李盈 李盈

科技控,关注医疗领域的大数据和人工智能技术

里约奥运会正在如火如荼地进行中,各国的奥运健儿都想挑战自己的极限摘得桂冠为祖国争光喝彩。但是,在世界最最顶级的赛场上获得一枚金牌可不是那么容易的事情,除了运动员自身的努力外,各种科技们也不甘寂寞,争先恐后地想要助运动员们「一臂之力」。接下来,我们就看看金牌大国美国队是如何应用「高科技」的。

BMW

说起宝马大家首先想到的肯定是宝马汽车,但是作为美国奥委会的官方合作伙伴,宝马并不是只会给赞助的「金主」,它还脑洞大开地为美国国家游泳队定制了一个独特的训练系统,宝马管这个系统叫「尾灯」(taillight)。

汽车都会安装尾灯,这样在黑夜里人们也能看清楚汽车的行驶轨迹,「尾灯」运动跟踪系统能够让游泳教练查看运动员在水下的运动状态。

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宝马会在游泳运动员的腕、肩、髋、膝、踝和脚趾处关键部位安装微型LED标记,安装过程是利用3D打印技术,因此LED标记会非常贴合人体关节。这些发光LED标记能够展现运动员在水下的运动轨迹,并利用一种具备运动跟踪技术的水下相机可以拍摄游泳运动全过程。借助BMW的软件可以让游泳教练分析运动员的每一个动作。

这项独特的运动跟踪系统可以让游泳教练对运动员每一个动作都进行仔细地检查,就连肢体、关节的角度都有定量的反馈。「这项训练系统能够释放游泳运动员最大的潜力,并且不会妨碍运动员的动作。非常重要的一点就是我们开发的这项系统要保证训练时的状态和比赛时的状态是一致的,两者不能有差距。」 宝马集团的设计总监Peter Falt说。

这项运动跟踪系统的核心算法有两个,其中一个是计算机视觉技术,宝马公司的汽车上,这项技术被用来识别行人、确定停车距离、计算车道偏离、进行巡航控制。其实早在2012年的伦敦奥运会上,美国游泳队就已经使用这项技术了。不过当时用的不是LED标记,而是一种会发光的粘合胶标记物。但显然,LED标记的效果更好,可以对运动员的动作进行更深入的分析。

在2012年伦敦奥运会上,使用这套独特的运动跟踪训练系统的美国游泳队获得了16枚金牌,当年美国获得金牌总数是46枚,占了金牌总数的1/3。现在更换了最新的LED技术,2016年里约奥运会上,美国国家游泳队有信心做得更好。

2016 U.S. Olympic Team Swimming Trials - Day 8

「通过实时掌握运动员的每一次游泳的动作和表现,BMW的运动跟踪技术可以让每一位游泳运动员都获得最大的提升」,美国国家游泳队顾问 Russell Mark说,「这一个探索性的项目,随着时间的推移我们将继续评估它的效果,但我们希望它可以对未来一代的游泳运动员产生重大影响。」

IBM Watson

IBM的沃森机器人大家可不陌生,我们之前的文章温柔的颠覆:沃森机器人正在成为全球最顶尖的医疗专家丨奇点猛科技已经介绍过沃森机器人在医疗领域的成就。但IBM的沃森不仅可以诊断疾病,还能分析运动员的运动数据。去年10月份,美国女子自行车队引入IBM的沃森,IBM为其开发出一个可移动、实时地训练分析系统。

Olympics Day 15 - Cycling - Mountain Bike

在自行车运动员的口袋里放置一个安卓手机,这个手机用来收集来自多个来源的所有数据–包括运动员的功率计、可穿戴BSX肌氧传感器、心率监测仪器。

「我们会收集自行车运动员训练的所有数据,然后将这些数据上传到Watson IoT云平台上进行分析,分析结果会发送到自行车教练的Ipad上。因此教练可以轻松地查看在女子自行车团体追逐赛中每位队员的表现和整个团队的表现。」 IBM新兴互联网技术事业部副总裁Rod Smith说。

VERT

对于美国女子排球队来说,如何避免运动员在比赛中受伤是一个非常关键的问题。毕竟,一个成员受伤都会非常大地影响整支队伍的表现。

今年,美国女子排球队将使用Vert公司的可穿戴设备Jump Monitor征战里约奥运会。

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Jump Monitor,体积非常小,可以轻松地安在运动员的腰部。它可以实时地监测运动员跳跃的高度和次数,并且数据会同步传送到手机APP里。同时,Jump Monitor还能有效防止运动员受伤,防止排球运动员在比赛过程中过度劳累。

美国排球运动员Kelsey Robinson说:「VERT可以帮助教练监测我们的运动量。现在我们可以追踪在某个确定的位置上一共有多少次跳跃。如果某个队员跳跃的次数过多,那么她就会被安排去传球,这样的话她的体能就不会消耗太快,不会感到那么累。这对我们年纪大一些、膝盖和背部有旧伤的队员来说可是帮了大忙。」

据悉,NBA的迈阿密热火球队也在使用VERT的可穿戴设备。

Trackman

在投掷类体育项目来说,知晓投掷出去的球在空中的运动飞行轨迹是至关重要的。为此,美国田径队采用了Trackman设备。

Trackman主要用于高尔夫运动。但是这个设备内置了多普勒雷达,通过跟踪球的释放速度、释放角度、释放高度,以及投掷地的精确位置,它可以实时监测铅球和链球的运动轨迹。Trackman内置WIFI和一个相机,内置的相机能够连接外部的6台相机,因此它能够以视频的方式多角度记录铅球和链球的运动轨迹。视频一旦记录完成,立马上传到云平台上,教练可以通过平板电脑立即查看运动员的表现,为运动员提出针对性的改进意见。

WHOOP

俗话说「台上一分钟,台下十年功」。各国选拔出来最顶尖的运动员们往往拥有超人的意志力,在面对像舟车劳顿、水土不服的不利条件也靠着自己的毅力坚持高强度的训练,但是这往往会造成身体压力过大,反而不利于自己全部实力的发挥。

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WHOOP智能腕带能够持续监测运动员身体的重要数据,包括心率变异性、睡眠质量和加速度测量术(一种对体育运动进行客观测量的方法)。数据显示 ,60%的运动员存在训练过度的现象。WHOOP智能腕带每天记录的数据可以监测训练的压力程度是否合适,避免过度训练。

美国游泳运动员 Connor Jaeger利用WHOOP测量身体的压力指数,调整训练计划、保持身体的巅峰状态以迎战里约奥运会。WHOOP告诉他提前四天抵达Omaha参加预选赛,可以让身体从旅途中的疲劳恢复过来,以最佳的状态迎接比赛。

WHOOP的CEO Will Ahmed说:「运动员们大多拥有非常坚定的意志,他们往往一次又一次地挑战自己的身体极限。但是到了一个新的地方,身体还没有恢复过来就开始高强度的训练,这很容易造成身体疲劳、压力过大、甚至存在受伤的风险。」

据悉,美国游泳队一些其他队员,包括Michael Phelps 和llison Schmitt在内都在使用WHOOP智能腕带。

Brain.fm

摔跤比赛是一项高度紧张的比赛,美国摔跤教练Matt Lindland说很多摔跤运动员都有睡眠上的问题,有些运动员存在焦虑甚至抑郁的问题。

Olympic Greco Roman Wrestling

Brain.fm是一款专注神经科学的人工智能软件,它能够播放令人镇静舒缓的音乐,可以让大脑提升注意力、有助于运动员从白天高强度的训练中放松下来,更快地进入睡眠。著名的摔跤选手Robby Smith将这款技术取代褪黑素来帮助自己睡眠。

Halo Neuroscience

接下来我们介绍一项「奇葩」的设备Halo Sport,说它奇葩是因为它一点都不像前面的设备——Halo Sport直接对大脑进行刺激来提高运动员的运动表现。

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Halo Neuroscience公司研发了一种头戴式设备Halo Sport,这个设备主要运用了tDCS(transcranial direct current stimulation)技术。在运动员热身或训练的时候,带上Halo Sport头戴式耳机,耳机顶部内置了能够产生1.5-2毫安的小电流的电极,这些小电流会刺激大脑的运动皮层,使大脑运动区域的神经元更加活跃,而这些神经元与肌肉紧紧联系。

理论上来说,在运动员训练的时候沿着神经回路重复地输送微电流信号,这样电流信号会变得「轻车熟路」,下一次能更容易地通过神经回路。好处就是:即使下次不用Halo Sport设备,运动员的表现也会更出色。

Halo Neuroscience公司CEO Daniel Chao说,用微电流刺激神经元可以让大脑处在「高度可塑造状态(a state of hyperplasticity)」,在这种状态下大脑学习的效率更高。「我们的设备是平日里用的帮助训练的设备,而不是用一次就能快速提升的设备」。据悉,已经至少有五名里约奥运会参赛的运动员开始使用他们的大脑刺激设备。

等一下,直接对大脑进行刺激来提高运动成绩不会被世界反兴奋剂机构(The World Anti-Doping Agency ,WADA)禁止吗?

目前来说,WADA还真没禁止这个设备,因为WADA对利用tDCS技术直接对大脑进行刺激设备的真实效果表示很怀疑。有相当数量的学术研究人员对tDCS的效果表示怀疑,而且他们表示tDCS的好处都是那些卖设备的公司玩的营销伎俩。澳大利亚墨尔本大学的神经科学家Jared Horvath在定量研究中没有发现tDCS可以对健康人群的大脑产生任何认知方面的提升。

目前,Halo公司声称自己已经进行了多项双盲测试,结果显示Halo Sport设备的确能够提升运动员的表现,但是目前这些研究仅仅是是作为白皮书发表,并没有发表在同行评审的期刊上。

但是,面对奥运会激烈的竞争,仍然有一些运动员想尝试一下这个「黑科技」,这其中就包括来自特立尼达和多巴哥的Mikel Thomas,他将在里约奥运会参加男子110米跨栏。「Mikel Thomas说自从他使用设备训练后,自己跨栏的动作更流畅了」CEO Chao说。

Hafsatu Kamara,来自塞拉利昂的女运动员将会参加里约奥运会女子100米的田径比赛,她说自从用Halo Sport训练后打破了自己的记录。

除此之外,还有三名美国运动员在使用Halo Sport:400米跨栏运动员: Michael Tinsley,4×100米接力运动员Mike Rodgers,五项全能运动员Samantha Achterberg。

不光是运动员想尝试一下Halo的「黑科技」,美国国防部长Ashton Carter上周说军事特别行动队(military special operations teams)将会使用Halo Sport设备,看看它到底有没有效果。Chao说这个计划属于美国国防部DIUx项目的一部分,计划的细节内容他不能透露。

最后,是来自福布斯的嘲讽:

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forbes:ZIKA病毒会帮助里约奥运会的运动员打破记录

好了,介绍完最大竞争对手美国队的一系列高科技,小编要祝愿中国队取得好成绩。说到底,奥运会最重要的仍然是运动员本身,只有运动员才能创造出「更快、更高、更强」的奇迹。

参考文献:

1.https://techcrunch.com/gallery/7-olympic-technologies-to-help-the-athlete-in-you-go-higher-faster-better-stronger/slide/7/

2.http://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/olympic-athletes-try-zapping-their-brains-to-improve-sports-performance

3.http://spectrum.ieee.org/biomedical/ethics/brain-hackers-beware-scientist-says-tdcs-has-no-effect

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