b體育“更高、更快、更強”是奧林匹克的口號,是人類一次次自我突破的目標。然而,從理論上說,人類的體能存在極限,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)新極大地促進了競技水平的提高。當(dāng)今體壇,競技體育的各項運動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)新推動了運動裝備b體育、體育器械的迭代升級,在對運動員身體形成有效保護的同時,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”問世,到2000年澳大利亞SPEEDO公司推出“鯊魚皮泳裝”,再到2008年英國自行車和比賽服的研制,長期的運動實踐證明,一系列重大科技成果的出現(xiàn)是提升競技運動水平的重要杠桿。另一方面,競技運動訓(xùn)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)新競技運動訓(xùn)練方法,提升訓(xùn)練效率。如今,訓(xùn)練、科研和保障“三位一體”的新型訓(xùn)練模式引領(lǐng)了競技訓(xùn)練發(fā)展的新潮流。該模式將大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能融入其中,在數(shù)據(jù)庫和各類模型的支持下,將傳統(tǒng)的經(jīng)驗式訓(xùn)練變?yōu)榭稍O(shè)計、可預(yù)期和可控制的訓(xùn)練,將“劑量負荷”“精準營養(yǎng)”和“智能診斷”從概念變?yōu)楝F(xiàn)實。
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、公平、公正”的競爭原則,才能實現(xiàn)“更高b體育、更快、更強”的競技目標。眼下,越來越多的體育項目紛紛引入高科技力求“零誤判”,讓體育運動能夠在最公平公正的情形下進行。
2001年,英國電視4臺在轉(zhuǎn)播英格蘭和澳大利亞之間舉行的板球系列對抗賽時,首次使用了“鷹眼”技術(shù)即即時回放系統(tǒng),作為轉(zhuǎn)播的輔助手段為觀眾和解說員服務(wù)?!苞椦邸毕到y(tǒng)由8個或者10個高速攝像頭、4臺電腦和大屏幕組成,可追蹤記錄球的路徑,并顯示記錄的實際路徑的圖形圖像,還可以預(yù)測球的未來路徑。后來,這一擁有專利技術(shù)的系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到網(wǎng)球、擊劍、體操、高爾夫、斯諾克等運動項目的賽事中,為減少裁判爭議,實現(xiàn)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(tǒng)也主要是依靠“鷹眼”攝像系統(tǒng)進行技術(shù)動作判別,當(dāng)時,國際足聯(lián)裁判委員會主席科里納表示,在VAR的幫助下,判罰正確率上升到了99.3%。
最后,技術(shù)創(chuàng)新有力地推動了體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從2000多年前古希臘就開始舉辦奧林匹克運動,到1896年第一屆現(xiàn)代奧林匹克運動舉行,再到如今各類職業(yè)體育賽事和全民健身熱潮的興起,體育活動從人類的基本愿望和普遍行為,逐漸發(fā)展成具有巨大市場需求的體育產(chǎn)業(yè)。無論是職業(yè)體育產(chǎn)業(yè)還是大眾體育產(chǎn)業(yè),無論是體育制造業(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)展進入上中等收入階段后,對體育消費較大規(guī)模的有效需求開始形成,進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(mào)易比重較大,對此,國家體育總局明確提出,要通過“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,我國各大互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛入局體育板塊,運動APP、運動手環(huán)、各類運動監(jiān)測儀、力量訓(xùn)練器大量涌現(xiàn),技術(shù)創(chuàng)新讓全民健身掀起熱潮,也讓科學(xué)健身和訓(xùn)練評價變得更為精準。
實踐證明,現(xiàn)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的發(fā)展,競技水平的提升,而且為全民健身運動的開展和體育產(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,如今,已經(jīng)成為很多人健康積極生活的標配。隨著科技的發(fā)展和冰雪運動的普及,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,供運動員在冬奧會級的競爭中運用;同時,適于大眾的滑雪裝備產(chǎn)品則向著多樣化、簡便化b體育、安全化方向發(fā)展,以便給滑雪者帶來更好的滑雪體驗。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(xù),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)。
滑雪杖是滑雪時用來支撐前進、控制平衡、引導(dǎo)變向的工具。最早期的滑雪杖桿體是木質(zhì)的,隨著技術(shù)的進步,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保持了較好的彈性?;┭ヅc滑雪板通過固定器連接到一起,在滑雪者跌倒時,滑雪靴會迅速從滑雪板松脫,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(shè)計上。
滑雪裝備的不斷改進,一方面來自技術(shù)創(chuàng)新的不斷發(fā)展,如各種高性能材料的研制開發(fā)、傳感技術(shù)的拓展等,另一方面來自滑雪運動的普及,市場需求給相關(guān)企業(yè)改進滑雪裝備帶來了強勁的研發(fā)動力。
2022年冬奧會將在北京-張家口舉辦,這也成為我國滑雪滑冰行業(yè)發(fā)展的重要推動力。在以冰雪運動為主題的冬奧會上,制冰、造雪的質(zhì)量是首要保證,無論是冰球館、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,實現(xiàn)全場冰溫均勻一致、快速凍冰和短時調(diào)整冰溫,是衡量滑冰場質(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實現(xiàn)高效節(jié)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(jié)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(tǒng)主機占地面積大、噪音高的世界級難題,是世界滑冰場制冰技術(shù)的進步,也將是北京冬奧會給世界的又一個驚喜。
觀看體育賽事,除了關(guān)注運動員精彩的表現(xiàn)外,場內(nèi)外的“黑科技”也是一大看點,如新型材料乒乓球、嵌入NFC芯片足球、影像助理裁判系統(tǒng)等。
過去的100多年,乒乓球的制造材料一直是賽璐珞(celluloid)。賽璐珞的優(yōu)點是富有彈性且重量輕,不過其缺點也是極為明顯,如其熔點只有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)合會從2011年開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。基于此,由上海紅雙喜與廣州雙魚攜手研發(fā)的醋酸纖維球應(yīng)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賽璐珞球時代的最后一次世界大賽,此后,醋酸纖維材料球開始走進人們的視野。業(yè)內(nèi)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渡產(chǎn)品。近年來,隨著創(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(wěn)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,同時也改變著足球。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(tǒng)外觀,同時采用了一些現(xiàn)代化的工藝和科技,其中包括植入NFC(近場通信)芯片。這并非是科技與足球的首次結(jié)合,早在2006年德國世界杯,體育用品生產(chǎn)商就在足球內(nèi)放置芯片,用來記錄球場上的數(shù)據(jù),大幅提高裁判對球場信息的掌控。據(jù)了解,NFC芯片可以記錄足球的行進軌跡、球員射門的力度以及足球是否出界等信息,不僅可以輔助裁判進行現(xiàn)場判斷,更能幫助每個球隊的教練在賽后根據(jù)場上數(shù)據(jù)進行相應(yīng)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外設(shè)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(FIFA)推出了影像助理裁判系統(tǒng),可以把場內(nèi)拍攝到的實時畫面?zhèn)鬏數(shù)胶笈_控制中心,由其他助理裁判進行輔助觀察、整理、剪輯,并第一時間發(fā)回賽場。業(yè)內(nèi)人士表示,這樣做的好處是能有效減少主裁判的誤判,讓球場上的比賽更加公平。
游泳是奧運會賽場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國家在體壇的地位。當(dāng)我們在為泳壇健兒打破世界紀錄鼓掌吶喊時,也會驚嘆科技在競技場上的助力作用。游泳運動區(qū)別于其他陸地運動,特點在于需在水中克服阻力,利用浮力,運動員之間的比賽成績往往相差百分之一秒。
泳衣作為游泳參賽者的必備著裝,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(zhàn)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(xiàn),水中的阻力約為空氣阻力的800倍,游泳運動員在水中劃水時所消耗的能量中90%都是用來克服流體力學(xué)中的波組、型阻、皮膚摩擦等,阻力問題一直難以解決,最大限度地減少阻力成為泳衣設(shè)計的關(guān)鍵。
隨著游泳競賽越來越激烈,各國紛紛展開對泳衣的技術(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)正式允許運動員穿鯊魚皮泳衣參加國際比賽。鯊魚皮泳衣模仿鯊魚的皮膚,可減少泳者在水中受到的摩擦系數(shù),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,可幫助運動員最大程度地擺脫水流帶來的阻力,身體能夠更加順暢高效地通過水流,實現(xiàn)快速游動前進,但同時價格高昂、使用壽命短也讓經(jīng)濟實力不強的國家和選手望而卻步。鯊魚皮的高科技被質(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年起禁用鯊魚皮泳衣。
雖然鯊魚皮泳衣被禁止使用,但各國對高科技泳衣的研發(fā)始終沒有停止。傳統(tǒng)的泳衣、泳帽、泳鏡等游泳裝備是分別獨立設(shè)計的,將三者結(jié)合起來,充分利用人體結(jié)構(gòu)學(xué)實現(xiàn)相互協(xié)調(diào)成為趨勢。2012年倫敦奧運會中國運動員孫楊身穿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D泳帽,以黏合織物制成,并加上防滑帽邊設(shè)計,能夠有效地將頭發(fā)最大限度地集中塑形,顯著改善頭頂?shù)牧黧w力學(xué)特性,有效降低身體阻力。
此外,越來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的肌腱與皮膚,接合點的強度接近一整塊材料,實現(xiàn)完全縫合無針腳,以最大程度減小阻力。
田徑是體育運動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。運動場作為田徑競技最主要的比賽場所,場地的材質(zhì)對運動員能力的發(fā)揮起到了重要的作用。
最早的田徑運動場跑道材料為土質(zhì)、煤渣、草皮等,隨著田徑運動的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步,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(shè)一條200米長的塑膠跑道,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年在加拿大召開的泛美運動會和1968年墨西哥召開的奧林匹克運動會正式采用該跑道產(chǎn)品,并得到國際奧委會的認可,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(shè)塑膠跑道。1972年,中國開始研制塑膠跑道,并于1979年9月首次在北京鋪設(shè)了北京體育館室內(nèi)田徑場,面積4500平方米。
目前,聚氨酯(PU)材料、三元乙丙橡膠(EPDM)材料是塑膠運動場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場地最佳鋪面材料,也是目前國際、國內(nèi)大型田徑比賽的標準場地用材料。據(jù)業(yè)內(nèi)人士表示,運動場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照射、水和不同溫度的自然環(huán)境侵蝕的能力,同時,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場鋪裝材料需要關(guān)注的重點。
以PU材料為例,該材料首先具有適當(dāng)?shù)膹椥?,鋪設(shè)的跑道彈性適中,既不會因為運動員力的作用對跑道產(chǎn)生較大的變形而浪費運動員的動能,影響成績,也不會因為彈性較小,運動員受到較大的阻力導(dǎo)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(diào)節(jié)余地大,能適應(yīng)各種比賽和訓(xùn)練的不同要求,同時耐氣候性好,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,由于塑膠運動場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會刺激眼睛,因此,如何讓該運動場鋪面材料更加環(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毒無污染的,屬于環(huán)保產(chǎn)品。
如今,運動場鋪面材料最受關(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”的實用新型專利,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。(知識產(chǎn)權(quán)報記者劉仁陳婕陳景秋實習(xí)記者李思靚張彬彬)