讓訓(xùn)練插上AI翅膀

在巴黎奧運會田徑110米欄的小組賽中，一名戴著厚厚的眼鏡，看上去像個文弱書生的中國小伙一鳴驚人，在包括東京奧運會該項目冠軍的一眾對手中殺出重圍，以小組第一的成績昂首進軍半決賽。

這個被網(wǎng)友評論“不像是去參加奧運，倒像是參加奧數(shù)”，被怒贊“戴最斯文的眼鏡跨最猛的欄！”的中國小伙，正是此次代表中國出征巴黎奧運110米欄項目的兩名上海年輕小將之一——劉翔的師弟徐卓一。

徐卓一“起飛”的背后，離不開上海體育強大的科醫(yī)保障。近年來，上海體育大力推進優(yōu)秀運動隊“訓(xùn)科醫(yī)”一體化，科研保障、科學(xué)訓(xùn)練、科學(xué)治療與康復(fù)……科技助力讓上海體育結(jié)出了累累碩果，推動著上海向建設(shè)全球領(lǐng)先的體育科技創(chuàng)新中心加速邁進。

AI參與數(shù)據(jù)采集分析

“參加110米欄的徐卓一和秦偉搏這兩名上海運動員的優(yōu)勢在后程的速度維持比較好，起跑相對可能弱一些。”上海體育科學(xué)研究所競技體育研究三中心主任馬國強向《新民周刊》記者介紹，在這個奧運周期，體育科研團隊為提升這兩名運動員的成績，在訓(xùn)練中運用了大量科技手段，進行了非常有針對性的研究，去幫助他們強化優(yōu)勢，彌補短板。

在上海莘莊訓(xùn)練基地的室內(nèi)田徑場內(nèi)，建有一個數(shù)字化跑道。跑道上的起跑器內(nèi)安裝了測力臺，在起跑后的前一個階段跑道下還埋設(shè)了多塊測力板。

這些設(shè)備可以測出運動員起跑時腳在起跑器上蹬伸的瞬間力值，以及反應(yīng)時間，然后測算出運動員的關(guān)節(jié)發(fā)力的情況，發(fā)現(xiàn)他可能存在的不足，然后進行一些強化的訓(xùn)練，一方面提升運動表現(xiàn)，另外一方面也可以預(yù)防傷病?！皬穆牁尫磻?yīng)到加速30米上第一欄的這段，我們一直在進行強化。在國內(nèi)的田徑訓(xùn)練當(dāng)中，我們在這個階段已經(jīng)做到最細?！?馬國強說。

與此同時，跑道旁還有三維紅外的視頻采集系統(tǒng)，形成了這么一個完整的起跑階段的技術(shù)診斷的體系。視頻系統(tǒng)還將整個跨欄從起跑到途中跑到?jīng)_刺的全程運動學(xué)指標進行采集，包括騰空的時間、步頻步幅，還有各個分欄之間的分段時間等，然后通過分析去發(fā)現(xiàn)運動員可能存在的不足，也對運動員的跨欄全程的體能分配進行研究，然后提供給教練員。

“孫海平教練已經(jīng)很有經(jīng)驗了，但原來他是通過自己眼睛看訓(xùn)練，現(xiàn)在通過科學(xué)的測試設(shè)備和方法，測評和保障更加細致，這些數(shù)據(jù)給到他，等于給他增加了武器，讓他可以更多地去驗證經(jīng)驗，然后更好地去進行訓(xùn)練指導(dǎo)，幫助運動員進行技術(shù)調(diào)整?！?馬國強介紹。

在上海市科委的大力支持下，上海體育科學(xué)研究所與復(fù)旦大學(xué)聯(lián)合承擔(dān)了一個科研項目，重點對旋轉(zhuǎn)投鉛球技術(shù)進行智能化技術(shù)動作分析和診斷，直接受益者就是參加女子鉛球項目的宋佳媛。

與很多女子鉛球運動員的背向滑步推球不同，宋佳媛在比賽中使用的是目前國際上流行的、難度也更高的旋轉(zhuǎn)投擲方式。國內(nèi)采用旋轉(zhuǎn)方式投擲鉛球的運動員并不多，相關(guān)經(jīng)驗也比較缺乏，因此更需要通過科技手段，結(jié)合運動員的運動能力發(fā)展過程，不斷地對其專項技術(shù)進行精細化的診斷和評價，然后給教練員提供一些訓(xùn)練建議，幫助運動員在專項技術(shù)方面進行不斷的優(yōu)化。

科研團隊通過在訓(xùn)練場架三臺攝像機，運用最為先進的人工智能識別技術(shù)，可以直接識別運動員的27個重要關(guān)節(jié)點，進而推算運動員特定時間點的關(guān)節(jié)角度、角速度等指標，及時向教練反饋。該技術(shù)的應(yīng)用大大提高了運動學(xué)指標反饋的及時性并避免了傳統(tǒng)貼標記點對運動員訓(xùn)練的影響。

“投擲旋轉(zhuǎn)時，人體關(guān)節(jié)可能被遮擋，通過AI算法也可以自動將這個點推算出來。AI系統(tǒng)可以采集和識別運動員的上肢動作、鉛球的出手速度、出手的角度等各種參數(shù)，基本測算出投擲的距離。用了這一技術(shù)后，科研團隊可以數(shù)字化、全方位分析宋佳媛的投擲動作，給運動員的動作調(diào)整優(yōu)化以一個數(shù)據(jù)化的支撐?！?上海體科所競技體育研究一中心副主任趙德峰介紹，“數(shù)據(jù)采集之后直接通過無線上傳到機房進行處理分析，最快半個小時之內(nèi)結(jié)果就出來了，可以幫助教練員迅速得到數(shù)據(jù)反饋。”

據(jù)悉，這套系統(tǒng)在跳水、排球、游泳等項目上也得到了應(yīng)用，比如識別分析跳水的起跳動作、排球的發(fā)球動作、游泳的出發(fā)和后程姿態(tài)等。

在捕捉世界最前沿信息科技上，上海體育一直動作迅速。目前，在動作自動識別AI系統(tǒng)攻關(guān)上取得的突破，是上海體育“數(shù)字化”轉(zhuǎn)型的一個典范，這也將對其他項目的訓(xùn)練科技提升起到一個良好的示范引領(lǐng)作用。馬國強也表示，“未來在這個項目上的發(fā)展，我們將持續(xù)做下去，希望能夠搭建這樣一個平臺，未來有機會建立我們的冠軍模型” 。

“黑科技”實驗室技術(shù)領(lǐng)先

除了高質(zhì)量的科研團隊，上海還有一批蘊含“黑科技”的實驗室，為運動員提供數(shù)據(jù)、技術(shù)支持。如水槽實驗室、生理生化實驗室、體能康復(fù)實驗室、低氧實驗室、水療實驗室、生物力學(xué)實驗室、營養(yǎng)實驗室、心理實驗室等。

據(jù)上海體科所所長邱俊介紹，東京奧運會后，上海不斷加強競技體育科研中心建設(shè)，陸續(xù)建成運動員睡眠與恢復(fù)實驗室、模擬特殊環(huán)境實驗室、智慧數(shù)字化運動表現(xiàn)實驗室、心理技能學(xué)習(xí)與訓(xùn)練實驗室等4個實驗室，以尖端儀器和科研手段為媒介，以科研數(shù)據(jù)為支撐，為運動員開展全方位保障。

上海市體育局2004年就在東方綠舟體育訓(xùn)練基地建成全國首家低氧訓(xùn)練實驗室，在多年來的實踐應(yīng)用中形成了一系列科研成果，為運動員備戰(zhàn)奧運會提供了有力的科技支撐。這一低氧訓(xùn)練實驗室分為訓(xùn)練區(qū)和睡眠區(qū)，可為運動員模擬高原環(huán)境，每次低氧訓(xùn)練根據(jù)訓(xùn)練目的一般持續(xù)3-6周。訓(xùn)練區(qū)有助于運動員加快高原訓(xùn)練時的高原適應(yīng)，減輕初上高原時的高原應(yīng)激反應(yīng)。睡眠區(qū)可通過低氧環(huán)境下的睡眠，促進運動員的造血系統(tǒng)動員，使得有氧能力得到更大幅度的改善。

東方綠舟基地內(nèi)，還有全國唯一的一間水槽實驗室。這一實驗室主要針對游泳和水球兩個運動項目。運動員在水槽實驗室游泳，就像是使用水中的跑步機，只是將跑步機的跑步帶變成水流。由于水流的原因運動員會在水池中保持相對恒定的位置，便于教練收集數(shù)據(jù)，比如打腿技術(shù)、三個方向上的速度變化和最大攝氧量等。數(shù)據(jù)收集后可以根據(jù)變化算出運動能力的變化。

“游泳水槽可以設(shè)定一個恒定的水流速度，進行速度訓(xùn)練的時候，最高的穩(wěn)定速度可以達到每秒3米，讓運動員體會高速游進的身體感覺。”趙德峰介紹，游泳水槽還包括放松訓(xùn)練和技術(shù)診斷功能，“通過國產(chǎn)化的三線技術(shù)分析系統(tǒng)，可以把運動員技術(shù)動作的一些微小的變化，實時在電腦里面以圖形和數(shù)據(jù)形式顯現(xiàn)出來，教練員和運動員可以更清晰掌握運動員技術(shù)情況”。

據(jù)悉，水槽實驗室的設(shè)備和功能，在國內(nèi)是最先進的。三年前水槽實驗室的設(shè)備進行了改造升級，基本上實現(xiàn)國產(chǎn)化，實現(xiàn)了更好的保障和響應(yīng)機制，為國家游泳隊備戰(zhàn)提供助力。

此外，隨隊科研人員通過生理生化實驗室和營養(yǎng)實驗室，每天都會對運動員的身體狀況進行檢測和監(jiān)控?！皬脑绯科饋?，就會檢測運動員的尿液、血液、肌肉含量、脂肪含量等各項指標；營養(yǎng)人員會了解三餐的膳食營養(yǎng)是不是合理，是否符合項目的特點；訓(xùn)練的時候?qū)τ?xùn)練強度進行監(jiān)控，掌握心率、血乳酸和專項技術(shù)等指標。不夸張地說，對各項生理生化指標的監(jiān)控掌握，覆蓋了運動員每天的24小時?！壁w德峰說。

運動員訓(xùn)練完之后，可以去水療實驗室做一些針對性的放松康復(fù)。水療實驗室中，有超低溫液氮和冷熱浴等治療方法，針對的是人的不同的器官系統(tǒng)，對于運動員的疲勞恢復(fù)有很大幫助?！氨热绯蜏匾旱煼?，對于運動員訓(xùn)練后高度興奮的交感、副交感神經(jīng)的調(diào)節(jié)很有效，因為交感神經(jīng)高度興奮時，遠動員吃飯是沒有胃口的?！瘪R國強解釋。

在全國范圍，上海是最早引進專業(yè)運動水療設(shè)備的省市之一。目前，對于傷病和訓(xùn)練之后的恢復(fù)，水療、冷凍療法等高科技手段已經(jīng)是上海各運動隊的“標配”，已經(jīng)融入整個訓(xùn)練過程之中了，這也是訓(xùn)科醫(yī)一體化的顯著體現(xiàn)。

上海體科所競技體育研究二中心副主任王金昊介紹，在崇明體育訓(xùn)練基地的模擬特殊環(huán)境實驗室，可以模擬不同的溫度和濕度以及不同的海拔，溫度可以從零下20攝氏度模擬到60攝氏度，濕度可以從10%模擬到98%。這個實驗室已經(jīng)在現(xiàn)代五項的訓(xùn)練中使用，讓運動員高溫高濕的環(huán)境訓(xùn)練中不斷適應(yīng)，運動能力得到提高和改善。“去年在杭州的全國錦標賽和廣州的全國冠軍賽，在這個實驗室經(jīng)受過訓(xùn)練的現(xiàn)代五項運動員，激光跑比賽成績提高明顯。”

上海體科所曾作過調(diào)查，上海各運動訓(xùn)練基地內(nèi)至少有1/3的運動員存在睡眠問題。崇明訓(xùn)練基地的睡眠與恢復(fù)實驗室，針對這種情況也進行了很多探索。

“我們會對運動員的睡眠問題情況進行評估，根據(jù)不同的類型進行不同的干預(yù)。比如失眠治療儀，采取微電流刺激，和醫(yī)院里的醫(yī)療設(shè)備一樣，由科研人員和醫(yī)療保障的醫(yī)生一起溝通進行決策。每天干預(yù)30分鐘，大概一星期就會有效果。” 王金昊介紹，更多的睡眠恢復(fù)治療在心理層面，比如用VR眼鏡觀看養(yǎng)眼的自然風(fēng)光，播放包含自然白噪音的音樂等，讓運動員的情緒得到調(diào)節(jié)和舒緩，從而得到更好的睡眠。

醫(yī)療保障提供堅實護航

除了體育科研人員在訓(xùn)練和康復(fù)科技手段上的積極探索實踐，強大的醫(yī)療保障體系，也為上海體育的前行提供著堅實的護航。

上海市競技體育訓(xùn)練管理中心副主任錢風(fēng)雷介紹，在市體育局的重視和市衛(wèi)健委的支持下，競技體育訓(xùn)練管理中心已經(jīng)和上海的九家知名醫(yī)院、上海中醫(yī)藥大學(xué)簽訂了合作協(xié)議，對上海的優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源進行整合，從更高的層次對運動員的傷病治療和身體康復(fù)給予技術(shù)上的支持，加上中心的體育醫(yī)院，整體上建立起了強大的醫(yī)療保障系統(tǒng)與響應(yīng)機制。從隊醫(yī)到體育醫(yī)院，從定點醫(yī)院到專家團隊，構(gòu)建了優(yōu)秀運動員四級醫(yī)療保障體系。

有一次，某重點運動員腰部受傷，體育醫(yī)院馬上組織上海市第六人民醫(yī)院、華山醫(yī)院的專家組會診。根據(jù)專家的會診意見，找到了問題，隊醫(yī)和教練溝通，針對運動員受傷的情況，康復(fù)期間哪些動作可以減量、哪些動作不能做，做到合理化的精準施策。

與此同時，競技體育訓(xùn)練管理中心還在不斷加強隊醫(yī)團隊的建設(shè)，除了負責(zé)診斷治療的專業(yè)醫(yī)生，還有負責(zé)理療的治療師、進行運動損傷分析評估的運動防護師等?！霸瓉硪粋€運動隊就一兩個隊醫(yī)，現(xiàn)在訓(xùn)練基地每天跟運動員生活在一塊的隊醫(yī)將近有一百人?！?錢風(fēng)雷介紹，這次奧運會，上海有十余名醫(yī)務(wù)人員參與到國家隊的工作，成為國家隊的隊醫(yī)和治療師。

預(yù)防在前，是上海體育醫(yī)療保障理念近幾年的一個明顯改變。以前，都是運動員傷病發(fā)生了找隊醫(yī)來看，現(xiàn)在主動把評估和干預(yù)做在前面，一年當(dāng)中會不定時對運動員整體的健康水平進行評估，如果有傷病風(fēng)險高的，會提出一些干預(yù)的方案。

“有的受傷是可以預(yù)防的。某重點運動員之前做評估的時候，被發(fā)現(xiàn)左右側(cè)肌肉不對稱，很容易導(dǎo)致?lián)p傷。我們馬上進行了評估干預(yù)，避免了受傷。從原來重治療，現(xiàn)在變成為預(yù)防跟治療并重。不僅注重臨床治療，更是與運動訓(xùn)練相結(jié)合，將訓(xùn)練也作為治療的一個重要手段?！卞X風(fēng)雷說。

錢風(fēng)雷介紹，一位重點運動員一年多前膝關(guān)節(jié)傷還是蠻厲害的，訓(xùn)練管理中心專門組織專家團隊，第一時間進行評估傷病的原因，拿出了一個針對性的治療跟康復(fù)訓(xùn)練的方案，通過一些針對性的功能性訓(xùn)練，來加強他的膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性。事實證明，其傷勢得到了很好的控制和恢復(fù)。

雖然當(dāng)下的運動科學(xué)工作已經(jīng)有了極大的進步，但上海體育的科研和醫(yī)務(wù)人員依然沒有停止探索和實踐，并不斷完善方法，力求對高水平的研究成果進行轉(zhuǎn)化，幫助運動員進行能力提升、傷病康復(fù)，助力中國健兒在各項賽事上贏得更多榮譽。

在全國范圍，上海是最早引進專業(yè)運動水療設(shè)備的省市之一。目前，對于傷病和訓(xùn)練之后的恢復(fù)，水療、冷凍療法等高科技手段已經(jīng)是上海各運動隊的“標配”。