【人才強國進行時】

剛剛結束的北京冬殘奧會上，科研人員用高科技助力運動員不斷探索體能與運動極限——

給冬殘奧運動員插上“隐形翅膀”

光明日報記者任歡光明日報見習記者楊桐彤光明日報通訊員傅潔珉

3米、2米、1米，撐着滑雪杖滑過最後一下，劉子旭第一個沖過了終點線，奪得了北京冬殘奧會冬季兩項男子短距離（坐姿）比賽金牌，這也是我國獲得的冬殘奧會首枚雪上項目金牌和首枚個人項目金牌。“看到在備戰過程中服務過的運動員取得如此好的成績，我真是非常興奮。”中北大學博士生、“智慧冰雪場關鍵技術研究”項目成員楊雲激動地說。

據統計，2018年至2021年，科技部組織實施了包含“智慧冰雪場關鍵技術研究”在内的國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項項目60個。在科技的推動下，殘奧運動員不斷探索着體能與運動的極限，诠釋着更高、更快、更強、更團結的奧林匹克精神。請與光明日報記者一起，走近北京冬殘奧會背後的科技人才團隊，看看他們如何給運動員插上“隐形翅膀”。

1.為競技場注入科技溫度

作為“科技冬奧”重點專項“冬殘奧運動員運動表現提升關鍵技術”項目的負責人，清華大學機械工程系教授季林紅在談到項目設立的初衷時非常堅定，一方面希望能夠整體提升殘疾運動員的能力與水平，使冬殘奧會的參賽人數與參賽項目數實現新高，另一方面期待殘奧運動員在家門口取得優異成績。

“截肢運動員有一個特殊之處，就是身體感覺與正常人不太一樣，對外部的冷熱感知具有延遲性，等到他們感覺到冷了，其實就已經凍傷了，所以需要對殘端進行保護。”季林紅和團隊考慮到截肢運動員的需求，專門研制了保暖護具。

季林紅團隊為殘奧運動員研發的保暖護具。資料圖片

究竟用什麼材料能實現既主動加熱又長久保溫？季林紅和團隊經過數輪的實驗測試與疊代設計，發現了石墨烯具有适合的性能，其結構穩定、升溫快、熱傳導性能好，同時還發現“氣凝膠＋熱反射層材料”保溫性能優異，能夠有效減少散熱，保暖護具的雛形就完成了。但考慮到冬殘奧運動員的個體差異性比較大，他們必須進行定制與反複調試，才能滿足不同加熱部位的需求。

不僅如此，季林紅和團隊考慮到殘奧運動員的訓練還需要輔助器械，來彌補身體殘缺所帶來的問題，比如身體不平衡、核心肌力的不對稱性等。于是他們又為運動員個性化定制了訓練輔助器械：厚度不等的墊闆使高低腳的單闆滑雪運動員達到兩邊水平；輔助小臂幫助胳膊殘缺的運動員完成俯卧撐、推杠鈴等動作……

“通過科技創新，使冬殘奧運動員能夠挑戰他們的極限、發揮他們的潛能、實現他們的夢想，這對我們來說就是最大的收獲。”季林紅說，這些科技人才無時無刻不關注着運動員們的使用感受，讓科技不再是冷冰冰的，而是帶有溫度的。

2.多學科團隊合力書寫冰雪傳奇

2022年3月12日，中國輪椅冰壺隊成功衛冕。這塊金牌的獲得，除了輪椅冰壺運動員的持續發力外，還有“智慧冰雪場關鍵技術研究”項目團隊的不懈攻關。

北京工業大學信息學部教授毋立芳所帶領的團隊是其中的一部分，他們為輪椅冰壺隊研發了基于視頻智能分析的冰壺瞄準偏差預測和運動軌迹自動顯示系統，可以輔助教練定量評估運動員的水平、有效改進訓練方案。

毋立芳團隊正在和教練組讨論冰壺瞄準點的問題。資料圖片

“當時視頻采集數據傳輸速度跟不上，不同位置上的四個相機無法同步信息，我們很着急，後來采用了光纖傳輸才解決問題。”毋立芳談到研發中遇到的困難時說，冰壺要求精度非常高，細微的偏差都将影響估計結果，所以他們通過增加目标定位模塊來提高精确度。

項目中同樣為輪椅冰壺隊服務的還有中國石油大學（華東）計算機科學與技術學院教授李宗民的團隊，其開發的冰壺現場分析和輔助決策支持系統可以有效地分析冰壺運動規律，在訓練比賽過程中輔助教練員和運動員的投壺決策，給出投壺建議，大幅度減少冰壺比賽分析所需的時間，幫助教練團隊做出及時有效的技戰術調整。相比于傳統方法，這個系統方法不僅無幹擾，而且無須在冰壺上安裝添加信号接收器。

“我們的系統側重于冰壺投壺決策建議以及分析複盤，戰略決策意義更加明顯；毋立芳老師開發的系統偏重輔助運動員把控冰壺運動軌迹，提高運動員的投壺瞄準的技術。策略和技術相結合，冰壺運動成績才能更好地提升。”李宗民說。

李宗民團隊成員正在測量冰壺場地。資料圖片

為了支持國家輪椅冰壺隊續寫傳奇，兩個團隊聚集人工智能、虛拟現實、圖形圖像處理等研究領域的專家學者，形成強大人才合力。

季林紅認為，可以将體育科學、工程技術等專業的人才聚集起來，組成一支學科交叉的隊伍，用新的理念或前沿技術推動體育事業的發展。

3.“黑科技”賦能智慧雪場

開發自動駕駛的智能輪椅、設計“冬奧手語播報數字人”……這些細節都體現出了對殘疾人的關愛。“‘無障礙’的理念越來越重要，充分考慮老弱病殘孕等重點旅客的出行，是我們設計斜行電梯的初心。”北京八達嶺長城站站長劉曉征說。

八達嶺長城站這個2022年北京冬奧會、冬殘奧會的重要交通設施，是目前國内層次最多、提升高度及埋深最大的高鐵地下車站，最深處有102米，從下車到出站口有一定距離，“這之間若設立垂直電梯，會與正常出入口存在偏差，增加重點旅客的步行時間，所以我們最後決定啟用斜行電梯。”劉曉征介紹，這個特殊的無障礙斜行電梯，落差達84米，是國内首創的應用于高鐵站的大型項目，可以實現任意角度的便捷運輸，直接将旅客送到出入口。

在訓練雪場，細節的關注也十分重要。“高山滑雪、越野滑雪等雪上項目速度非常快，運動範圍大，對運動員的運動表現、滑行軌迹以及自身的生理參數的監測難度比較大。”“智慧冰雪場關鍵技術研究”項目總負責人、中北大學儀器與電子學院教授醜修建介紹，他帶領團隊研發了滑雪輔助訓練數據采集與分析系統。該系統最重要的組成部分之一，就是為殘奧運動員設計了可以固定在腰間、四肢的可穿戴式設備，這種設備擺脫了傳統的背包樣式，更加輕便安全，有助于殘奧運動員在訓練場上發揮得更出色。

醜修建團隊為單闆滑雪運動員提供運動狀态可穿戴傳感監測和無人機跟蹤拍攝。資料圖片

“通過可穿戴設備傳感、無人平台跟蹤拍攝、定點相機拍攝還有高精度分段計時等手段采集出來的數據其實都是分散開的單維度運動狀态參數，最重要的是所有數據實現時間同步，這樣才能知道哪個時間點對應運動員的哪種姿态、哪個動作。”醜修建說，為此團隊開發了實時軟件，将數據整合起來建模分析，把結果反饋給運動員和教練員，完成實時指導。

身着可穿戴傳感設備的越野滑雪殘奧運動員在進行隊内計時測試賽。資料圖片

對于今後的發展計劃，醜修建表示，雖然北京冬奧會和冬殘奧會已經閉幕，但團隊人才的優勢技術力量可以繼續發揮與延伸，既要幫助專業運動員提升他們的競技水平，也可以服務于“3億人上冰雪”，讓更多的人感受到冰雪運動的快樂。

《光明日報》（ 2022年03月20日07版）

來源： 光明網-《光明日報》

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