奖牌背后的数据采集和攻关实验

2021年8月2日，钟天使和鲍珊菊在2020东京奥运会场地自行车女子团体竞速赛中获得冠军。

通过风洞测试，对不同骑行姿态进行比较分析。

宋佳媛是旋转式投球这一技术目前国内掌握最好的运动员。摄影/新华社记者 王丽莉

高科技助力运动员训练。

“数字化跑道” 可以更高效地分析出运动员的步子力量大小、步数、角度、方向的数据。

此次参加东京奥运会的上海体育健儿，背后都有科技助力和科研保障，“一切用数据说话” 已成为运动队科学训练的依据基础。

记者｜金　姬　实习生|张庄仪

冲线，赢了！

8月2日下午，在东京奥运会自行车场地女子团体竞速赛决赛中，上海奥运健儿钟天使搭档队友鲍珊菊，以31秒895的成绩击败德国组合夺得冠军，为中国代表团赢得第28金，也是上海选手在本届奥运会上收获的第四枚金牌。

对于今年30岁的钟天使而言，这块金牌来之不易。在漫长的五年奥运备战周期内，钟天使与队友们在教练的指导下运用科技助力手段，实力稳中有升。

根据2020年11月上海市政府办公厅正式印发的《上海全球著名体育城市建设纲要》，上海将建设全球领先的体育科技创新中心。其中，科技助力是竞技体育迈向更高质量发展的强大驱动力。

《新民周刊》采访发现，此次参加东京奥运会的上海体育健儿，背后都有科技助力和科研保障，“一切用数据说话” 已成为运动队科学训练的依据基础。而成立于1959年的上海体育科学研究所（以下简称“上海体科所”）和上海市体育医院，为上海体育插上了科学训练的翅膀。

从“零” 开始的现场数据采集工作

虽然中国曾是“自行车的王国”，但在竞技体育范畴，中国之前的自行车实力并没有达到世界顶尖的水平。

2016年里约奥运会，当时25岁的钟天使和30岁的宫金杰搭档，赢得场地自行车女子团体竞速赛的金牌，实现了中国自行车队奥运金牌零的突破，也成为首次夺得奥运会场地自行车项目金牌的亚洲选手。

如何让这样的夺金优势保持下去，不仅要培养优秀运动员，更需要科技助力。

科技的力量对于自行车项目有多重要？本届东京奥运会的最大“黑马” 冠军就能告诉你。夺得本届东京奥运会女子公路自行车赛冠军的是来自奥地利的安娜·基森霍夫（Anna Kiesenhofer），她此前在公路自行车界默默无闻，在没有团队和教练的情况下孤身一人代表奥地利来到东京，以领先第二名、前世界冠军荷兰选手安妮埃克·范·弗洛滕75秒的巨大优势拿了金牌。

要知道，现年30岁的基森霍夫在2017年才注册成为专业自行车选手，本职工作是在瑞士洛桑联邦理工学院做数学博士后研究员，有自己的教学工作和学生。基森霍夫的体力可能不如其他职业选手，但拥有数学博士后学位的她精心规划了自己的训练、营养和比赛策略。在去东京前，她还专门研究东京的气温变化过程，进行了高温预适应训练，以期能更好地适应比赛环境。

说实话，基森霍夫的成功个案，短期内很难全面复制推广。但重视数据采集这一块，中国自行车队从2018年开始就已启动。

上海体科所竞技体育研究二中心副主任、国家自行车队科研人员马国强告诉《新民周刊》，他本人是2017年天津全运会之后被借调到国家自行车队参与科研工作。当年7月，沈金康当选中国自行车运动协会主席，他曾是上世纪70年代中国最好的自行车运动员，也是上海培养的运动员。沈金康对于上海的体育科研水平很了解，因此，马国强和体科所另一位从事自行车中长距离项目一线科研工作的同事崔小珠，就在2017年底被写进了国家自行车队的科研大名单。

马国强告诉记者：“一开始还没配备专业设备的时候，我不得不手持摄像机在看台跟拍，然后拔出SD卡迅速跑到内场插到笔记本电脑上播放给教练和运动员看。” 幸好，这样的“窘迫” 很快就成了历史。

通过借鉴、学习欧洲高水平场地自行车队的视频采集系统搭建方法，中国队建立了自己的视频系统，通过不断完善迅速跟上了世界的步伐。从2019年波兰世锦赛开始，马国强带着这套系统跟随国家队场地短组出国参赛和训练。“我们会在看台上用电脑连接摄像机，通过在赛场内搭建局域网将看台和内场队区里的视频播放设备进行连接，这样可实现采集的视频直接传输至内场，运动员和教练员可随时回看，分析技战术方面的不足加以改进。而通过采集比赛视频还可计算比赛对手的传动比和关键区域骑行频率，随时调整比赛策略。” 此外，马国强表示，目前全球都在使用SRM功率测量系统来采集运动员的功率、频率和速度，有利于掌握运动员的专项训练质量和运动能力变化，从而给教练提供成绩以外数据依据评价训练效果。

“储备科技” 蓄势待发

值得一提的是，钟天使在备战奥运时，还得到了另一项科技助力。

2019年初，在上海市科委项目的大力支持下，上海体育科学研究所联合东华大学、清华大学等单位集体攻关，通过风洞实验和自行车动力学实验，对奥运选手参赛骑行服进行了面料改进建议和对骑行服减阻效果分析。

在上海，东华大学进行面料选择，收集世界各国的已有运动服装，对其纹路和面料进行研究。随后，在北京的清华大学在3D打印的人体模型上进行所收集面料的风洞实验。通过风的阻力去测试面料表面阻力的改变。然后科研人员对比数据，筛选出最适合运动员的减阻骑行服。与此同时，风洞测试还能挑选自行车运动员的最佳身体姿势。

正是这样的科技助力，最终帮助钟天使成功卫冕自行车场地女子团体竞速赛奥运金牌。

事实上，一些科技助力的项目，虽然尚未在奥运会上拿牌，但是为运动员不断提升成绩夯实了基础。

在东京奥运会铅球决赛中，来自上海的宋佳媛发挥出色，以19米14的成绩获得第五。尽管目前距离夺得金牌的巩立姣还有着一定差距，但宋佳媛已经成为田径界公认的“巩立姣最佳接班人”。

本赛季之前，宋佳媛的个人最好成绩是2019年4月在成都投出的18米32。今年3月30日，在成都进行的2021年投掷专项赛上，宋佳媛在第三投中掷出18米91，这大幅提升了她的个人最好成绩，同时也大幅超越了18米50的东京奥运达标线。在今年4月底进行的田径分区邀请赛上，宋佳媛的表现再次令所有人震惊，19米32的佳绩已经有实力在国际赛场上获得好名次。

与很多女子铅球运动员的背向滑步推球不同，宋佳媛在比赛中使用的是难度更高的旋转投掷方式。原来，因为宋佳媛此前脚跟肌腱处受过伤，用背向滑步投球时的最后一步如果没有踩实，成绩就上不去。考虑到宋佳媛曾经兼项参加过铁饼项目的比赛，对于旋转技术并不陌生，教练建议她改用旋转投法。为了能够让她更好地掌握技术，使之更加贴合自己的身体条件和特点，宋佳媛的教练请来了上海体科所帮忙。

上海体科所田径科研团队负责人何俊良告诉《新民周刊》，旋转式技术非常难训练，需要运动员打破自身平衡。为此，科研团队运用最为先进的红外线三维动作捕捉技术，在被记录者全身贴上标记点，然后对技术动作进行描述性的运动学全方位采集。用了这一技术后，科研团队可以数字化、全方位分析宋佳媛的投掷动作，并利用这些数据来弥补短板，提升能力。

这或许就是宋佳媛能在短时间内取得如此大进步的重要原因之一。24岁的宋佳媛，第一次参加奥运会更多是积累经验，她真正的舞台应该在2024年的巴黎。

无处不在的数字化技术

宋佳媛用到的红外线三维动作捕捉技术，是上海体育“数字化转型” 的体现。

上海体科所竞技体育研究二中心副主任张鹏对《新民周刊》表示，“数字化训练” 在羽毛球项目上已经初见成效。“在羽毛球的训练中有氧能力是很重要的，有运动员在比赛后期会出现体力不足的情况。教练对运动员训练和比赛负荷强度的判断需要更加量化的数据，在训练期间，我们借鉴其他项目经验尝试在羽毛球队采用运动员的心率监控来监测训练强度，以便于准确了解运动员的专项能力，从而帮助教练对标比赛强度设计训练计划，这样可以使得训练更加有针对性和科学化。”

因此，科研团队针对训练课中重点训练项目——多球训练的负荷进行心率监控研究，通过不同心率负荷区间的时间累积来计算训练冲量——TRIMP值，评价训练的负荷强度。据悉，科研团队会根据多场比赛的负荷统计，结合运动员的小项、技术打法、个体体能特征（如有氧能力、爆发力）等综合因素，为教练员制定运动员日常技术训练中的负荷目标提供数据依据。

在参加羽毛球各类重大比赛中，科研团队通过高速摄像机对重点场次的比赛进行全程的视频摄录，通过后期的技战术统计给予教练员重点运动员以及对手的基本比赛信息和技战术特点。科研团队着重统计运动员的技术特点、发球区域、接发球手法、区域、全场擅长采用的得分手段以及前中后场惯用技术和线路，从中进行分析。比赛结束后，科研团队也要抓紧时间分析数据——从不同拍数、不同状态的得失分来计算本场比赛中运动员主被动的情况、发接发及相持和多拍能力的控制。

因为在数字化尝试上尝到了甜头，上海市体育局正在莘庄体育训练基地建设“数字化跑道”。据何俊良透露，这条数字化跑道可以更高效地分析出运动员的步子力量大小、步数、角度、方向等数据。在莘庄数字化跑道诞生之前，科研团队是利用传统光学的方式对运动员进行视频定点拍摄，在录完像后手动对其进行分析，这需要很长时间。而数字化跑道可以通过三维自动识别技术，运用8个摄像头对运动员进行拍摄，并且在半小时之后就能自动分析出所需数据，大大提升了效率。

一大批“黑科技” 实验室

在上海，除了高质量的科研团队，还有一批蕴含“黑科技”的实验室，为运动员提供数据、技术支持。如水槽实验室、生理生化实验室、体能康复实验室、低氧实验室、水疗实验室、生物力学实验室、营养实验室、心理实验室等。

上海体科所水上科研团队副研究员高欢告诉《新民周刊》，2004年，上海市体育局在东方绿舟体育训练基地建成全国首家低氧训练实验室，并在2005年正式投入训练实践应用。截至目前，该实验室仍平稳运行，保持着较高的使用率，形成了一系列科研成果，为运动员备战奥运会提供了有力的科技支撑。

实验室已经陪伴运动员备战了4届全运会。据悉，这一低氧训练实验室可为运动员模拟高原环境，每次低氧训练根据训练目的一般持续3-6周。实验室分为训练区和睡眠区。训练区可同时开展12名运动员低氧环境下的训练，低氧环境叠加大强度间歇训练可以更大幅度地提高运动员大强度冲刺能力。睡眠区可同时容纳20名运动员同时开展低氧环境下的睡眠，经过科研人员的不断改良，发现可取得更好低氧睡眠效果的环境，更有利于造血系统动员，促进红细胞生物合成增多，有氧能力得到更大幅度的改善。高原训练前的低氧训练安排有助于加快高原训练时的高原适应，减轻初上高原时的高原应激反应。

在低氧训练实验室的上方，还有一间水槽实验室。这一实验室全国仅有一家，在2006年建成投入使用，主要针对游泳和水球两个运动项目。运动员在水槽实验室，就像是水中的跑步机，只是将跑步机的跑步带变成水流，运动员可以在水中进行游泳。由于水流的原因运动员会在水池中位置不变，便于教练收集数据，比如打水的技术、腰腹的力量。数据收集后可以根据变化算出运动能力的变化。

因为对于实验室的需求不断增加，崇明体育训练基地又建了一座低氧加高温高湿的综合实验室，在低氧实验室的基础上提升环境的复杂性。

这些实验室多年来采集的数据，对于运动员的能力提升、伤病康复起到了巨大作用。下一步，希望这些数字化的科技，可以总结出一些可复制可推广的经验模式，助力中国健儿在国际赛事上赢得更多奖牌。