最快、最远、最高 —— 体育世界可谓无所不用其极。但在当今日益复杂的技术年代,只靠人类的力量和勇气是否足够?
研究人员、科学家和全球的体育精英们不断向极限挑战—— 不仅在体能上,而且也在精心开发的设备、鞋类和衣服上。“智能”体育设备产业的价值已达数十亿,因此各种品牌及研究成果都受到严密的保护。
体育技术的世界既庞大又复杂,而且变幻无穷。设计师不仅必须考虑性能表现,而且还要兼顾这些表现在体育赛事期间观众眼中的效果,以及(更重要的是)在电视上表现如何。由于达到精英级的运动员仅属凤毛麟角,因此产品研发中的投资必须依靠推销适合普通人使用的轻型版本来收回。
世界体育商品产业联合会(WFSGI)是一个独立和非盈利性的组织,由全球各地的行业供货商、国家机构以及与运动产品相关的公司组成,并作为国际奥林匹克委员会属下的行业代表得到国际奥委会的承认。
世界体育商品产业联合会秘书长André Gorgemans指出,“很显然,(体育技术的)发展主要来自鞋类、最近还加上服装行业。”他列举了一些国际知名品牌的贡献:例如阿迪达斯(adidas)和耐克(Nike)的鞋类产品、ODLO的织物开发、Speedo的Fastskin泳衣,以及Callaway的高尔夫球杆。
他说,“鞋类技术已经帮助了许多运动员训练得更好、减少受伤、以及发挥更好的成绩。”
世界体育商品产业联合会密切关注읦所有的创新。当被问到利用技术发展优势是否会被认为不公平时,Gorgemans响应说,“很显然,各体育联合会已经在尽力解决技术进步的问题,例如网球拍的性能改进和滑雪板的进步导致了更多的膝部损伤。现在高尔夫球飞得更高更远,使得高尔夫球场显得更小。可是这并没有骗人,因为体育联合会允许这样做,但是技术进步必须受到监管,使每个人都能公平竞争。”
体育运动技术专家Colin White以前是位软件工程师,他于7年前进入体育运动科学领域。他说体育设备的最高成就是一种计算器程序,可以精确地模仿设备性能,以预测其进入大规模生产后的属性。当然,还有球里面内置的照相机。
“最理想的综合设计元素是速度、精确度以及减少受伤情况,另外还有成本、耐用性以及性能的可重复性等。”
英国和美国在体育运动技术的研究和创新领域处于领先地位,其中英国在软件开发上更胜一筹。
White在英国的朴次茅斯大学工作,该校在2006年春季启用了一个数百万英镑的研究和教学设施,为2008年和2012年奥运会训练优秀运动员。这里所研发的专业技术不仅有助于体育界,同时也使石油、能源和军事等行业受益。
在他的研究工作中,White研究了滑雪板、自行车、网球拍、跳水设备、独木舟、皮艇以及服装等。他说,
“最理想的综合设计元素是速度、精确度以及减少受伤情况,另外还有成本、耐用性以及性能的可重复性等。”与此同时,White已经研发了概念分析计算器程序,用来对运动员及其设备和表现进行评估。他说,计算器可以在理论上创造出完美的设备,而这样的设备势必具有更高效率,但是对人却更加严酷,正如网球拍和滑雪板所证明的那样。
White说,“很多年来,网球拍上的最佳点被认为只是某种理论上或抽象的东西,但是过去10年已经证明可以准确地计算它的部位。如果您是网球高手,您可以每次都击中那个小点,但是一般人却不行。因此生产商们必须降低设计标准,扩大这个最佳点,以便销售给更多的非精英类网球爱好者,从而弥补花在精英运动员专用设备的设计研究费用。”
并非所有材料和零件都是全新的。White说,“直到上世纪50年代,大多数运动设备都使用实心木材。后来出现了最早的合成材料 —— 胶合板,但是很快就被碳纤维、钛陶瓷和其它合成材料所取代。如今,一块滑雪板可能由多达51种不同的零件组成。”
他继续解释说,“我们也在使用压晶体管。如果您在易于振动的物体中放入压电材料,就会生成电流;如果您把电流放大并反馈回晶体中,将会消除最初的振动。这已经开始应用于网球拍的杆子上。”
但是并非所有的体育运动都喜欢这种现代化。譬如板球,当澳大利亚前板球运动员Dennis Lillee试图在1970年使用铝制板球棍时,就被告知必须退场并选用“合适”的球棍。甚至在两年前,现任澳大利亚国家板球队队长RickyPonting的Kookaburra板球棍在后部边缘采用薄薄的石墨进行了强化,该球棍先被著名的MCC板球俱乐部禁用,后来也被国际板球理事会禁用。但是,板球运动员却容忍装有隐藏照相机的三柱门横木和高科技防护帽,White指出,可能不用很久,板球就会内置某种感应装置。
至于未来前景,White认为场外“第三方裁判”可能将监测更多的比赛,而且未来计算器游戏所能做到的逼真程度,将会使顶级运动员利用计算器游戏来模拟比赛。但是他指出,虽然研究人员在未来几十年里将继续致力于改进体育运动技术,但是人的因素仍将构成限制,而且竞争优势和观众兴趣必须得到保留。
英国伯明翰大学冶金及材料系Martin Strangwood在过去10多年里一直致力研究材料和生产对运动设备的性能所带来的影响。
他说,“大多数体育运动都已借用了新材料和技术—— 通常来自航天航空界,而不是针对特定的体育运动专门开发。”他补充说,碳纤维合成材料已产生了最大的影响,从而创造出更轻盈、更高效率的自行车,以及上部更大、更坚硬的网球拍。
Strangwood说,“以高尔夫球为例,美国PGA巡回赛中的高尔夫球飞行距离已显示出效果,这些数据从1980年开始收集,由于高尔夫运动员训练和营养的缘故,至1993年,每年收集的大约32,000种数据显示,飞行距离每年都在逐步提升。但是从1993年开始,则以每年
但是像这样的进步却未必是一件好事。Strangwood说,网球拍的上部变得更大、更坚硬之后,使网球变成了以发球抢攻取胜的运动,减少了观众的兴趣,同时增加了发生短期和长期损伤的情况。
在棒球和垒球运动中,使用空心金属(现在是合成材料)球棒来取代实心山胡桃木已经减少了成本,并推动了学校儿童和大学生的参与。Strangwood说,“可是,这种性能改进也带来了职业比赛中投手受伤的高风险,因此实心木制球棒仍是目前唯一符合要求的球棒。”
他说,“我的大部分工作是将设备作为一个机械系统来对待,譬如,作用力和能源转移。但是在未来,对运动员与设备如何相互作用的研究将更加密切。这将会导致更多针对不同运动员而定制的设备,以及更多监测装置 —— 例如通过可穿戴的传感器以及设备内置传感器,从而针对具体的运动员进行设备优化,并在赛事期间对他们进行监测。”
美国运动员Michael Phelps穿上今年初推出的FASTSKIN® FS-PRO游泳衣。
(山特维克技术杂志--07.3)
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