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“一滴血”检验运动员训练效果 智能冰雪系统堪比“场上诸葛”

发布时间:2022-07-11 08:08:29 来源:乐鱼体育新版本 作者:乐鱼体育官方版本

  北京冬奥会的脚步临近,光荣与梦想不仅属于运动员和教练员,同样属于聚光灯外那些埋头奋战的科研人员。

  始建于1972年的黑龙江省体育科学研究所,堪称我国冰雪体育的“科技担当”。多年来,该所以冬季体育项目为重点,针对科学选材、科学化训练、提高运动员运动机能和运动技术水平等方面的方法手段开展研究,强化高新技术在运动训练中的应用,在国内率先提出了“多维生物学监控手段”。在短道速滑、速度滑冰、花样滑冰、冰球、越野滑雪等项目科技攻关与科技服务中贡献突出,帮助著名运动员杨扬、王濛等取得多枚奥运会金牌,全运会金牌数十枚。

  越野滑雪运动员满丹丹(获2017年亚冬会冠军)在省体育科研所进行测试训练。

  作为国家体育总局和黑龙江省冬季运动训练监控科技支撑和先导保障核心单位,黑龙江省体科所的重要地位可以从几个“唯一”中窥得——它是我国唯一参加全部10届冬奥会科技保障的地方科研所;唯一承担国家科技部科技支撑项目的地方科研所;首批唯一设立国家体育总局冬季项目重点实验室的地方科研所。

  全自动免疫分析仪、全自动五分类血球计数仪、三维人体扫描仪、多任务神经感知训练系统、心肺功能测试系统……在黑龙江省体科所的训练质量控制中心实验室,记者穿行于种类繁多的仪器设备之间,感受到竞技体育背后满满的“科技含量”。

  据了解,该实验室组建于2020年12月,下设运动技术诊断、选材育才分析、运动仿线个专项研究室。“它是目前国内唯一以训练质量控制为核心科研理念,突出冬季项目特色的科研基地,同时承载着‘国家体育总局冬季项目训练监控重点实验室’和‘冰雪智慧体育工程联合实验室’的研究任务。”黑龙江省体科所分管冰上项目的副所长朱明,语气中透着一股自豪。

  “我是2021年4月末来到北京的,一直跟随国家队在北京、海拉尔、天津等地训练。”负责运动员生理生化监控的黑龙江省体科所科研人员宋来,眼下是短道速滑国家队科研组的一员。她全天跟队,在场边用便携式乳酸仪为任子威、武大靖、范可新等运动员测血乳酸。

  从耳垂上采集的这滴血,究竟有何妙用?宋来解释道,这种生理生化监控不仅能防止运动损伤和过度疲劳,而且能有效地监控训练效果,“教练会根据血乳酸的数值,来给运动员调整训练内容和训练强度,运动员也能通过自身纵向对比,看出个人能力是否提升”。此外,宋来还会为每个运动员建立档案,根据他们的血液指标结合训练内容,帮助教练预判运动员的身体状态。

  早在2009年,黑龙江省冰上训练基地就投用了我国第一个可用于高水平运动员训练和比赛技战术能力改进的数字化冰场;2014年,又建立了世界上第一个短道数字冰场。

  我省名将张虹、高亭宇等都是黑龙江省体科所这项科技服务的受益者。副所长朱明回忆道,2014年索契冬奥会前,科研人员曾运用数字冰场对张虹的速度及其滑行技术特征进行监测与分析,通过与全世界其他优秀选手对比,发现其在1000米项目中存在直道滑行节奏的问题,并提出改进意见,为张虹优化体能分配、提高后程能力提供了重要的科学依据。2016年冬运会前,数字冰场还曾为高亭宇“做诊断、开药方”,发现他入弯道时降速较大,并协助教练员制定了冰上弯道牵引单腿支撑专项力量训练方案,有效提高了高亭宇的专项能力,为其在冬运会青年组夺冠奠定坚实基础。

  2018年,黑龙江省体科所又提档升级,两年内相继建成了速度滑冰、短道速滑的智能冰场。“从智能冰场现场反馈系统的显示器上,我们可以清楚地看到每名运动员的滑行轨迹、速度、滑行距离、单圈时间、同步图像等。训练时,我们利用智能冰场对每日训练情况进行实时监控与快速评价反馈,让运动员、教练员能够及时掌握当日的训练完成情况,从而及时对训练内容、训练负荷进行调整。”朱明介绍道,科研团队还基于智能冰场关键指标测试数据,结合运动员自身能力特点,为每名运动员专项训练提供精准的靶向训练目标数据,有效提高运动队科学化训练水平。

  不仅助力日常训练,智能冰场还在2019年上海短道世界杯、2020~2021全国速滑冠军赛、2021年北京短道世界杯等国内外重要赛事上大显身手,为我国运动员掌握对手技战术特点、及时调整比赛战术提供重要依据。

  越野滑雪训练、比赛环境艰苦,赛道距离长且在丛林、山地间穿行,教练员无法实时全程掌握运动员的滑雪状态。

  在黑龙江省体育局、黑龙江省科技厅大力支持下,智能雪场项目于2017年启动研发并建设,项目覆盖亚布力越野滑雪短距离赛道。

  智能雪场基于多相机主动跟踪、差分GPS定位、三维地理信息、智能可穿戴等技术设计并开发,能够对亚布力越野滑雪短距离赛道中进行训练的运动员全息运动信息(如滑行速度、轨迹、运动图像、技术动作、赛道雪温湿度、风力风向及风阻耗能等)进行同步采集、分析并反馈,为越野滑雪项目提高训练质量提供帮助。智能雪场自2018年投入示范应用,已成为亚布力训练基地越野滑雪项目科学化训练的重要工具。

  黑龙江省体科所设计并应用了世界上第一个短道数字冰场;在国内最先引进与推广荷兰克莱普冰刀技术理论,为我国速度滑冰水平与国际接轨奠定基础;从德国引进了我国首个“足底压力分布测量系统”,并成功应用于速度滑冰、短道速滑项目的科研领域中;自主研发了我国第一台“移动式户外电子显示屏”,应用于大型赛事……

  成立近半个世纪以来,黑龙江省体科所在全国体育科研领域处于领先地位,为国家和黑龙江省竞技体育的发展提供了有力的科技支撑。截至目前,已承担国家科技部、国家体育总局、省科技厅、省教育厅等部门各级科技项目89项,研发了90余项专项训练器材,申报了20余项国家专利,在国内外高水平科技期刊上发表具有价值的学术论文千余篇。

  在冰雪产业发展中,冰雪装备可谓是基础保障,如果依赖进口的局面难以扭转,将成为掣肘我国冰雪运动普及和产业发展的阻碍。以冰刀为例,我国虽然在短道速滑、速度滑冰项目上具备一定的竞争力,但在冰雪装备器材研发方面,仍落后于欧美国家。2020年,黑龙江省体科所承担省属科研院所重点项目《高端冰刀运动效能评价体系的构建与应用》。2021年,针对我国冰雪装备“卡脖子”的技术难题进行联合攻关,由黑龙集团牵头、黑龙江省体科所与北京科技大学等五家单位联合申报的国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项“速度滑冰高端冰刀研制关键技术研究与示范应用”成功立项,其中黑龙江省体科所负责《新型冰刀运动实践功效评价及综合示范应用》与《不同技术动作下冰刀特性对冰刀形变及其运动流场影响研究》两个课题,将带动全省体育装备产业在科技创新方面迈上新台阶。

  “该项目完成后,将全面提高国产冰刀装备的科技水平,让中国运动员穿上民族品牌的高端冰刀。”参与课题研究的科研人员赵鉴告诉记者,这也意味着,我们高端冰雪装备长期受国外制约的问题将得到解决,彻底打破国外垄断。

  值得一提的是,2021年黑龙江省体科所还“牵手”哈工大,联合申报并立项国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项“面向冬奥会的六足机器人关键技术研发和典型示范”项目《冰场环境感知与冰壶比赛决策规划》课题,以及黑龙江省重点研发计划《面向2022北京冬奥及龙江冰雪产业的智能冰壶机器人》课题。该智能冰壶机器人课题项目,具有很高的科学价值、社会和经济效益,它所构建的独立完整的、契合我国冬奥形象的冰壶机器人演示互动系统,将作为龙江冰雪标志性成果,服务北京冬奥会。此外,还将以机器人为载体,建立冰壶运动过程分析与博弈决策系统,揭示冰壶运动机理、发现构建“人工智能+冰雪”应用示范,推广龙江智能冰雪产业,为运动员提供高水平对抗训练。未来,在辅助专业训练的基础上,还将进一步研制面向大众体育的“运动场景理解与智能人机交互系统”,观众既可远程操作机器人完成冰壶游戏,又可下到冰壶场,与机器人同场竞技,智能交互、赏冰乐雪,推动龙江冰雪产业升级。

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