潘展樂「人類做不到」的秘密武器 竟用上了洲際飛彈科技

大陸泳將潘展樂為何能快到被西方質疑「人類做不到」?有大陸博主說,從潘展樂的泳姿可見,如果沿著頭側面畫一條線,可見一條頭線和一條水線,這兩條線幾乎平行,因為他保持一隻眼睛在水面上,另一隻眼在水下。圖/取自新華社
大陸泳將潘展樂為何能快到被西方質疑「人類做不到」?有大陸博主說,從潘展樂的泳姿可見,如果沿著頭側面畫一條線,可見一條頭線和一條水線,這兩條線幾乎平行,因為他保持一隻眼睛在水面上,另一隻眼在水下。圖/取自新華社

在高強度的興奮劑檢測和「人類做不到」質疑聲中,大陸泳將潘展樂繼男子100公尺自由泳決賽「飛魚大戰」中,以46秒40打破自己保持的世界紀錄奪冠後,又在男子4x100公尺混合泳接力決賽中,分段游出45秒92佳績。潘展樂創造的紀錄,不僅是心理與生理上對自我極限的挑戰,也是科技進步在體育領域應用的縮影,其中甚至用上洲際飛彈科技。

現代競技體育離不開科技輔助,從運動裝備減低風阻設計,到營養補給精準配比,再到運動數據科學分析,在這些加持下,一次次不可思議的零點幾秒提升,「人類就可做到」。大陸《觀察者網》刊出專欄「心智觀察所」文章,提醒外界注意潘展樂是怎麼呼吸的。文章說,比賽中潘展樂整個頭頂都在水面上,其下半身完全在水下。慢動作下當他呼吸時,如果沿著頭的側面畫一條線,可見一條頭線和一條水線,這兩條線幾乎平行,因他保持一隻眼睛在水面上,另一隻眼在水下。

從側面角度還可觀察到他每次劃水的距離,劃水次數不多,但劃水距離都很遠,這讓他在整個100公尺比賽過程中,都能保持高效——前50公尺游了22秒多些,但後50公尺仍游出24秒。要保持這速度須要非常好的劃水距離。

分析潘展樂踢水,文章引述一博主說,他的踢水簡直像台踢水機器,像渦輪增壓、水上摩托,這讓他可游得飛快。強力踢水使他手臂劃水、抓水和拉水更有效。他的踢水力量大到幾乎聽不到聲音。現在看來,潘展樂的秘密武器都是拜他的踢水所賜,踢水若不夠強使不出這招。

潘展樂的踢水就一台踢水機器,如同渦輪增壓,讓他游得飛快。圖/取自騰訊網

潘展樂的踢水就一台踢水機器,如同渦輪增壓,讓他游得飛快。圖/取自騰訊網

對潘展樂的這一招,該文稱之為「強力踢水驅動的交替平板支撐」。強大的踢水讓潘展樂幾乎每次劃水都能保持懸浮狀態,手臂伸展時幾乎是暫停的,當他手臂伸展時,踢水讓他懸浮在水面上,幾乎就像交替平板支撐。由踢水驅動的核心穩定性,就像渦輪增壓,如果不能這麼強力地踢水,就無法保持手臂長時間伸展。

跟旁邊泳道的選手相較,其他人都很快就放下手臂進入抓水階段,而潘展樂有一個非常輕微的停頓,輕微的停頓使他可在平板支撐中保持一直線。

由此可見,潘展樂獨特的「秘密武器」,很可能是科學訓練的結果。如今在各類競技體育中,為提高運動員比賽成績,科技手段應用越來越廣泛,游泳運動的競技已越來越變成一場科技競賽。

比如AI技術被用於賽前訓練,通過分析運動員動作和表現,提供精準回饋和改進建議。目前,大陸國家籃球隊就利用商湯科技的AI智慧籃球產品進行訓練。跳水比賽中,電腦視覺系統被用來全程追蹤運動員位置,生成3D圖像及入水速度等資料,部分數據直接用於比賽的判罰。

以不斷突破人類極限引起爭議的游泳項目來看,科技手段作用就更明顯。游泳運動員已用上AI技術,用AI+VR,通過AI輔助姿態分析和VR模擬賽場環境提高表現。最常見辦法是,使用可穿戴設備監測心率和運動表現數據。藏在運動員泳帽裡的可穿戴設備,可及時採集運動員每個強度下心率和運動表現數據,對運動員、教練員及科研團隊更直觀地了解運動能力提供針對性幫助。

文章說,大陸游泳隊背後就有一支科研團隊。從冬訓到本屆奧運賽前,科研團隊已拍攝數千個影音視訊研究運動員表現。除日常工作,駐隊人員晚上還要一對一給運動員講技術、改技術。大陸國家泳隊科研團隊發現,國家隊很多運動員真正落後並非在游程上,而是在出發轉身,這些在教練或運動員看來都是不起眼的細節問題。

大陸國家泳隊科研團隊負責人程燕說,「這幾年,可穿戴設備越來越小,也給運動員更舒適的穿戴體驗,通過設備採集可精準觀察50米、200米、1500米等各階段狀態,即時了解運動員的身體反應,為我們及時回饋訓練資料,有的放矢説明運動員了解自身缺點、調整狀態。」

助力游泳健兒奪金的,還有航太科技。文章表示,對火箭或洲際飛彈上的慣導系統,大陸科學家加以「緊湊」改良,測量運動員訓練時的各種運動資訊,説明教練團隊優化技術動作、減小阻力,提高運動成績。

據知,一個體育界外意想不到的單位─中國航天科技集團,即利用其在慣性測量與導航等領域技術優勢,為大陸游泳運動員研發智慧測量與數位訓練系統。

中國航天科技集團因涉及包括導航及慣性測量等專業,也成為體育界背後推動成績進步的重要力量。圖/取自中國航天技集團

中國航天科技集團因涉及包括導航及慣性測量等專業,也成為體育界背後推動成績進步的重要力量。圖/取自中國航天技集團

當導航衛星信號不可用時,洲際彈道飛彈要擊中目標,就要依賴「慣性導航系統」,裡面用到複雜的陀螺儀來跟蹤飛彈的運動狀態、確定方位和飛彈所處的位置,非常笨重。科學家將高精度陀螺儀的重量減輕到十幾克,變成運動員能直接穿戴的姿態測量裝置,可舒適地配戴在肩膀和其他關節區域。

此外,中國航天科技集團為游泳訓練帶來的另一項技術是風洞。風洞被用於模擬游泳過程中所受的流場,測試不同技術動作姿態和阻力,為運動員提供科學的參考。戴上姿態測量裝置後,游泳運動員被放置風洞中,他們在逆風中「模擬游泳」時,科學家進行數據跟蹤計算。風洞試驗通常用於研發飛機或飛彈,但卻被中國航天科技集團用於訓練游泳和賽艇運動員。東京奧運會勇奪金牌的中國賽艇隊,也在訓練中使用了風洞。

圖為今年巴黎奧運已獲1銀2銅的大陸女子組泳將楊浚瑄,平常訓練時,教練將其放在風洞,進行逆風時「摸擬游泳」。圖/取自觀風聞

圖為今年巴黎奧運已獲1銀2銅的大陸女子組泳將楊浚瑄,平常訓練時,教練將其放在風洞,進行逆風時「摸擬游泳」。圖/取自觀風聞

訓練系統的設備當然重要,但其作用僅是更好的資料獲取。最難地方在於,如何通過資料分析出結論並提示運動員,這些結論又是否有效,比如這是你向右呼吸的地方,但你抬頭抬得有點太多了。

據報導,美國人提高游泳運動員成績,也大量使用感測器,在資料分析上,數學家都參與。從數學上看,當運動員劃水時,他們產生的力指向游泳的不同方向。使用線性代數,可計算每個方向百分比。由於運動員身體一直在運動,如何確定力實際上是朝著游泳的方向去的,就是最大的挑戰。

美國數學家肯尼斯.阿羅(Kenneth Joseph Arrow)的目標是説明分析和提高一些美國最佳游泳運動員的表現,基礎也是測量加速度、減速度和阻力。據他介紹,最初摸索階段,條件簡陋,他們做法也很業餘。他用保鮮膜和為追蹤鯊魚設計的加速度計,從海洋技術公司購買設備。借助保鮮膜,他把感測器緊緊包裹在運動員腰上。有些游泳運動員太強壯了,保鮮膜無法固定,他就用妻子做的特殊皮帶,上面有一個小口袋用來放感測器。一些感測器對光非常敏感。所以不得不製作一些小塑膠UV罩來保護它們。

透過高清視訊、加速度計和力槳,他記錄下運動員的游泳資料。他測試運動員在不同節奏下踢腿時如何游泳,測試他們的靈活性,在完成特定任務後他們有多累,以更好了解他們的能力。游泳測試期間,他會測量運動員的腿、臀部擺動和手在三度空間中產生的力。

高清視訊通常每秒只能捕捉24個截圖,但每個感測器每秒能提供512個力向量,揭示視訊看不到的東西,比如運動員可能在離泳池端壁三劃的地方改變踢腿執行方式,導致他們浪費時間,但用眼睛是看不到這一點的。

科技和數學不會撒謊,也不會讓運動員自欺欺人。根據大量測量結果,在四種泳姿——自由泳、蛙泳、蝶泳和仰泳中,沒有任何人效率超過60%,這聽起來不可思議。測量美國奧運選手佩奇.馬登(Paige Madden)滑水和恢復時手的路徑後計算發現,她游泳第一圈中,右手產生的力有59.1%是在推動她向她想去的方向前進,但到第八圈,只有42.1%力量在推動她前進。她不僅更累,而且動作執行已開始瓦解。

 

透過線性代數知識和洞見,肯尼斯.阿羅團隊給了佩奇.馬登一些如何以不同方式游泳的提示,第二天,在第八圈,她達到了接近50%。一個月後,她游出個人最好成績。佩奇.號馬登獲得了今年巴黎奧運女子4X200公尺自由泳接力亞軍、女子800公尺自由泳季軍。

基於這些捕捉到的運動數據,美國科學團隊會構建運動員的「數位孿生」,可理解為複雜系統和過程的數學模型,可在電腦中類比運動員在不同條件下比賽。肯尼斯.阿羅團隊收集了100多名美國頂級運動員的數千次游泳資料。他們可把數位孿生比賽數據與資料庫進行比較,進行調整,並組裝出運動員應使用的最佳公式,如從跳水開始時踢多少次腿,進入轉身時手的位置在哪,呼吸多少次,又以什麼模式,這是為每個運動員量身定制的。

文章說,最後還應該思考一下,物理手段科技是否影響體育競賽的公平性?體育競賽核心原則之一是公平競爭。興奮劑的使用打破運動員之間的自然平衡,並可能對運動員健康造成嚴重損害。

物理手段(如運動器材、訓練設備、運動服裝等)在一定程度被允許,是因它們可被視為運動員訓練和比賽輔助工具,不僅相對容易監管和控制,也沒像興奮劑那樣,直接作用於人體生理機能,而是需要運動員技能和體能來實現性能提升。隨著演算力的發展、人工智慧技術進步,科學方法一定會繼續刷新人類速度極限,奧運也必然成為大國科技競爭的舞台。

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