在2015-2016国家橄榄球联盟赛季，谢尔斯通让好几个医生、物理治疗师和营养师为负伤的佩顿·曼宁做了分析建议。谢尔斯通说：“曼宁当时问我他能否再坚持一年。我回答：‘我认为你可以。’”在该赛季结束的时候，曼宁捧回了超级碗奖杯。
在过去的35年里，谢尔斯通在很多领域磨砺了他的方法。比如，他让小威廉姆斯运用了美国陆军游骑兵用的游击战术：在战场上，士兵很少站着不动进行射击，因此他们练习在跑动中用枪射击。谢尔斯通把同样的方法运用到了网球上，采用密集训练方法，比如让小威廉姆斯在45秒内在球场不同地点击打20拍。他观察到航空母舰上的F/A-18大黄蜂战斗机从完全静止状态起飞的过程，从而运用到国家橄榄球联盟上，提高参赛球员的效率。这位精神矍铄的65岁的专家最大的成功是延长了他自己的职业生涯。他的秘诀是清晨四点半起床，至少花一小时阅读医学期刊，以此开启新的一天。
缩短康复时间的疗法
运动损伤康复治疗专家，FIFA认可的全球42个康复治疗中心之一，“等动”的英国公司总经理迈克·戴维森说：“前交叉韧带断裂不再是职业运动生涯的终结。运动员康复后身心都会比受伤前更强大。”在过去，骨科手术是治疗多种运动损伤的常见手段。如今，物理治疗取代了手术。以往交叉韧带损伤意味着运动员在手术后要养伤一年，而现在，一些滑雪运动员在术前会接受6至8周的物理治疗，术后3个月就可以重返运动场。 “等动”康复治疗中心在伦敦的建筑核心是温室，里面铺着阿斯特罗人造草皮，装着高速摄像机，拍摄运动视频用来评估运动员是否可以重返赛场。戴维森说，足球运动员最大的损伤原因是俱乐部内部的沟通不畅。 因此“等动”公司有全套的康复方案，“整体提升球员福利，减少受伤风险，提高心理适应力。”
跟踪球运动路径的电脑裁判系统
杰出的板球运动员保罗·霍金斯因为被误判LBM出局（编者注：球在碰到桩子之前碰到击球员的腿，击球员淘汰下场），从而开始了研发球跟踪技术，创造出了“鹰眼”电脑系统。“鹰眼”跟踪记录球的路径，生成路径图像，并进行路径预测。它已经被纳入裁判决策过程。板球运动需要多个机位的摄像机拍摄球的位置信息，然后把数据实时传递给后台计算机分析处理软件，从而决定球在空间的位置，并生成球飞行路径的预测数据。“鹰眼”并不是永不失误的，但它的确非常非常可靠。在板球运动中“鹰眼”的误差在5毫米，而在网球运动中它的误差只有2.2毫米。霍金斯说：“这只是基本的数学，但人们拒绝接受他们不理解的事物。我们最开始成为大赛官方裁判工具是2005年，自那时开始一共只出过4次判断失误，没有一次失误误判选手出局。我不敢说这个系统准确率达到99.99%，但肯定达到了99.9%。”
“鹰眼”系统在网球比赛上它能判断球是否出界，在足球比赛上能判断球是否越过球门线，现在已经成为了赛事直播不可或缺的部分。2011年该公司被索尼并购，哪项运动被其改变最大还是个有争议的问题。霍金斯说：“在娱乐层面也许网球运动受到它的影响最大，在工程学角度则足球运动因其进步最多。它也为其他技术在该体育项目的应用铺平了道路，因此可能后续影响更大。”
“鹰眼”系统正在被用于多个赛事的裁判，包括美国纳斯卡车赛、赛马和曲棍球比赛。人们说它最大的贡献还数它的图像处理能让赛事升温。霍金斯说：“还有一项更宏伟的事情我们没有做，现在已经有了一些初步想法，那就是现实运动员的压力指数。想想一下安迪·穆雷成为77年来首位赢得温布尔登网球锦标赛的英国选手，他在比赛时头脑里经历了什么……我能想象，即便我的水准并不及他。”
每升价值2000英镑的运动饮料
酮曾经在运动营养圈流行过一段，它是在人体禁食或者进行生酮饮食（高脂肪低碳水化合物）时产生的。在没有来自碳水化合物的葡萄糖时，酮能提供快速的能量替代来源，促使身体燃烧脂肪组织。牛津大学的研究员正在研究把酮用在运动饮料里，生理生化教授基兰·克拉克说现有的外源性酮饮料通常含有大量的盐或者酸，而且不能很好被人体吸收。她说：“他们不能被代谢，而我们把酮做成一种脂，那是我们常吃的食物，可以被消化。”
尽管今年发表的论文显示克拉克的新保健品已经提高了精英运动员的耐力，但她拒绝了几个职业运动团队抛来的“绣球”，还在等候英国视频标准局的批准。有一个问题是，酮只在耐力运动中优于快速代谢的葡萄糖饮料。 然而酮饮料的成本很高，大概2000英镑每升。克拉克说：“目前我们只在实验室制作，人工成本很高。如果大规模生产，价格会降下来。但它仍将是保健品中的劳力士。”
通过电击为运动员大脑做热身
美国神经科学初创企业 Halo Neuroscience 近期发布了自己的第一款产品：Halo Sport，这是一款为运动员设计的耳机，利用恒定、低强度直流电调节大脑皮层神经元活动，以帮助顶级运动员达到更好的训练效果。
公司的创始人和总裁丹尼尔·赵说：“我们以前并不考虑产品或者市场。我们希望让数据引导我们开发首个应用。我们也许更像研究机构而不是初创公司。”
Halo聚焦人脑中控制协调性的运动皮层，它的程序包括三个组成部分：Halo运动应用，一副跟普通耳机看起来没什么不同的耳机，还有装在头带上会传递脉冲的Primers。 Halo为运动员的心理做热身运动：在运动前佩戴20分钟耳机。 脉冲可以提高大脑的可塑性，包括构建新的回路。“人们在运动场上反复训练，并不只是锻炼身体，还要让大脑形成自动反应，在比赛中就可以自然发挥出来。”
心理学家针对的就是大脑的软件，也就是激发“动机”。 但升级硬件的努力很少，这项电击技术则填补了这块硬件空白，寄望于通过刺激大脑提高训练效率，进而提升运动员成绩。该公司也跟军方和医疗行业有合作，赵说：“我们也治疗中风患者。既然我们能让勒布朗·詹姆斯跳得更高，也能帮助人们重新下地走路。”
在赛场上就可以实时编辑赛事视频的软件
Hudl视频编辑软件被全球13万个运动队广泛采用，它能让用户给赛事录像加注释，标记关键段落，让回看赛事视频变得更简单。而且该技术还可以根据客户需求定制，从职业运动员和教练、业余选手、高中运动员到啦啦队都在使用，用来回看自己的赛事表现。Hudl在2015年的B轮融资获得了Accel投资的7250万美元。它的总裁大卫·格拉夫说：“我们的宗旨是：记录下来，学到东西。”
Hudl软件的实时重播服务，包括了一个移动路由器，方便在场馆使用互联网。用iPhone拍摄就已经足够，注释可以在平板电脑上添加。格拉夫说：“我们的目标是在一场比赛结束前就把录像编辑好了。”视频上传也非常简单——比赛结束后几分钟视频就可以上线。这也意味着教练在回家的路上就可以做赛后分析，运动员不再需要第二天才来看比赛录像。
这间公司很少媒体报道跟市场推广，它的发展靠的是口碑。运动员可以自己注册账户，然后剪辑精彩视频。在美国，一些大学生运动员就剪辑了自己参加的比赛。 Hudl已经在热门视频加上贴片广告，并售卖给诸如ESPN电视台、Bleacher Report（看台报告）运动网站等媒体，也向足球运动渗透。格拉夫的十年计划是什么？“捕捉体育运动的每一刻并赋予价值。”他如是说。