| 出版日期：2004-09-27 总期号：1351 本年期号：72 |
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CAS，金牌的 真正密码
王立群 雅典奥运会给了中国向世界证明自己实力的机会，也给了IT一个展示自身魅力的舞台。同时，CAS（计算机辅助运动）也逐渐浮出水面，它让人们看到了IT更有动感的一面。 刘翔的“情报小组” 很多人至今仍然不会忘记雅典奥运会上那激动人心的一幕，当中国运动员刘翔冲过终点的一瞬间，全场鼎沸了。赛场上至少有一半的人不敢相信自己的眼睛。一个中国人创造了奇迹，这不仅是中国的骄傲，也是亚洲的骄傲。 “我觉得科研单位对我的帮助很大，每一次训练或比赛他们都会给我录像，还会给我数据，让我和教练可以参考，我非常感谢他们。”这是赛后，刘翔在接受记者采访时说出的一番话，流露出这位奥运冠军对帮助他夺冠的科研人员的感激之情。 北京体育大学副校长钟秉枢告诉记者：刘翔的成功，其背后辛勤劳作的“情报员们”发挥了重要作用，从2002年6月开始，由科研人员组成的“情报小组”便跟踪刘翔征战国内外赛场，把捕捉到的信息及时反馈给教练员和运动员。雅典奥运会上，强有力的竞争对手法国小伙杜库雷在复赛中跑出了13秒06，刘翔的“情报小组”对其预赛、次赛和复赛的录像进行全面的技术分析，得出的结论是：杜库雷的肌肉已经呈现疲劳状态，决赛不可能超越这个成绩。这一信息给刘翔吃了颗“定心丸”，对刘翔在决赛中按自己的节奏比赛，充分发挥出自己的水平，起到了很大的作用。 很多人不知道，在奥运会上刘翔进行预赛、次赛、复赛的同时，国内科研人员已经把直播信号录下来，连夜进行分析，把对手的起跑、速度和整个比赛节奏跟刘翔进行比较，第一时间传回雅典。他们运用分析软件，不仅可以拆分、研究运动员的每个动作细节，还能把他们的技术与国外优秀选手的各项指标详细比较，探索最科学的训练方法。原来刘翔存在起跑及前三栏速度较慢的问题，科研人员通过全面的测试和技术分析，找到了解决的办法。 北京体育大学的陶志翔博士认为：“在今后的世界大赛上，我们将看到更多的运动使用IT。” 国家体育总局信息中心副主任、华奥星空副总裁马铁认为：“目前我们与发达国家在训练水平上已基本接近，想在这方面有所突破很困难。这就要求我们的活比他们做得更细、技术更精湛。IT分析技术可以让教练员和运动员找到那些微小的差别，让我们的运动员有了夺取冠军的机会。没有现代IT技术，一场现代化的奥运会将无法进行。” 信息技术在体育训练中已经得到了广泛应用。现在运动员的训练从运动技术的分析，到整个肌体能力、训练过程的把握，一直到赛场心理的准备，整个全方位过程都离不开电子信息技术设备。 当运动员在赛场上拚搏的时候，另外一场看不见的竞赛正在赛道外紧张地举行。这是一场信息技术的较量。用国家体育总局体育科学研究所仪器器材研究中心科研处处长李益群的话说就是：让运动员达到计算出来的最高水平。未来，CAS将在竞技体育中逐渐显露出它特有的魅力。 
跨栏运动中对运动员髋关节点的图像识别 差距依然存在 钟秉枢认为，近几年来，IT在中国体育运动方面的应用发展比较快。这主要体现在几个大的方面：首先是对国内外体育运动信息的收集。如今网络十分发达，国际上各个单项协会都通过自己的网站及时公布运动员的数据，为我们的体育科研和管理提供了科学运作的依据。其次是临场的数据统计和分析。国外的某些强队，在集体项目的比赛中，已经不靠人工输入数据。人们可以看到在重大赛事中，教练员身边有人拿着笔记本电脑坐在助理教练旁边。计算机与高速摄像机连接，比赛的场面直接进入计算机的视频分析系统。分析软件把这名运动员的跑位、进攻线路以及对方队员防守的线路进行即时的处理和分析。 在平时训练中，科研人员通过计算机辅助训练，用生物力学的诊断进行分析。在今年的雅典奥运会上，国内的科研人员就为刘翔提供相应的数据分析。嵌入式芯片和无线遥测技术让教练员可以及时掌握运动员的身体情况，如心律、呼吸和疲劳程度。这次中国男篮请美国教练进行训练，就采用了相关技术。 尽管国内在CAS方面取得了一些突破和进展，但和发达国家相比较，我们的应用还相对落后，主要体现在运动软件方面。在国外，这方面的应用软件已经门类齐全、分工详细，各个环节都有相应的软件产品。 国家体育科学研究所体育系统仿真实验室负责人李祥晨告诉记者：在雅典奥运会上，我国的体育器材在有些项目中已经达到了国际先进水平。比如在我国跳水训练中被广泛应用的“路上训练器”，已经达到了国际领先水平。但是运动装备器械的总体水平在国际上还没有达到领先水平，而在体育竞技软件方面，存在的差距就更大了。 国内已有广州解放军体育学院开发的手球统计软件、乒乓球统计软件等。但是和国外成系列的产品比较起来，在数量和质量上，我们的差距明显。 CAS作用巨大，但在具体的推广上，仍然存在着一些瓶颈，为此，国家体育总局体育科学研究所的科研人员做了如下总结： 首先，实时反馈能力不足。目前的大部分产品都定位于服务专业科研人员，在实验室中应用，实时反馈能力明显不足。其次，学习难度大，软件操作复杂。很多软件本身做得不错，功能也很多，但是操作非常复杂，学习起来困难。比如，进行3D运动数据捕捉的系统VICON MOTION CAPTURE是一个很优秀的系统，但是，它需要十几个摄像头，安装调试和操作非常复杂，需要专业人员学习后才能够使用。最后，精度低，针对性差，维护性差。 在CAS软件推广过程中存在的诸多问题也给了厂商以机遇，使得他们有机会开发自主知识产权的体育辅助训练软件。 用自己的软件 竞技体育在某种程度上已经变成经济与科技的竞技，坚强的意志和刻苦的训练已不再是制胜的惟一法宝。体育比赛不仅仅是场上队员之间的竞技，就像现代战争早已不是两个人的肉搏一样。软件技术会越来越重要。 随着现代科技的进步，越来越多的高新技术不断应用到体育领域，智能化仪器设备和数据分析处理软件日益受到专业运动训练队伍的青睐。这些仪器设备和软件的核心都是软件，尤其是随着2008奥运会的不断逼近，世界有关软件厂商都瞄准了奥运会，瞄准了中国市场。 很多先进的运动软件都来自北美和欧洲，如果国内要使用这些软件，就存在汉化问题。如果我们的IT厂商不抓住这块市场，那么在未来的CAS软件市场上，国外软件将一统天下。当中国运动员在国际赛场上摘金夺银的时候，帮助他们取得优良成绩的却是国外软件。这对于中国IT人来说应该是一个刺激。 一直关注这个领域的李祥晨指出：目前，在体育领域比较流行的图像分析系统无非是摄像机外加分析软件，软件附加值在整套系统中占有绝大部分。而分析软件则是把教练所需要的指标解析出来，比如：训练需要哪些指标？怎样利用这些指标？这些指标是怎么得来的？这些内容才是软件开发的基础，软件的核心。 运动训练是个不断演变的过程，我们不能寄希望一个软件可以解决任何训练问题。软件只是一种辅助教练改进训练、提高训练效率的工具，要不断根据教练的需求改进升级。如果我们仅仅依靠进口软件，不仅无法满足这样的要求，反而会进入不断付费升级的怪圈。 国际上很多非常优秀的软件，大都是从科研的角度编写的，操作过于复杂，并不能适合教练员使用。目前，绝大多数国家队教练不使用训练软件，使用软件的人员大多数是科研人员。 总之，开发自主知识产权的体育软件产品，无论在经济效益上还是在对我国国家队的训练科学化上，都具有非常重要的意义。 
雅典奥运会男子110米栏决赛中刘翔跨第10栏时个人技术连续图片 金牌背后的金矿 我国国家体育总局在科技方面的投入每年只有1200万元，真正用于课题研究的不过300多万元，用于科研攻关和科技服务的经费，平均每个课题仅有5万元左右；而韩国体育科学研究院在1994年获得的经费折合人民币就有4051万元。这种在科技经费上的捉襟见肘既不能满足我国实际需求，也与我国体育大国的地位不符。 国家体育总局体育科学研究所仪器器材研究中心主任高建和认为：要想开发我国奥运重点项目辅助训练软件、构造体育辅助训练软件平台、占领国际体育软件市场，就必须将体育软件产业化，分阶段、分步骤地去实现这一目标。在国家体育总局体育科学研究所制定的研究报告中，我们已经可以清晰地看到一幅体育软件产业发展规划的蓝图： 2004年-2005年完成我国重点项目体育辅助训练软件系统，包括数据采集、数据分析、图像分析、运动管理等多层次多任务的软件系统；2005年-2007年整合前期开发工作和资源，构造体育训练软件的平台，推广到相关运动项目中；2007年-2008年完成所有软件的商品化工作，在总局许可的条件下，借助2008奥运会打入国际市场，形成体育软件产业。 为此，国家体育总局科研所成立了专门从事体育软件研究的体育系统仿真实验室，这是我国较早开展系统仿真技术在体育领域应用的专门实验室。目前，该实验室已经和曲阜师范大学、浙江大学CAD&&CG国家重点实验室、南京大学以及武汉理工大学建立了良好的合作关系，吸引了大量从事计算机图形图像的研究生和博士生来实验室参与课题研究。 实验室对图形图像、虚拟现实等技术在体育领域的应用研究做了大量的尝试，并取得了一定的成功。比如2003年，研制成功人体平衡能力测定与虚拟训练系统，并于当年装备国民体质检测车。蹦床综合测试和可视化系统即将装备国家队服务，举重快速测试与反馈系统和艺术体操计算机编排项目也在积极的研发过程中。 这个实验室的建设得到了所领导班子的大力支持，无论从办公条件和人员管理上都给予了大力扶持，从而在外部条件上保证了项目的顺利完成。 在德国汉诺威举办的第23届世界蹦床锦标赛（奥运会资格赛）上，国际体联官员观看了三维人体运动计算机仿真技术——VHTrampoline软件的演示，并且表示希望购买该软件用于蹦床训练与国际裁判培训，并给予了高度关注。同时，该软件于2004年3月参与了CCBN数字奥运主题展览，并于4月参与了国家体育总局组织的体育信息产品展览，受到奥组委和体育部门领导的好评。 目前，辅助训练软件VHTrampoline已经在中国蹦床队正式投入使用，反馈效果不错。争取在今年年底前，国家体操队也能用上这一软件。 这个软件项目开始于2002年，由科技部和国家体育总局牵头、中科院和北京市科委联合开发。该项目主要针对2008北京奥运会上我国的优势、准优势项目，希望通过研究竞技体育运动的数字化三维人体运动的计算机仿真技术，研制一套计算机辅助体育训练系统，从而实现我国竞技体育训练中，从传统的以人眼观察到基于高精度运动捕捉与分析的人体运动测量方法的转变，在运动分析领域实现从基于经验的方法到基于人体运动模拟与仿真的人体运动的转变。 如果没有大量的体育新生力量，我们的奥运夺金势头将不会维持下去；同样，如果没有更多的科研单位和软件厂商加入CAS的队伍，这个产业也不会兴旺发达。从这个意义上说，让CAS技术产业化、大众化是未来人们需要考虑的深层次问题。 正如国家体育总局篮球运动管理中心主任李元伟所说：我国体育科技经费投入不足与效益不高并存，这方面投入、产出的效益问题需要深入研究。 CAS已经成为奥运金牌的真正密码。而挖掘CAS产业金矿的工作才刚刚开始。 
例：蹦床运动计时和综合分析系统 
CAS软件研发流程图 相关链接 什么是CAS CAS（Computer Assistant Sport）是计算机辅助运动的英文简称，是多种信息技术融合的产物。CAS中的技术包括光机电一体化智能化测试技术、计算机图形技术、视频处理技术以及大型数据库管理和互联网络技术。 目前国际上主要的运动软件有以下几个大类： 图像解析类软件。通过摄像机对运动员（或器械）进行拍摄，获取运动图像，再根据人工或自动标记解析，计算出被测对象的运动速度，或者高度，或者位置信息。 测量分析类软件。通过各种传感器，比如激光、红外线和力等传感器将所要采集的信号传输到计算机进行相关计算和分析。 心理监控类软件。通过光学系统跟踪标示点，通过图像算法获得运动员物体的三维空间坐标信息的3D空间数据采集系统。 技术分析和统计软件。通过分析采集到的脑电、皮电信号，甚至一些问卷方式来判断运动员的心理活动情况。 相关链接 通过IT技术提高体育组织的绩效反馈 文 北京体育大学副校长 钟秉枢 在组织中采用IT技术所导致的一个重要变化是，可以获得关于绩效的持续反馈。不仅管理者可以获得反馈，而且个人以及组织的各级团队都可获得反馈。只有管理者一个人知道事件如何运行，已经显得不够了。组织要获得持续的提高，每个人都必须获取有关绩效的信息。通过IT技术，整个组织关于绩效的反馈才能成为可能。在1996年的第26届亚特兰大奥运会上，首次出现的网络计算机系统的组织管理系统就是例证。人造卫星和各种现代化的通讯技术成为举办国际竞技体育大赛的必要条件，现代化的信息系统成为大型国际竞技体育比赛不可缺少的组成部分。电脑、录像和全方位的摄像成为判定有争议比赛结果的必要手段和方法。 体育组织中计算机技术整合应用的例子有：计算机维护管理系统（Computerized Maintenance Management System，CMMS）和企业资产管理系统（Enterprise Asset Management，EAM）。这些系统由一系列相互联系的相关数据库模块构成。这些模块可能包括设备记录管理、工作指令管理、维护预案计划和库存管理程序。它们可能还包括采购模块、人事模块、报告撰写和日程模块。因为这些模块各自是相互关联的，管理者可以生成每一件设备或车辆的历史记载，查明超时设备的实际费用，并分析维修行为、材料和劳动力费用。例如，管理者可以生成每一辆车辆的维修费用、轮胎寿命、项目的人员配置效能等的详细报告。这种技术为管理者提供了关于绩效的持续反馈，可以使管理者提高维护、人员配置和库存管理的效率。对于体育管理者来说，简化这些功能后，在管理上所节省的费用相当于赢得了新的财富，而这些资金可用于增加资本、人员培训，或者实施额外的计划。 此外，作为IT技术进步结果的事务处理系统（Transaction－Processing System，TPS）、管理信息系统（Management Information System，MIS）、决策支持系统（Decision Support System，DSS），使体育组织现在有能力极大地提高每日运营效率，监控体育组织的几乎每一个绩效领域，在完成体育组织任务的过程中，极大地提高分析、解决问题的能力和决策的质量。例如在体育组织里，事务处理系统可用于处理售票，也可用于支付商贩的报酬，制作设备清单，预订打球时间，制作员工工资单；管理信息系统可用于监控各种制作装备（照相机、录像机等）所需要的维修或停机时间的数量，或监控各种即将到来的活动或赛事中已售出的广告时间所占的百分比；决策支持系统不仅可以使管理者监控某些方面的当前绩效，如成本、销售或收入等，而且可以分析这些方面在不同时间的趋势，或这些方面的变化对绩效的其他方面的影响，体育网络可以对各种水平的广播收费提高所产生的不同影响做出评价。 记者手记 运动鞋垫 北京体育大学副校长钟秉枢在法国进行考察时，在一家法国体育用品商店发现一件有趣的事：商店中卖的运动鞋底子很薄。仔细观察后他发现，里面少了运动鞋垫。当他感到蹊跷的时候，店员过来告诉他，这里的鞋垫是现场制作的。人们可以站在专门的测量机器上，每个人脚掌的数据会自动传到一台鞋垫加工机里，几分钟后，一个最适合顾客脚型的鞋垫便被加工出来。这种原来为专业运动员服务的技术手段正在为大众提供体贴的服务。 其实有很多在职业运动员身上使用的计算机辅助技术都可以转化为民用，也许在人们的目光几乎都聚焦到竞技体育上的时候，如何让体育科研成果走向大众，这是一个需要更多人去思考的问题。 CAS（计算机辅助运动）不仅要在摘金夺银中发挥作用，让IT为群众体育事业服务更为重要。因为金牌的后备力量和体育生产力蕴含在更广大的群众体育运动中。 在采访中，大家不约而同地提到了如何让IT在为竞技体育服务的同时，更多地为民间体育服务。很多体育科研院所有现成的科研成果等待转化，现在最缺少的是政策、人才和资金。这块市场一旦启动，它的产值和效益将无法估量。随着体育产业规模不断扩大，与此相关的软硬件应用也将被拉动起来。 运动鞋垫只是一个小插曲，但它给了我们很多启示。 其实CAS的作用和运动鞋垫颇有相似之处。没有鞋垫当然也可以跑起来，但肯定不如穿有鞋垫的鞋子跑得更好，坚持得更长久。鞋垫是辅助运动的，它能让运动者跑得更快、更久，并不是可有可无的东西。 |
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