为冰雪运动插上科技的翅膀

团队成员在安装测试标定框架 

今年年初，习近平总书记来到位于河北省张家口市崇礼区的国家跳台滑雪中心，饶有兴致地观看了运动员训练并为他们点赞。

国家跳台滑雪队的科研团队向总书记汇报，他们利用人工智能辅助系统可以实时采集运动员起跳角度、控制姿态、速度、距离等数据，帮助运动员提高训练水平。

总书记表示肯定。他说，同我们国家的强国之路一样，中国冰雪运动也必须走科技创新之路，一方面要坚持自主创新，一方面要善于吸收国际上的先进技术和训练方法。我相信，通过努力，在明年北京冬奥会上我们一定能够取得好成绩。

获得总书记的肯定，团队都感到非常振奋和骄傲。作为身处金字塔尖的运动员，每提高一秒成绩都可能面临几何式增长的受伤风险，科技的介入能对每个动作数据进行生物力学分析，帮助提出改进方案。在国家“科技强国”的大背景下，我们体育人也要勇于担当敢于探索，为运动员的训练插上科技的翅膀。

2021年初，我们团队接到了前往国家跳台滑雪中心为跳台滑雪国家队科技服务的任务，于是我们迅速组织人员，准备好测试设备前往崇礼。在我们刚到达崇礼的第二日就遇到气温骤降，最低温度达到了零下30多摄氏度，我们的一些成员也被冻出了眼泪，设备的电源线更是被冻裂。但这并没有阻挡我们坚持工作的决心和信心。团队群策群力发挥集体智慧，克服了疫情防控、低温大风等困难，成功采集了国家队运动员在冬奥会国家跳台滑雪中心“雪如意”的首跳数据，并在随后的3周内不间断为国家队提供科技保障。

测试以大跳台为主，通过在起跳区架设的4台高速摄像机，对助滑、起跳动作进行三维动作捕捉和技术分析，然后基于人工智能图像识别技术，快速实时反馈出台时的三维动作信息，包括：起跳开始距离、起跳时下肢三个关节的角度、身体姿态、飞行初期的攻角（对于产生升力延长飞行距离很重要）等关键生物力学指标。同时，我们还使用了微型可穿戴设备全程监测运动员的速度，并发现起跳前3米左右运动员快速用力蹬起进入腾空阶段。这些信息过去用传统的录像视频方法是很难快速得到的。所有的测试数据我们都能够在当天反馈给教练员，国家队的外籍教练表示这些数据对于诊断运动员起跳动作的短板、加快提高成绩有很大的帮助，他对我们的工作表示了极大的兴趣和肯定。

当然，这并不是我们团队第一次参与跳台滑雪的科技服务工作。依托于科技部国家重点研发计划“科技冬奥”重点研发专项“冬季项目运动员技能优化关键技术的研究”这一项目，我们在河北涞源国家跳台滑雪训练基地搭建了中国冰雪-上海体育学院跳台滑雪生物力学重点实验室（国家体育总局冬季运动管理中心共建）。

该实验室配备有基于图像识别和人工智能的跳台滑雪三维技术动作快速反馈系统（Fast Move三维无标记点运动捕捉系统）、运动员飞行全程的轨迹与运动速度分析系统（跳台滑雪HS-106，HS-140训练体系）、跳台出台区三维测力系统等多个国际领先技术平台，可现场反馈运动员每一跳在出发区域的身体姿态和多个关键生物力学指标，协助优化训练方案。同样在该重点研发计划的支持下，我们团队自主研发了便携式可穿戴神经启动装备，并为不同项目的运动员，依据其项目特点定制了个性化的神经启动方案。项目创新成果“冬季项目运动员关键技术（技能）优化-评估-反馈系统”得到了科技部项目管理单位的认可，被推荐为科技部“十三五”期间的重大成果。

目前，我国从事冬季项目科研的高水平人才短缺，因冬季项目的复杂性，如运动范围大、运动速度快、运动装备复杂与运动环境特殊等，针对夏季项目的研究方法和经验尚难以直接应用冬季运动项目的科学化训练。上述成果填补了我国冬季项目科学研究的空白，是对我国冬季项目运动训练理论、运动训练精准监控、运动训练科学化的开创性研究。

习近平总书记在此次冬奥会考察中提到：“提高现代竞技体育水平，既要靠气力，也要靠技力。”今后，我们团队将继续在体育科研、科学训练领域不断深耕，让科技手段成为运动员补足短板、实现跨越式发展的关键环节，协助运动员实现“以科技换时间”“以科技换汗水”的高效训练。

（第一作者系国家重点研发计划科技冬奥重点专项“冬季项目运动员技能优化关键技术研究”负责人、上海体育学院运动科学研究院院长；第二作者系团队成员、上海体育学院运动科学研究院博士）