疫情背景下體育科技的創新及再思考

孟怡秀，趙魯南

(曲阜師范大學 體育科學學院，山東 曲阜 273165)

疫情元年，休賽、延期、線上訓練到空場復賽等一系列COVID-19危機帶來的沖擊是前所未有的，在危機中體育科技的不斷創新應戰了疫情帶來的沖擊，解決了諸多疫情下出現的新問題，成為推動體育事業突破困境的強大動力，這也引發了世界對體育科技的思考及重新審視。2020年11月習近平主席指出，當今世界，新一輪科技革命和產業變革方興未艾，給人類發展帶來了深刻變化，為解決和應對全球性發展難題和挑戰提供了新路徑。我國新冠疫情已基本控制，進入后疫情時代，有能力承辦更多大型賽事，且如何在后疫情時代進一步發展體育科技，并運用體育科技助力體育事業蓬勃發展成為接下來的重點。我們應在危機中尋求突破，以體育科技為抓手，更加安全、完美地籌辦2022北京冬奧會，展現我國競技體育實力和綜合國力。本文將新冠疫情前體育科技的發展演進進行梳理，將疫情下體育科技創新的案例進行總結分析，提出后疫情時代體育科技創新發展的思考，旨在為今后體育科技與體育事業發展的深入融合提供有價值的借鑒和參考。

1 體育科技發展的演進

1978 年，黨的十一屆三中全會打開了我國改革開放的大門，體育事業也開始了各方面的深化改革；同年提出“科學技術是第一生產力”使體育科學技術的發展迎來了春天。從科研機構創辦、科技成果的取得到實施科教興國、人才強國再到深入實施創新驅動發展戰略，科技在諸多領域都展現出極大的促進作用。我國體育科技從零開始，經歷了一個由落后到先進的發展歷程，從邊緣階段、融入階段到深度融合階段。

1.1 邊緣階段(1978—2000)

改革開放初期我國體育科技落后，體育缺乏科技的支撐，奧運會參賽初期，我國體育界深刻認識到自身的不足，首次意識到科技對體育發展的重要性，認識到提高我國科學化訓練水平的必要性。在此之后體育界十分重視體育科技的發展，在體育界開啟了體育科技的發展之路。20世紀80年代，在黨的十一屆三中全會精神指引下開始了體育科技體制改革，又分別在1990年、1995年出臺《國家體委關于深化體育科技體制改革的意見》及《國家體委關于進一步深化體育科技體制改革的意見》，科技體制改革不斷深入,極大地促進了體育科技的發展，體育科研成果逐步增多。經過20多年的努力，體育科技的發展取得劃時代的進步，但不管是理論上或是實踐中，我國體育科技的發展都在較長時間一段時間處于邊緣化階段。

1.2 融入階段(2001—2015)

在21世紀初期，我國申奧成功，加速了體育科技的發展，體育科技進入快速發展軌道，并且經濟體制改革不斷深化，體育科研規模不斷擴大，體育科研水平不斷提升，體育科技成果不斷涌現。北京奧運會的舉辦為體育科技的發展提供了動力，也為科技提供了展示的舞臺。

20世紀科技主要是用來收集、保存一些重大體育活動的數據，而此時科技用途范圍逐步擴大，出現了大量智能體育硬件，如模擬健身器、智能跑步手環等，涌現了諸多體育科技產品及軟件；在競技體育方面堅持科技引領訓練，不斷引進新科技、新理論，在科技的助力下進行科學化訓練，在一些大型比賽中取得了一系列優異成績。高科技不斷向體育科技領域滲透，逐步融入了體育的各個領域，體育科技開始成為我國發展群眾體育及競技體育的重要推動力。

圖1 智能跑步手環

1.3 深度融合階段(2016年至今)

2016 年國務院提出要大力發展智慧體育，促進“互聯網+健身”的發展。智能跑鞋、智能球拍、智能足球、智能健身器材、智慧健身房等體育科技得到了快速的發展。尤其是新冠疫情期間，健身場館封鎖，賽事無法舉辦，賽場上沒有觀眾等一系列的問題進一步促進了體育科技的創新發展。

體育科技被應用于多個領域，如在競技體育訓練中，訓練負荷監控、恢復和管理領域，外部可以通過全球定位系統(GPS)、光學跟蹤系統等進行監控；內部可以通過心率監測器、乳酸測量等獲取恢復狀態，可以用各種設備進行測量，如植入式設備、無標記動作捕捉、呼吸分析、智能服裝、生物力學鞋墊和皮膚傳感器。體育科技歷經邊緣階段與融入階段，如今體育與科技已逐步達到深度融合階段。

2 疫情下體育科技的應用與創新

疫情下各體育比賽都被推遲，運動員自我隔離和禁止在團隊設施中訓練等問題，給體育界帶來了挑戰。體育科技在諸多方面發揮了作用：提升虛擬體驗，助力賽場安全、疫情防控及競技訓練。

圖2 無標記動作捕捉

2.1 虛擬現實技術

在發現新型冠狀病毒之前，就已經引入虛擬現實(VR)技術來解決體育的相關問題，但COVID-19加速了虛擬現實(VR)與體育的結合。虛擬現實(VR)首次應用于體育研究是在20世紀90年代，當VR應用于體育運動時，它可以被定義為個人在計算機模擬的環境中參與一項體育運動，旨在誘導一種精神或身體存在的感覺，并使其能夠與環境進行互動。VR技術有沉浸性、交互性和構想性三個特點。虛擬現實系統的核心包括計算機設備、位置跟蹤設備、圖像采集設備、顯示設備以及其他硬件如交互設備以及相關軟件。它包括基于頭盔顯示器的視覺系統、基于語音識別的聽覺系統、聲音合成和聲音定位。

圖3 運動呼吸分析儀

圖4 運動智能服裝

圖5 運動生物力學鞋墊

圖6 無線皮膚傳感器

在最近的一項調查中，虛擬和在線培訓在2021年的全球健身趨勢中排名前6位。FitXR的一款名為BoxVR的產品，是利用VR技術設計的拳擊健身軟件，使用者佩戴VR頭戴式耳機，為運動者提供一種沉浸性體驗。VR+健身的產品逐步增多，多以模擬運動為主，且如今隨著5G時代的到來，技術的提升解決了VR產品因網絡延遲產生的眩暈問題。

除了在大眾健身上的發展，虛擬現實技術在運動員訓練與競賽上也有了進一步的發展，NeuroTrainer、SynThink等虛擬現實科技產物，通過VR技術提高運動員大腦的敏銳度、注意力、視覺處理速度、空間意識、預判技巧、決策力等能力，使運動員在休賽期亦可使大腦保持較高的競技狀態。

曾作為冬季騎行替代選擇的Zwift虛擬騎行平臺，如今在疫情下成為眾多職業車隊的訓練、競賽及挖掘人才的平臺。第一屆UCI電競自行車世錦賽便于2020年在Zwift平臺上名為Watopia的虛擬賽道舉辦，場景十分逼真，VR的最重要特征是有效的沉浸感，使個人感覺完全存在于虛擬環境中。在騎自行車的情況下，技術的進步改善了室內訓練設備，為新型模擬訓練器提供了功率測量功能，并在線連接了新的2D、3D虛擬訓練和競賽應用程序。虛擬環境可以使用可穿戴技術(例如VR耳機)或通過屏幕上的人物來實現。此外，波士頓馬拉松賽事及HOCR賽艇賽事都進行虛擬比賽。利用虛擬現實技術改善現實條件的限制，促進體育項目的發展，這是一個歷史性的標志。

目前，在虛擬模擬方面，通過Zwift，Real Grand Tours，Rouzy，Sufferfest，Peloton和TrainerRoad等平臺進行。Zwift目前是最受歡迎的平臺之一，在190個國家/地區擁有超過250萬注冊的應用程序用戶，在跑步中使用虛擬平臺(Zwift，NordicTrack，Peloton)的趨勢正在擴大，存在擴展到其他運動的機會，這些運動可以使用可靠的室內訓練設備，例如劃船和越野滑雪。在劃船的情況下，在線性能比較已經有一段時間了，但是沒有任何虛擬模擬。

圖7 Zwift平臺的Watopia虛擬賽道

2.2 可穿戴技術

可穿戴技術，可以定義為用戶可以穿戴的先進計算技術，如智能手表、智能手環、智能眼鏡、智能手表或任何其他類型的智能服裝，配有傳感器，可以跟蹤和記錄用戶的數據。這類設備最早出現在20世紀60年代。當時Thorp和Shannon發明了一種可穿戴設備，通過耳塞進入并預測輪盤賭結果。在2006—2013年，市場上出現了幾款可穿戴設備，但市場上真正的突破是在2014年首款蘋果手表問世時。隨著設備尺寸越來越小，便攜性越來越小，這個市場的增長也越來越大，截至2020年，全球市場上最流行的可穿戴設備是耳機、智能手表和智能手環。全球可穿戴設備運動市場的全球可穿戴設備預計將從2018年的最初估計價值312.2億美元增加到2026年的1 022億美元，2019—2026年預測期的復合年均增長率為15.98%。Tarabasz & Poddar指出，在當今時代，可穿戴設備結合了移動通信通道、物聯網(IoT)、增強現實(AR)和大數據等四大技術趨勢。

疫情下可穿戴技術得到加速發展，新冠疫情的一個重要癥狀就是發燒，Oura智能指環內的發燒傳感器能檢測佩戴者的體溫變化，其研究者表明這個指環可以提前3天預測COVID-19癥狀，而且準確率達90%，同時監測佩戴者的睡眠質量、心率、身體活動、靜止心率和卡路里燃燒等數據，通過數據分析計算生病概率，有助于制定長久的健康計劃。保持安全距離是避免感染病毒的重要手段，運動可穿戴技術領域的主要參與者KINEXON公司開發出可穿戴的傳感器，SafeZone手環，如果運動員或其他工作人員等穿戴者比6英尺的社交距離推薦距離另一穿戴同一設備的人更近，該傳感器將向穿戴者發出警報。該設備還將記錄并存儲有關該人與誰聯系以及他們互動了多長時間的數據。

疫情下美國運動品牌Under Armour推出第一款可重復使用的運動面罩Sportsmask，達到防控疫情作用的同時，又具有清涼透氣舒適的體驗感。疫情下心理狀態的調整也極為重要，包括運動員，可穿戴設備為用戶提供壓力水平指標，如睡眠質量、運動水平和交感神經系統反應，這些指標為用戶提供總體的“壓力管理評分”。在這些壓力管理指標之后，通常會建議用戶積極地調整自己的精神狀態，例如，Fitbit在其健康追蹤器中增加了Stress Symphony音樂功能，以幫助佩戴者控制壓力水平。

圖8 Sportsmask運動面罩

2.3 跟蹤系統/鷹眼技術

原子鐘發明后，全球定位系統(GPS)技術才成為可能，全球定位系統技術給體育的發展帶來巨大的改變，GPS技術通常會測量運動者的方向和速度，從而成為團隊教練、力量和體能訓練以及醫務人員的有效技術，可以幫助設計運動員的訓練計劃，做出關于運動員選擇和替換的決定，即使是在比賽或比賽中實時進行。從20世紀90年代開始，GPS技術發展可以收集人體運動的實時數據，以準確、可靠和有效的方式檢查運動表現。鷹眼的跟蹤系統是運動中最先進的裁判工具，是第一個也是唯一一個通過嚴格ITF測試的球跟蹤系統，可以很好地檢測和跟蹤球和球員的運動，提供實時的球員姿勢和動作分析，更好地評估所有現場活動。該技術于2001年首次用于板球廣播，現已成為足球、網球、板球和GAA等主要體育賽事的重要組成部分。

在疫情下跟蹤系統/鷹眼技術也有更好的應用及發展，及時追蹤病毒接觸鏈是避免疫情傳播的重要手段。SafeZone內有SafeTag超寬帶傳感器，基于其精準的追蹤定位技術及通過可穿戴設備可迅速定位接觸鏈，并且評估出運動團隊中接觸者的接觸程度、隔離高概率感染人群，以便及時采取控制疫情的措施。FCA rmored Things智能監控平臺可以利用球場內的監控攝像頭以及局域網接入點，實時監控和追蹤人群流量和移動情況。同時提供可視化的人群分布圖，幫助俱樂部進行比賽現場的調控。疫情過后可以用于控制重大賽事的人流密度，降低安全隱患，還能壓縮主辦方的人力資源成本。鷹眼反應時間充分體現了它的價值，而且它們永遠不會疲勞。我們正在走向一個技術的世界，每個領域都需要一些技術來獲得更好的結果，未來體育領域需要不斷創新發展跟蹤系統/鷹眼技術來幫助體育取得更好的發展。

2.4 廣播技術

疫情背景下，大型體育賽事一般都采用空場比賽的形式，由于場館內缺乏球迷，體育轉播員很難捕捉到體育運動的情感共鳴。賽場充滿觀眾時球迷們用他們的動作、聲音表達情感讓體育場充滿活力，他們的參與使體育賽事更加激烈和愉快。疫情下，提升觀眾線上觀賽體驗，營造比賽氛圍避免觀眾的流失是空場比賽的一大難點。

金州勇士隊在新賽季發布使用的Dub Hub，以視頻直播的方式將球迷投放到球場安置的105英尺的LED視頻屏幕上，球迷不僅可以在比賽進行時為球員加油喝彩、比賽開始前與球員語音互動，亦可以隨意選擇四個視角之一觀看。HearMeCheer可以收錄球迷在家中看比賽時最真實的聲音，將體育轉播轉變為一種高度互動的體驗，直接將粉絲體驗呈現在屏幕上可以更積極地吸引粉絲。流媒體服務削弱了電視作為體育場外直播來源的主導地位。

電視體育節目的制作者已經測試了一些技術創新，如Spidercam、賽格威、無人機鏡頭、在裁判身上放置攝像機，以及在比賽期間與球員進行實時聊天的音頻設備。另一項創新是為球迷開放一個聊天室，讓他們參與討論這場比賽，HearMeCheer可以讓球迷建立聊天室，聊天室可以聽到對方的聲音，還有微軟“Together模式”，利用AI分割技術將人們聚集到一個共享的背景中，球迷可以擊掌等動作互動，感覺是在同一個空間下共同觀看比賽，提高觀賽體驗。通過使用數字平臺和應用程序，球迷們已經穩步成為體育媒體化的互動參與者，這些創新無疑嵌入了促進消費主義的企業文化中，幫助提高了粉絲的參與度，幫助廣播公司在疫情期間和之后以更有吸引力的方式展示體育，即使球迷回到球場，這個方式也可以繼續。

3 體育科技創新對后疫情時代的思考

3.1 體育科技發展現狀

疫情下體育產品的服務、體育健身場所、體育觀賽方式等各個領域都不再是單一發展，硬件與軟件結合，內容與數據驅動，體育借助科技力量，突破傳統運動邊界，提供了多元化服務。新冠肺炎疫情影響下，大眾對健康關注度大幅提升，運動習慣與健身消費動力提升，為體育產業發展帶來長期驅動力，有研究表明體育科技創新對體育產業發展推動力為48.5%。諸多重大科技成果改變甚至顛覆了競技運動訓練，極大地提升了競技水平。可見體育科技的發展對我國體育事業的發展起到舉足輕重的作用。

體育科技帶來極大便利的同時，由于人們的認知程度不足及政策規范不到位，造成了一定的行業亂象，跨地域賽事轉播權、體育科技產權爭奪、數據等個人隱私的隨意泄露等亂象層出不窮。同時競賽公平也受到質疑，體育公平的構成要素是公平的競爭主體、相同的競賽規則、道德規范的限制和同等的外在條件，但很難做到絕對公平，較多的是相對公平。像體育科技落后的非洲等地區，體育競技水平遠遠不及體育科技發達的歐美國家，體育科技不發達的地區只能依靠傳統的訓練方法挑戰以科技為支撐的新型訓練方法，從這方面看，從起點上就很難做到絕對公平。但體育科技助力裁判判決能力，提升了賽事管理等方面又保障了體育的公平性。如何在享受體育科技便利的同時，使體育科技健康、可持續地發展，需要各方一起努力。

3.2 后疫情時代體育科技發展路徑

體育科技的創新發展僅依靠一方力量很難有較大的進展，多元主體共同參與，跨界合作以達多方共贏。硅谷是全球科技創新中心，已形成完善的創新生態系統，產生了眾多著名的高科技企業。金州勇士隊緊鄰硅谷地區，借助多種體育科技成為NBA的“科技之隊”，知識、人才的聚集對創新有提升效應。在后疫情時代，應從各方面加強體育與科技的融合，讓體育科技助力體育強國目標的實現。

第一應以智慧為載體，助力體育產業多元化發展。加強政府對體育科技發展體育產業的支持；強化大數據網絡平臺，加速資源流通，加大資源利用效率；進一步將體育科技與各領域融合，催生新業態，擴大體育產業范圍，優化體育產業結構；不斷升級技術的應用，提升產品質量，創新體育科技產品服務模式，打造個性化服務；轉變營銷思路，拓寬大眾消費方式及渠道，比如近幾年流行的網絡直播帶動了消費。

第二以科技為手段，助力競技體育科學化進程。從戰略高度進行頂層設計，從政策層面引導科技與體育的融合，提高科技引領訓練的意識；培養多領域的高科技人才，構建多領域高科技的訓練團隊；精準定位，著重解決實際性的問題，對一些重大課題重點研究；為保證2022年北京冬奧會及未來承辦的大型國際賽事的安全順利進行，應借鑒疫情下體育科技的創新，如訓練安全、賽場安全、觀賽體驗、日常健康監測等方面，并在此基礎上再加以創新發展，使其更加符合我國的實際情況，準確把握科技與體育的高效融合，體育科技的助力是北京冬奧會順利安全舉辦及競技成績取得突破性進展的必要保障。

第三以監管制度為保障，助推體育科技規范化道路。體育科技不發達地區應加強自身建設，抓緊發展體育科技，引進發達國家的技術與理論，從起點上縮短差距；同時應健全競技體育倫理監督機制，把握科技的使用分寸，杜絕利用科技鉆規則漏洞、使用新型興奮劑等現象的存在；加強產權的宣傳，提高產權保護的意識、文化捍衛意識，健全個人隱私、知識產權、賽事轉播權等的相關法律體系，在實踐中加強相關法律基礎理論；引入監督機制，加強制度、政策的監管力度，提高法律執行效率與力度，保障主客體的權利義務。

第四以合作為基礎，實現多方共贏目標。逐步構建多元主體共同參與的創新中心，強化體育科技創新發展與自主研發能力，推動體育跨行業、跨領域的融合發展，多方合作形成體育科技創新合力；培養多領域、多學科的高科技復合型人才，為創新中心輸入全方位的人才；同時提供多元的資金保障，通過提高居住環境、生活條件等多種手段吸引人才并留住人才。

4 小結

我國體育科技從零開始，經歷了一個由落后到先進的發展歷程，從邊緣階段、融入階段到深度融合階段，如今已達到一定的水平。體育科技已經成為體育事業可持續發展的有力抓手，尤其在疫情下更加凸顯，疫情期間，跟蹤系統/鷹眼技術、廣播技術、虛擬現實、可穿戴技術等技術的創新在體育領域諸多方面發揮了作用。但這些技術本身雖然強大，卻不能取代實踐和專家調查，為了客觀地評估這些技術在體育領域的應用效果，未來應加強基于證據的定量和定性研究，以檢驗疫情期間體育科技的創新發展對體育領域，包括對運動員、大眾健身者產生的影響，亦可以使技術人員和服務提供商確定將來如何改進此類技術和服務。

后疫情時期是體育科技發展的高速期，應從各方面努力促進科技與體育的融合發展：(1)以智慧為載體，助力體育產業多元化發展。加強政府對體育科技發展體育產業的支持;強化大數據網絡平臺等方面。(2)以科技為手段，助力競技體育科學化發展。從戰略高度進行頂層設計；構建多領域高科技的訓練團隊等方面。(3)以監管制度為保障，助力體育科技規范化發展。健全競技體育倫理監督機制，把握科技的使用分寸；加強產權的宣傳，提高產權保護的意識、文化捍衛意識等方面。(4)以合作為基礎，助力多方共贏。建設體育科技創新中心，推動體育跨行業、跨領域的融合發展，多方合作形成體育科技創新合力；培養、吸引、留住多領域、多學科的高科技復合型人才，為創新中心輸入全方位的人才。