疫情背景下体育科技的创新及再思考

孟怡秀，赵鲁南

(曲阜师范大学 体育科学学院，山东 曲阜 273165)

疫情元年，休赛、延期、线上训练到空场复赛等一系列COVID-19危机带来的冲击是前所未有的，在危机中体育科技的不断创新应战了疫情带来的冲击，解决了诸多疫情下出现的新问题，成为推动体育事业突破困境的强大动力，这也引发了世界对体育科技的思考及重新审视。2020年11月习近平主席指出，当今世界，新一轮科技革命和产业变革方兴未艾，给人类发展带来了深刻变化，为解决和应对全球性发展难题和挑战提供了新路径。我国新冠疫情已基本控制，进入后疫情时代，有能力承办更多大型赛事，且如何在后疫情时代进一步发展体育科技，并运用体育科技助力体育事业蓬勃发展成为接下来的重点。我们应在危机中寻求突破，以体育科技为抓手，更加安全、完美地筹办2022北京冬奥会，展现我国竞技体育实力和综合国力。本文将新冠疫情前体育科技的发展演进进行梳理，将疫情下体育科技创新的案例进行总结分析，提出后疫情时代体育科技创新发展的思考，旨在为今后体育科技与体育事业发展的深入融合提供有价值的借鉴和参考。

1 体育科技发展的演进

1978 年，党的十一届三中全会打开了我国改革开放的大门，体育事业也开始了各方面的深化改革；同年提出“科学技术是第一生产力”使体育科学技术的发展迎来了春天。从科研机构创办、科技成果的取得到实施科教兴国、人才强国再到深入实施创新驱动发展战略，科技在诸多领域都展现出极大的促进作用。我国体育科技从零开始，经历了一个由落后到先进的发展历程，从边缘阶段、融入阶段到深度融合阶段。

1.1 边缘阶段(1978—2000)

改革开放初期我国体育科技落后，体育缺乏科技的支撑，奥运会参赛初期，我国体育界深刻认识到自身的不足，首次意识到科技对体育发展的重要性，认识到提高我国科学化训练水平的必要性。在此之后体育界十分重视体育科技的发展，在体育界开启了体育科技的发展之路。20世纪80年代，在党的十一届三中全会精神指引下开始了体育科技体制改革，又分别在1990年、1995年出台《国家体委关于深化体育科技体制改革的意见》及《国家体委关于进一步深化体育科技体制改革的意见》，科技体制改革不断深入,极大地促进了体育科技的发展，体育科研成果逐步增多。经过20多年的努力，体育科技的发展取得划时代的进步，但不管是理论上或是实践中，我国体育科技的发展都在较长时间一段时间处于边缘化阶段。

1.2 融入阶段(2001—2015)

在21世纪初期，我国申奥成功，加速了体育科技的发展，体育科技进入快速发展轨道，并且经济体制改革不断深化，体育科研规模不断扩大，体育科研水平不断提升，体育科技成果不断涌现。北京奥运会的举办为体育科技的发展提供了动力，也为科技提供了展示的舞台。

20世纪科技主要是用来收集、保存一些重大体育活动的数据，而此时科技用途范围逐步扩大，出现了大量智能体育硬件，如模拟健身器、智能跑步手环等，涌现了诸多体育科技产品及软件；在竞技体育方面坚持科技引领训练，不断引进新科技、新理论，在科技的助力下进行科学化训练，在一些大型比赛中取得了一系列优异成绩。高科技不断向体育科技领域渗透，逐步融入了体育的各个领域，体育科技开始成为我国发展群众体育及竞技体育的重要推动力。

图1 智能跑步手环

1.3 深度融合阶段(2016年至今)

2016 年国务院提出要大力发展智慧体育，促进“互联网+健身”的发展。智能跑鞋、智能球拍、智能足球、智能健身器材、智慧健身房等体育科技得到了快速的发展。尤其是新冠疫情期间，健身场馆封锁，赛事无法举办，赛场上没有观众等一系列的问题进一步促进了体育科技的创新发展。

体育科技被应用于多个领域，如在竞技体育训练中，训练负荷监控、恢复和管理领域，外部可以通过全球定位系统(GPS)、光学跟踪系统等进行监控；内部可以通过心率监测器、乳酸测量等获取恢复状态，可以用各种设备进行测量，如植入式设备、无标记动作捕捉、呼吸分析、智能服装、生物力学鞋垫和皮肤传感器。体育科技历经边缘阶段与融入阶段，如今体育与科技已逐步达到深度融合阶段。

2 疫情下体育科技的应用与创新

疫情下各体育比赛都被推迟，运动员自我隔离和禁止在团队设施中训练等问题，给体育界带来了挑战。体育科技在诸多方面发挥了作用：提升虚拟体验，助力赛场安全、疫情防控及竞技训练。

图2 无标记动作捕捉

2.1 虚拟现实技术

在发现新型冠状病毒之前，就已经引入虚拟现实(VR)技术来解决体育的相关问题，但COVID-19加速了虚拟现实(VR)与体育的结合。虚拟现实(VR)首次应用于体育研究是在20世纪90年代，当VR应用于体育运动时，它可以被定义为个人在计算机模拟的环境中参与一项体育运动，旨在诱导一种精神或身体存在的感觉，并使其能够与环境进行互动。VR技术有沉浸性、交互性和构想性三个特点。虚拟现实系统的核心包括计算机设备、位置跟踪设备、图像采集设备、显示设备以及其他硬件如交互设备以及相关软件。它包括基于头盔显示器的视觉系统、基于语音识别的听觉系统、声音合成和声音定位。

图3 运动呼吸分析仪

图4 运动智能服装

图5 运动生物力学鞋垫

图6 无线皮肤传感器

在最近的一项调查中，虚拟和在线培训在2021年的全球健身趋势中排名前6位。FitXR的一款名为BoxVR的产品，是利用VR技术设计的拳击健身软件，使用者佩戴VR头戴式耳机，为运动者提供一种沉浸性体验。VR+健身的产品逐步增多，多以模拟运动为主，且如今随着5G时代的到来，技术的提升解决了VR产品因网络延迟产生的眩晕问题。

除了在大众健身上的发展，虚拟现实技术在运动员训练与竞赛上也有了进一步的发展，NeuroTrainer、SynThink等虚拟现实科技产物，通过VR技术提高运动员大脑的敏锐度、注意力、视觉处理速度、空间意识、预判技巧、决策力等能力，使运动员在休赛期亦可使大脑保持较高的竞技状态。

曾作为冬季骑行替代选择的Zwift虚拟骑行平台，如今在疫情下成为众多职业车队的训练、竞赛及挖掘人才的平台。第一届UCI电竞自行车世锦赛便于2020年在Zwift平台上名为Watopia的虚拟赛道举办，场景十分逼真，VR的最重要特征是有效的沉浸感，使个人感觉完全存在于虚拟环境中。在骑自行车的情况下，技术的进步改善了室内训练设备，为新型模拟训练器提供了功率测量功能，并在线连接了新的2D、3D虚拟训练和竞赛应用程序。虚拟环境可以使用可穿戴技术(例如VR耳机)或通过屏幕上的人物来实现。此外，波士顿马拉松赛事及HOCR赛艇赛事都进行虚拟比赛。利用虚拟现实技术改善现实条件的限制，促进体育项目的发展，这是一个历史性的标志。

目前，在虚拟模拟方面，通过Zwift，Real Grand Tours，Rouzy，Sufferfest，Peloton和TrainerRoad等平台进行。Zwift目前是最受欢迎的平台之一，在190个国家/地区拥有超过250万注册的应用程序用户，在跑步中使用虚拟平台(Zwift，NordicTrack，Peloton)的趋势正在扩大，存在扩展到其他运动的机会，这些运动可以使用可靠的室内训练设备，例如划船和越野滑雪。在划船的情况下，在线性能比较已经有一段时间了，但是没有任何虚拟模拟。

图7 Zwift平台的Watopia虚拟赛道

2.2 可穿戴技术

可穿戴技术，可以定义为用户可以穿戴的先进计算技术，如智能手表、智能手环、智能眼镜、智能手表或任何其他类型的智能服装，配有传感器，可以跟踪和记录用户的数据。这类设备最早出现在20世纪60年代。当时Thorp和Shannon发明了一种可穿戴设备，通过耳塞进入并预测轮盘赌结果。在2006—2013年，市场上出现了几款可穿戴设备，但市场上真正的突破是在2014年首款苹果手表问世时。随着设备尺寸越来越小，便携性越来越小，这个市场的增长也越来越大，截至2020年，全球市场上最流行的可穿戴设备是耳机、智能手表和智能手环。全球可穿戴设备运动市场的全球可穿戴设备预计将从2018年的最初估计价值312.2亿美元增加到2026年的1 022亿美元，2019—2026年预测期的复合年均增长率为15.98%。Tarabasz & Poddar指出，在当今时代，可穿戴设备结合了移动通信通道、物联网(IoT)、增强现实(AR)和大数据等四大技术趋势。

疫情下可穿戴技术得到加速发展，新冠疫情的一个重要症状就是发烧，Oura智能指环内的发烧传感器能检测佩戴者的体温变化，其研究者表明这个指环可以提前3天预测COVID-19症状，而且准确率达90%，同时监测佩戴者的睡眠质量、心率、身体活动、静止心率和卡路里燃烧等数据，通过数据分析计算生病概率，有助于制定长久的健康计划。保持安全距离是避免感染病毒的重要手段，运动可穿戴技术领域的主要参与者KINEXON公司开发出可穿戴的传感器，SafeZone手环，如果运动员或其他工作人员等穿戴者比6英尺的社交距离推荐距离另一穿戴同一设备的人更近，该传感器将向穿戴者发出警报。该设备还将记录并存储有关该人与谁联系以及他们互动了多长时间的数据。

疫情下美国运动品牌Under Armour推出第一款可重复使用的运动面罩Sportsmask，达到防控疫情作用的同时，又具有清凉透气舒适的体验感。疫情下心理状态的调整也极为重要，包括运动员，可穿戴设备为用户提供压力水平指标，如睡眠质量、运动水平和交感神经系统反应，这些指标为用户提供总体的“压力管理评分”。在这些压力管理指标之后，通常会建议用户积极地调整自己的精神状态，例如，Fitbit在其健康追踪器中增加了Stress Symphony音乐功能，以帮助佩戴者控制压力水平。

图8 Sportsmask运动面罩

2.3 跟踪系统/鹰眼技术

原子钟发明后，全球定位系统(GPS)技术才成为可能，全球定位系统技术给体育的发展带来巨大的改变，GPS技术通常会测量运动者的方向和速度，从而成为团队教练、力量和体能训练以及医务人员的有效技术，可以帮助设计运动员的训练计划，做出关于运动员选择和替换的决定，即使是在比赛或比赛中实时进行。从20世纪90年代开始，GPS技术发展可以收集人体运动的实时数据，以准确、可靠和有效的方式检查运动表现。鹰眼的跟踪系统是运动中最先进的裁判工具，是第一个也是唯一一个通过严格ITF测试的球跟踪系统，可以很好地检测和跟踪球和球员的运动，提供实时的球员姿势和动作分析，更好地评估所有现场活动。该技术于2001年首次用于板球广播，现已成为足球、网球、板球和GAA等主要体育赛事的重要组成部分。

在疫情下跟踪系统/鹰眼技术也有更好的应用及发展，及时追踪病毒接触链是避免疫情传播的重要手段。SafeZone内有SafeTag超宽带传感器，基于其精准的追踪定位技术及通过可穿戴设备可迅速定位接触链，并且评估出运动团队中接触者的接触程度、隔离高概率感染人群，以便及时采取控制疫情的措施。FCA rmored Things智能监控平台可以利用球场内的监控摄像头以及局域网接入点，实时监控和追踪人群流量和移动情况。同时提供可视化的人群分布图，帮助俱乐部进行比赛现场的调控。疫情过后可以用于控制重大赛事的人流密度，降低安全隐患，还能压缩主办方的人力资源成本。鹰眼反应时间充分体现了它的价值，而且它们永远不会疲劳。我们正在走向一个技术的世界，每个领域都需要一些技术来获得更好的结果，未来体育领域需要不断创新发展跟踪系统/鹰眼技术来帮助体育取得更好的发展。

2.4 广播技术

疫情背景下，大型体育赛事一般都采用空场比赛的形式，由于场馆内缺乏球迷，体育转播员很难捕捉到体育运动的情感共鸣。赛场充满观众时球迷们用他们的动作、声音表达情感让体育场充满活力，他们的参与使体育赛事更加激烈和愉快。疫情下，提升观众线上观赛体验，营造比赛氛围避免观众的流失是空场比赛的一大难点。

金州勇士队在新赛季发布使用的Dub Hub，以视频直播的方式将球迷投放到球场安置的105英尺的LED视频屏幕上，球迷不仅可以在比赛进行时为球员加油喝彩、比赛开始前与球员语音互动，亦可以随意选择四个视角之一观看。HearMeCheer可以收录球迷在家中看比赛时最真实的声音，将体育转播转变为一种高度互动的体验，直接将粉丝体验呈现在屏幕上可以更积极地吸引粉丝。流媒体服务削弱了电视作为体育场外直播来源的主导地位。

电视体育节目的制作者已经测试了一些技术创新，如Spidercam、赛格威、无人机镜头、在裁判身上放置摄像机，以及在比赛期间与球员进行实时聊天的音频设备。另一项创新是为球迷开放一个聊天室，让他们参与讨论这场比赛，HearMeCheer可以让球迷建立聊天室，聊天室可以听到对方的声音，还有微软“Together模式”，利用AI分割技术将人们聚集到一个共享的背景中，球迷可以击掌等动作互动，感觉是在同一个空间下共同观看比赛，提高观赛体验。通过使用数字平台和应用程序，球迷们已经稳步成为体育媒体化的互动参与者，这些创新无疑嵌入了促进消费主义的企业文化中，帮助提高了粉丝的参与度，帮助广播公司在疫情期间和之后以更有吸引力的方式展示体育，即使球迷回到球场，这个方式也可以继续。

3 体育科技创新对后疫情时代的思考

3.1 体育科技发展现状

疫情下体育产品的服务、体育健身场所、体育观赛方式等各个领域都不再是单一发展，硬件与软件结合，内容与数据驱动，体育借助科技力量，突破传统运动边界，提供了多元化服务。新冠肺炎疫情影响下，大众对健康关注度大幅提升，运动习惯与健身消费动力提升，为体育产业发展带来长期驱动力，有研究表明体育科技创新对体育产业发展推动力为48.5%。诸多重大科技成果改变甚至颠覆了竞技运动训练，极大地提升了竞技水平。可见体育科技的发展对我国体育事业的发展起到举足轻重的作用。

体育科技带来极大便利的同时，由于人们的认知程度不足及政策规范不到位，造成了一定的行业乱象，跨地域赛事转播权、体育科技产权争夺、数据等个人隐私的随意泄露等乱象层出不穷。同时竞赛公平也受到质疑，体育公平的构成要素是公平的竞争主体、相同的竞赛规则、道德规范的限制和同等的外在条件，但很难做到绝对公平，较多的是相对公平。像体育科技落后的非洲等地区，体育竞技水平远远不及体育科技发达的欧美国家，体育科技不发达的地区只能依靠传统的训练方法挑战以科技为支撑的新型训练方法，从这方面看，从起点上就很难做到绝对公平。但体育科技助力裁判判决能力，提升了赛事管理等方面又保障了体育的公平性。如何在享受体育科技便利的同时，使体育科技健康、可持续地发展，需要各方一起努力。

3.2 后疫情时代体育科技发展路径

体育科技的创新发展仅依靠一方力量很难有较大的进展，多元主体共同参与，跨界合作以达多方共赢。硅谷是全球科技创新中心，已形成完善的创新生态系统，产生了众多著名的高科技企业。金州勇士队紧邻硅谷地区，借助多种体育科技成为NBA的“科技之队”，知识、人才的聚集对创新有提升效应。在后疫情时代，应从各方面加强体育与科技的融合，让体育科技助力体育强国目标的实现。

第一应以智慧为载体，助力体育产业多元化发展。加强政府对体育科技发展体育产业的支持；强化大数据网络平台，加速资源流通，加大资源利用效率；进一步将体育科技与各领域融合，催生新业态，扩大体育产业范围，优化体育产业结构；不断升级技术的应用，提升产品质量，创新体育科技产品服务模式，打造个性化服务；转变营销思路，拓宽大众消费方式及渠道，比如近几年流行的网络直播带动了消费。

第二以科技为手段，助力竞技体育科学化进程。从战略高度进行顶层设计，从政策层面引导科技与体育的融合，提高科技引领训练的意识；培养多领域的高科技人才，构建多领域高科技的训练团队；精准定位，着重解决实际性的问题，对一些重大课题重点研究；为保证2022年北京冬奥会及未来承办的大型国际赛事的安全顺利进行，应借鉴疫情下体育科技的创新，如训练安全、赛场安全、观赛体验、日常健康监测等方面，并在此基础上再加以创新发展，使其更加符合我国的实际情况，准确把握科技与体育的高效融合，体育科技的助力是北京冬奥会顺利安全举办及竞技成绩取得突破性进展的必要保障。

第三以监管制度为保障，助推体育科技规范化道路。体育科技不发达地区应加强自身建设，抓紧发展体育科技，引进发达国家的技术与理论，从起点上缩短差距；同时应健全竞技体育伦理监督机制，把握科技的使用分寸，杜绝利用科技钻规则漏洞、使用新型兴奋剂等现象的存在；加强产权的宣传，提高产权保护的意识、文化捍卫意识，健全个人隐私、知识产权、赛事转播权等的相关法律体系，在实践中加强相关法律基础理论；引入监督机制，加强制度、政策的监管力度，提高法律执行效率与力度，保障主客体的权利义务。

第四以合作为基础，实现多方共赢目标。逐步构建多元主体共同参与的创新中心，强化体育科技创新发展与自主研发能力，推动体育跨行业、跨领域的融合发展，多方合作形成体育科技创新合力；培养多领域、多学科的高科技复合型人才，为创新中心输入全方位的人才；同时提供多元的资金保障，通过提高居住环境、生活条件等多种手段吸引人才并留住人才。

4 小结

我国体育科技从零开始，经历了一个由落后到先进的发展历程，从边缘阶段、融入阶段到深度融合阶段，如今已达到一定的水平。体育科技已经成为体育事业可持续发展的有力抓手，尤其在疫情下更加凸显，疫情期间，跟踪系统/鹰眼技术、广播技术、虚拟现实、可穿戴技术等技术的创新在体育领域诸多方面发挥了作用。但这些技术本身虽然强大，却不能取代实践和专家调查，为了客观地评估这些技术在体育领域的应用效果，未来应加强基于证据的定量和定性研究，以检验疫情期间体育科技的创新发展对体育领域，包括对运动员、大众健身者产生的影响，亦可以使技术人员和服务提供商确定将来如何改进此类技术和服务。

后疫情时期是体育科技发展的高速期，应从各方面努力促进科技与体育的融合发展：(1)以智慧为载体，助力体育产业多元化发展。加强政府对体育科技发展体育产业的支持;强化大数据网络平台等方面。(2)以科技为手段，助力竞技体育科学化发展。从战略高度进行顶层设计；构建多领域高科技的训练团队等方面。(3)以监管制度为保障，助力体育科技规范化发展。健全竞技体育伦理监督机制，把握科技的使用分寸；加强产权的宣传，提高产权保护的意识、文化捍卫意识等方面。(4)以合作为基础，助力多方共赢。建设体育科技创新中心，推动体育跨行业、跨领域的融合发展，多方合作形成体育科技创新合力；培养、吸引、留住多领域、多学科的高科技复合型人才，为创新中心输入全方位的人才。