让训练插上AI翅膀

近年来，上海体育大力推进优秀运动队“训科医”一体化，科研保障、科学训练、科学治疗与康复……科技助力让上海体育结出了累累硕果，推动着上海向建设全球领先的体育科技创新中心加速迈进。

记者 | 刘朝晖

在巴黎奥运会田径110米栏的小组赛中，一名戴着厚厚的眼镜，看上去像个文弱书生的中国小伙一鸣惊人，在包括东京奥运会该项目冠军的一众对手中杀出重围，以小组第一的成绩昂首进军半决赛。

这个被网友评论“不像是去参加奥运，倒像是参加奥数”，被怒赞“戴最斯文的眼镜跨最猛的栏！”的中国小伙，正是此次代表中国出征巴黎奥运110米栏项目的两名上海年轻小将之一——刘翔的师弟徐卓一。

徐卓一“起飞”的背后，离不开上海体育强大的科医保障。近年来，上海体育大力推进优秀运动队“训科医”一体化，科研保障、科学训练、科学治疗与康复……科技助力让上海体育结出了累累硕果，推动着上海向建设全球领先的体育科技创新中心加速迈进。

AI参与数据采集分析

“参加110米栏的徐卓一和秦伟搏这两名上海运动员的优势在后程的速度维持比较好，起跑相对可能弱一些。”上海体育科学研究所竞技体育研究三中心主任马国强向《新民周刊》记者介绍，在这个奥运周期，体育科研团队为提升这两名运动员的成绩，在训练中运用了大量科技手段，进行了非常有针对性的研究，去帮助他们强化优势，弥补短板。

在上海莘庄训练基地的室内田径场内，建有一个数字化跑道。跑道上的起跑器内安装了测力台，在起跑后的前一个阶段跑道下还埋设了多块测力板。

“数字化跑道”可以更高效地分析出运动员的步频、步幅、速度等数据。

这些设备可以测出运动员起跑时脚在起跑器上蹬伸的瞬间力值，以及反应时间，然后测算出运动员的关节发力的情况，发现他可能存在的不足，然后进行一些强化的训练，一方面提升运动表现，另外一方面也可以预防伤病。“从听枪反应到加速30米上第一栏的这段，我们一直在进行强化。在国内的田径训练当中，我们在这个阶段已经做到最细。” 马国强说。

与此同时，跑道旁还有三维红外的视频采集系统，形成了这么一个完整的起跑阶段的技术诊断的体系。视频系统还将整个跨栏从起跑到途中跑到冲刺的全程运动学指标进行采集，包括腾空的时间、步频步幅，还有各个分栏之间的分段时间等，然后通过分析去发现运动员可能存在的不足，也对运动员的跨栏全程的体能分配进行研究，然后提供给教练员。

红外三维动作捕捉系统为上海男排运动员的跳发大力球构建优秀技术动作模型，并为青年运动员进行技术诊断。这一系统还广泛应用到跳水训练中。

“孙海平教练已经很有经验了，但原来他是通过自己眼睛看训练，现在通过科学的测试设备和方法，测评和保障更加细致，这些数据给到他，等于给他增加了武器，让他可以更多地去验证经验，然后更好地去进行训练指导，帮助运动员进行技术调整。” 马国强介绍。

在上海市科委的大力支持下，上海体育科学研究所与复旦大学联合承担了一个科研项目，重点对旋转投铅球技术进行智能化技术动作分析和诊断，直接受益者就是参加女子铅球项目的宋佳媛。

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目前国际上流行的、难度也更高的旋转投掷方式。国内采用旋转方式投掷铅球的运动员并不多，相关经验也比较缺乏，因此更需要通过科技手段，结合运动员的运动能力发展过程，不断地对其专项技术进行精细化的诊断和评价，然后给教练员提供一些训练建议，帮助运动员在专项技术方面进行不断的优化。

科研团队通过在训练场架三台摄像机，运用最为先进的人工智能识别技术，可以直接识别运动员的27个重要关节点，进而推算运动员特定时间点的关节角度、角速度等指标，及时向教练反馈。该技术的应用大大提高了运动学指标反馈的及时性并避免了传统贴标记点对运动员训练的影响。

“投掷旋转时，人体关节可能被遮挡，通过AI算法也可以自动将这个点推算出来。AI系统可以采集和识别运动员的上肢动作、铅球的出手速度、出手的角度等各种参数，基本测算出投掷的距离。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，给运动员的动作调整优化以一个数据化的支撑。” 上海体科所竞技体育研究一中心副主任赵德峰介绍，“数据采集之后直接通过无线上传到机房进行处理分析，最快半个小时之内结果就出来了，可以帮助教练员迅速得到数据反馈。”

据悉，这套系统在跳水、排球、游泳等项目上也得到了应用，比如识别分析跳水的起跳动作、排球的发球动作、游泳的出发和后程姿态等。

在捕捉世界最前沿信息科技上，上海体育一直动作迅速。目前，在动作自动识别AI系统攻关上取得的突破，是上海体育“数字化”转型的一个典范，这也将对其他项目的训练科技提升起到一个良好的示范引领作用。马国强也表示，“未来在这个项目上的发展，我们将持续做下去，希望能够搭建这样一个平台，未来有机会建立我们的冠军模型” 。

“黑科技”实验室技术领先

除了高质量的科研团队，上海还有一批蕴含“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。

据上海体科所所长邱俊介绍，东京奥运会后，上海不断加强竞技体育科研中心建设，陆续建成运动员睡眠与恢复实验室、模拟特殊环境实验室、智慧数字化运动表现实验室、心理技能学习与训练实验室等4个实验室，以尖端仪器和科研手段为媒介，以科研数据为支撑，为运动员开展全方位保障。

上海市体育局2004年就在东方绿舟体育训练基地建成全国首家低氧训练实验室，在多年来的实践应用中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。这一低氧训练实验室分为训练区和睡眠区，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。训练区有助于运动员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。睡眠区可通过低氧环境下的睡眠，促进运动员的造血系统动员，使得有氧能力得到更大幅度的改善。

东方绿舟基地内，还有全国唯一的一间水槽实验室。这一实验室主要针对游泳和水球两个运动项目。运动员在水槽实验室游泳，就像是使用水中的跑步机，只是将跑步机的跑步带变成水流。由于水流的原因运动员会在水池中保持相对恒定的位置，便于教练收集数据，比如打腿技术、三个方向上的速度变化和最大摄氧量等。数据收集后可以根据变化算出运动能力的变化。

“游泳水槽可以设定一个恒定的水流速度，进行速度训练的时候，最高的稳定速度可以达到每秒3米，让运动员体会高速游进的身体感觉。”赵德峰介绍，游泳水槽还包括放松训练和技术诊断功能，“通过国产化的三线技术分析系统，可以把运动员技术动作的一些微小的变化，实时在电脑里面以图形和数据形式显现出来，教练员和运动员可以更清晰掌握运动员技术情况”。

据悉，水槽实验室的设备和功能，在国内是最先进的。三年前水槽实验室的设备进行了改造升级，基本上实现国产化，实现了更好的保障和响应机制，为国家游泳队备战提供助力。

此外，随队科研人员通过生理生化实验室和营养实验室，每天都会对运动员的身体状况进行检测和监控。“从早晨起来，就会检测运动员的尿液、血液、肌肉含量、脂肪含量等各项指标；营养人员会了解三餐的膳食营养是不是合理，是否符合项目的特点；训练的时候对训练强度进行监控，掌握心率、血乳酸和专项技术等指标。不夸张地说，对各项生理生化指标的监控掌握，覆盖了运动员每天的24小时。”赵德峰说。

上海水槽实验室是国内第一个具有国际先进水平的竞技游泳水槽。

运动员训练完之后，可以去水疗实验室做一些针对性的放松康复。水疗实验室中，有超低温液氮和冷热浴等治疗方法，针对的是人的不同的器官系统，对于运动员的疲劳恢复有很大帮助。“比如超低温液氮疗法，对于运动员训练后高度兴奋的交感、副交感神经的调节很有效，因为交感神经高度兴奋时，远动员吃饭是没有胃口的。”马国强解释。

在全国范围，上海是最早引进专业运动水疗设备的省市之一。目前，对于伤病和训练之后的恢复，水疗、冷冻疗法等高科技手段已经是上海各运动队的“标配”，已经融入整个训练过程之中了，这也是训科医一体化的显著体现。

上海体科所竞技体育研究二中心副主任王金昊介绍，在崇明体育训练基地的模拟特殊环境实验室，可以模拟不同的温度和湿度以及不同的海拔，温度可以从零下20摄氏度模拟到60摄氏度，湿度可以从10%模拟到98%。这个实验室已经在现代五项的训练中使用，让运动员高温高湿的环境训练中不断适应，运动能力得到提高和改善。“去年在杭州的全国锦标赛和广州的全国冠军赛，在这个实验室经受过训练的现代五项运动员，激光跑比赛成绩提高明显。”

上海体科所曾作过调查，上海各运动训练基地内至少有1/3的运动员存在睡眠问题。崇明训练基地的睡眠与恢复实验室，针对这种情况也进行了很多探索。

“我们会对运动员的睡眠问题情况进行评估，根据不同的类型进行不同的干预。比如失眠治疗仪，采取微电流刺激，和医院里的医疗设备一样，由科研人员和医疗保障的医生一起沟通进行决策。每天干预30分钟，大概一星期就会有效果。” 王金昊介绍，更多的睡眠恢复治疗在心理层面，比如用VR眼镜观看养眼的自然风光，播放包含自然白噪音的音乐等，让运动员的情绪得到调节和舒缓，从而得到更好的睡眠。

运用先进仪器对运动员进行高温高湿训练。

医疗保障提供坚实护航

除了体育科研人员在训练和康复科技手段上的积极探索实践，强大的医疗保障体系，也为上海体育的前行提供着坚实的护航。

上海市竞技体育训练管理中心副主任钱风雷介绍，在市体育局的重视和市卫健委的支持下，竞技体育训练管理中心已经和上海的九家知名医院、上海中医药大学签订了合作协议，对上海的优质医疗资源进行整合，从更高的层次对运动员的伤病治疗和身体康复给予技术上的支持，加上中心的体育医院，整体上建立起了强大的医疗保障系统与响应机制。从队医到体育医院，从定点医院到专家团队，构建了优秀运动员四级医疗保障体系。

有一次，某重点运动员腰部受伤，体育医院马上组织上海市第六人民医院、华山医院的专家组会诊。根据专家的会诊意见，找到了问题，队医和教练沟通，针对运动员受伤的情况，康复期间哪些动作可以减量、哪些动作不能做，做到合理化的精准施策。

与此同时，竞技体育训练管理中心还在不断加强队医团队的建设，除了负责诊断治疗的专业医生，还有负责理疗的治疗师、进行运动损伤分析评估的运动防护师等。“原来一个运动队就一两个队医，现在训练基地每天跟运动员生活在一块的队医将近有一百人。” 钱风雷介绍，这次奥运会，上海有十余名医务人员参与到国家队的工作，成为国家队的队医和治疗师。

预防在前，是上海体育医疗保障理念近几年的一个明显改变。以前，都是运动员伤病发生了找队医来看，现在主动把评估和干预做在前面，一年当中会不定时对运动员整体的健康水平进行评估，如果有伤病风险高的，会提出一些干预的方案。

“有的受伤是可以预防的。某重点运动员之前做评估的时候，被发现左右侧肌肉不对称，很容易导致损伤。我们马上进行了评估干预，避免了受伤。从原来重治疗，现在变成为预防跟治疗并重。不仅注重临床治疗，更是与运动训练相结合，将训练也作为治疗的一个重要手段。”钱风雷说。

钱风雷介绍，一位重点运动员一年多前膝关节伤还是蛮厉害的，训练管理中心专门组织专家团队，第一时间进行评估伤病的原因，拿出了一个针对性的治疗跟康复训练的方案，通过一些针对性的功能性训练，来加强他的膝关节稳定性。事实证明，其伤势得到了很好的控制和恢复。

虽然当下的运动科学工作已经有了极大的进步，但上海体育的科研和医务人员依然没有停止探索和实践，并不断完善方法，力求对高水平的研究成果进行转化，帮助运动员进行能力提升、伤病康复，助力中国健儿在各项赛事上赢得更多荣誉。

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