計算機技術(shù)對現(xiàn)代體育發(fā)展的影響

劉豐彬

現(xiàn)代科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，對體育產(chǎn)生了前所未有的影響。隨著體育向現(xiàn)代化、科學化、全球化發(fā)展的趨勢，科學技術(shù)在現(xiàn)代體育的發(fā)展中也發(fā)揮著越來越重要的作用。當今體壇，各國體育水平的競爭在很大程度上是科技的較量，它不僅是體育科技實力的集中體現(xiàn)，而且涉及信息科學、生物科學、材料科學等多個領(lǐng)域內(nèi)高新技術(shù)對競技體育的滲透和影響。而以計算機技術(shù)為代表的信息科學領(lǐng)域的科技進步無疑對現(xiàn)代體育的發(fā)展產(chǎn)生了極為明顯和重要的影響。

1 計算機技術(shù)的發(fā)展及其影響

1.1 計算機技術(shù)的發(fā)展簡史

從公元前中國人發(fā)明的算盤，到17世紀初歐洲人發(fā)明的計算尺，再到1642年，法國青年帕斯卡（B.Pascal）發(fā)明了世界上第一臺能進行加減運算的機械計算器。人們一直在嘗試用機器和其他手段提高信息處理效率的方法。直到1946年2月世界上第一臺計算機由美國賓夕法尼亞大學的莫奇萊及埃克特等人研制成功，開創(chuàng)了利用機器對信息進行高速處理的新紀元。此后至今的半個多世紀，計算機獲得了突飛猛進的發(fā)展，迄今為止，計算機技術(shù)的發(fā)展歷經(jīng)了四代；電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機。

1.2 計算機技術(shù)對社會各領(lǐng)域的影響

最開始計算機的問世其目的是為了計算導彈的彈道，20世紀50年代計算機的主要服務對象是軍事應用，包括導彈計算和軍事相關(guān)的空間的計算等，從20世紀60年代到80年代，很多大的政府部門和大的科研機構(gòu)，甚至一些比較有實力的公司也慢慢使用計算機來進行科學研究和事物管理，計算機技術(shù)開始應用于民用業(yè)。20世紀80年代以后，計算機應用獲得了飛速的進步，人們廣泛地利用計算機技術(shù)來處理和分析信息，特別是90年代后多媒體技術(shù)的異軍突起，隨之出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及管理信息系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)、人工智能與專家系統(tǒng)、自然語言分析與理解系統(tǒng)等信息處理和分析技術(shù)的發(fā)展。可以說，計算機技術(shù)已經(jīng)深入人們生活的各個領(lǐng)域，并對社會的發(fā)展、科技的進步、以及人們生活水平的提高產(chǎn)生了重要和深遠的影響。

2 計算機技術(shù)對現(xiàn)代體育發(fā)展的影響

隨著當代新技術(shù)革命的不斷深入，現(xiàn)代科學技術(shù)對體育的滲透日益廣泛，并已成為體育運動發(fā)展的強大推動力，尤其是以計算機技術(shù)為代表的各類高新技術(shù)在體育中的應用，已促使體育運動產(chǎn)生巨大的變化。

2.1 計算機技術(shù)的發(fā)展促進運動訓練水平的提高

運動員成績的提高同運動訓練水平的提高密切相關(guān)。為了在重大國際賽事和奧運會上取勝，世界體育強國都在力爭運用最新科技手段挖掘人體運動潛能，這就大大推動了運動訓練科學化的深入發(fā)展。運動訓練的全過程包括起始狀態(tài)診斷、建立訓練目標、制定訓練計劃、組織訓練實施、進行檢查評價和實現(xiàn)訓練目標等。在這些訓練過程中，許多環(huán)節(jié)可以通過計算機技術(shù)來解決。

2.1.1 計算機技術(shù)在運動技術(shù)動作解析中的應用

合理有效地完成技術(shù)動作，充分發(fā)揮運動員的機能水平，是在競技運動中取得好成績的關(guān)鍵因素。通過對運動員技術(shù)動作的分析，診斷引導其動作規(guī)范化、合理化、科學化，最大限度地發(fā)揮運動員的潛能已經(jīng)成為現(xiàn)代運動訓練中的核心問題。世界各國，尤其是各體育強國，在運動技術(shù)動作解析方面有很多有益的嘗試，如俄羅斯、德國、美國等國家在體操、跳水、跳高、投擲、棒球、雪上運動等項目中廣泛運用計算機動作解析系統(tǒng)，對運動員在完成單個或整套動作的各個技術(shù)環(huán)節(jié)進行全程的監(jiān)控。我國在這方面也有很多成功的嘗試，并且取得了比較好的訓練效果。如跳水運動中的計算機輔助訓練系統(tǒng)，舉重運動中的杠鈴技術(shù)分析系統(tǒng)，射擊運動中的射擊激光跟蹤系統(tǒng)，皮劃艇、賽艇和自行車運動中的智能化測功儀等等［2］。這些由計算機、200幀以上每秒的高速攝影機和高速傳感器等組合使用構(gòu)成的解析系統(tǒng)，將得到的動作圖像都會通過動作技術(shù)的量化分析與生物力學的相關(guān)分析等方法加以分析處理，獲得有價值的數(shù)據(jù)參數(shù)，在結(jié)合運動員實際情況的基礎(chǔ)上進行合理整合，給出改進技術(shù)動作的建議，最終達到了優(yōu)化技術(shù)動作，提高運動成績的目的。

2.1.2 計算機技術(shù)在訓練信息管理中的應用

高水平的運動訓練，要求運動員的訓練要有高度的針對性、準確的定量化和合理的訓練負荷等。現(xiàn)今，在競技水平比較高的國家，如美國、英國和澳大利亞等國家，使用計算機來制定訓練計劃并對相關(guān)的訓練和監(jiān)控信息進行計算機管理是相當普遍的。在訓練計劃的研究和制定過程中，運用計算機存儲數(shù)據(jù)資料并加以模擬分析，以修正訓練指導思想和訓練方式；在訓練實施的過程中，利用先進的計算機智能化功能，將計算機軟件和先進的錄像設(shè)備結(jié)合組成“可視數(shù)據(jù)庫”，為教練員訓練計劃的再次制定，訓練過程中的指揮和訓練后的總結(jié)提供幫助。同時運用計算機軟件編程和多媒體技術(shù)建立自動化的訓練信息管理和查詢系統(tǒng)，包括國內(nèi)外該項目的技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)和訓練方法以及優(yōu)秀運動員的最新情報信息，供教練員隨時查閱和參考，大大提高了訓練的針對性和可操作性。我國在訓練信息計算機管理方面仍處于起步階段，自行開發(fā)的訓練計劃計算機綜合管理系統(tǒng)先后在國家跳水隊、游泳隊以及體操隊進行了使用，取得了比較顯著的訓練效果，也得到了教練員和運動員的認可。但我國在該領(lǐng)域的研究和開發(fā)，仍存在很大的提升空間。

2.2 計算機技術(shù)的發(fā)展促進運動醫(yī)學技術(shù)和水平的提高

隨著現(xiàn)代體育技術(shù)的發(fā)展，運動員的競技水平越來越接近，發(fā)生運動創(chuàng)傷的情況也越來越多，涵蓋了運動創(chuàng)傷的預防、診斷、治療和康復等方面的運動醫(yī)學在近20年得到了突飛猛進的發(fā)展，作為一門交叉學科，運動醫(yī)學的發(fā)展也離不開相關(guān)學科的發(fā)展，如微創(chuàng)外科學、影像醫(yī)學、康復醫(yī)學和生物力學等，而計算機技術(shù)在這些相關(guān)學科中的廣泛應用無疑也促進整個運動醫(yī)學的發(fā)展和其技術(shù)水平的提高。

預防勝于治療，這個觀點已經(jīng)受到運動醫(yī)學界學者的一致認可，國外一些學者已經(jīng)開始運用計算機模擬和生物力學解析的方法對體操、棒球等項目的受傷部位和相關(guān)動作進行分析，有針對性的加以預防，以達到降低或避免運動創(chuàng)傷發(fā)生的目的。

運動創(chuàng)傷一旦發(fā)生，有效地診斷和治療成為解決問題的重點。自20世紀90年代以來，計算機技術(shù)廣泛應用于運動創(chuàng)傷的診斷領(lǐng)域，如磁共振成像（MRI）技術(shù)、計算機斷層掃描（CT）技術(shù)、超聲診斷及核素掃描技術(shù)等很大程度上提高了診斷的準確性，為運動創(chuàng)傷的治療奠定了前提和基礎(chǔ)。近幾年來，以關(guān)節(jié)鏡手術(shù)為代表的微創(chuàng)外科學技術(shù)，在運動創(chuàng)傷治療中也得到了普遍的應用，如膝關(guān)節(jié)半月板切除及縫合術(shù)、交叉韌帶損傷重建術(shù)、肩關(guān)節(jié)肩袖損傷修補術(shù)等等，計算機技術(shù)在其中模擬分析和輔助診療的作用也為這些手術(shù)的順利完成提供了良好的保障。

現(xiàn)代化運動創(chuàng)傷的治療手段和技術(shù)會使運動員的傷病得到及時的救治，但要使患者能盡快恢復到傷前的訓練水平，康復醫(yī)學的適時介入會達到事半功倍的效果。結(jié)合計算機技術(shù)加以改進的康復訓練新方法的應用，新型計算機全程監(jiān)控的康復儀器（如持續(xù)性被動活動儀、等速練習器等）和支具在功能恢復中的應用，利用計算機模擬和動作解析技術(shù)對康復程度進行適時的反饋和評價，康復機器人在康復訓練中的應用等等，所有這些計算機技術(shù)和康復醫(yī)學的有益結(jié)合都有效地縮短運動創(chuàng)傷的康復期，大大提高運動創(chuàng)傷后康復治療的效果。

2.3 計算機技術(shù)的發(fā)展提高體育執(zhí)法的客觀性

現(xiàn)代的體育競爭越來越激烈，已經(jīng)進入白熱化的程度，毫厘之差將決定名次的排序和獎牌的歸屬，因此，在比賽場上裁判工作成為人們關(guān)注的焦點。高科技手段的應用，特別是計算機技術(shù)的介入，使裁判員的執(zhí)法和所得出的比賽成績更加準確、客觀和真實。

以速度快慢來確定名次的體育比賽中，記時工作必須高度精確，從1964年以前，田徑比賽記時采用的是1/10 s制，到1964年東京奧運會首次采用精度達到1/100 s的電子計時裝置，再到1972年慕尼黑奧運會采用的精度達到1/1 000 s的電子計時器，計算機技術(shù)在不斷的深入發(fā)展，電子裝置和計算機已經(jīng)逐步代替了裁判員的手工記時和記分。從20世紀90年代開始，許多大型的體育賽事中，應用計算機網(wǎng)絡(luò)將電子計時器、光電測距儀和自動計分裝置等組合成為一個多功能的操作系統(tǒng)對比賽項目進行計時、測速和計分已經(jīng)非常普遍，如田徑賽場跑道旁的高速攝像機和激光測速儀的聯(lián)合應用，短跑起線上的高科技傳感顯示器，跳遠沙坑兩邊裝的自動“平坑器”和高精度傳感器，射擊靶子上安裝的聲波感應器，足球裁判和拳擊裁判使用的電子記錄器等等［2］，依靠這些儀器和裝置的幫助，可以使比賽的計時更精確、計分更方便、裁判員的判斷也更為準確。

所有這些高科技手段的介入相對減少了體育比賽中許多人為因素的干擾，創(chuàng)造了更為公平的競賽環(huán)境，樹立了裁判員的良好形象，也為運動員創(chuàng)造更優(yōu)秀的成績提供了可能。

2.4 計算機技術(shù)的發(fā)展推動體育傳播手段的現(xiàn)代化

以計算機技術(shù)為代表的高技術(shù)手段的應用不僅局限于賽場內(nèi)的一個方面，體育媒體的傳播手段也已經(jīng)成為高科技應用的展示窗，而歷屆奧運會的比賽場則成為展示窗中最為亮麗的一道風景。1984年洛杉磯奧運會首次采用大型的電子信息服務系統(tǒng)，完成了資料存儲、數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)囊幌盗羞^程，體育信息的傳播首次實現(xiàn)了信息化。1992年巴塞羅那奧運會的信息通訊系統(tǒng)已有了很大的進步，2 000臺計算機網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備分布在95個場館和工作地點，可以為媒體提供四種語言和多種方式的信息服務。而此前結(jié)束的高科技含量較高的2008年北京奧運會，比賽相關(guān)的文字和視頻資料在0.5 h之內(nèi)傳入互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)量巨大的奧運比賽的成績會在7 s內(nèi)在網(wǎng)上公布，存儲3億條信息和1萬多名運動員的簡歷以及全部比賽的賽程和成績的強大的“數(shù)據(jù)庫信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使有關(guān)奧運會的信息查詢、發(fā)送既快捷又方便，同時在奧運村的各個角落，運動員和教練員等可以隨時上網(wǎng)了解賽事情況和奧運相關(guān)信息的最新動態(tài)。

以計算機技術(shù)為核心的通訊技術(shù)的發(fā)展使各國的觀眾在第一時間了解體育賽事的情況成為可能。還以影響范圍最大，關(guān)注程度最高的奧運會為例，1936年的柏林奧運會只有不到15萬觀眾第一次通過閉路電視觀看奧運會的實況轉(zhuǎn)播。到1964年的東京奧運會，通訊衛(wèi)星首次運用于轉(zhuǎn)播奧運賽事的轉(zhuǎn)播，觀眾也擴大到1億人。1972年的德慕尼黑奧運會，四個通訊衛(wèi)星轉(zhuǎn)播站同時使用，全球已有十幾億的觀眾在關(guān)注著奧運會的賽事。到2012年的倫敦奧運會，世界各地共有30億觀眾通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)播收看奧運會比賽，還有9億人通過因特網(wǎng)收看和掌握奧運會的信息。

計算機技術(shù)以及多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在體育傳播手段中的廣泛應用，大大提高了體育信息的傳播速度和質(zhì)量，使世界各國的觀眾能更加迅速、及時地了解各項體育賽事，更加全面、形象地了解體育文化和詮釋體育內(nèi)涵，也更好的弘揚了體育精神。

3 在計算機技術(shù)的推動下，對現(xiàn)代體育發(fā)展的展望

3.1 計算機技術(shù)發(fā)展的展望

計算機技術(shù)的飛速發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，標志著人類社會已進入了信息化時代，而計算機技術(shù)的微型化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化和智能化的趨勢會更加明顯，計算機技術(shù)與人們的生活和生產(chǎn)的關(guān)系也將日益密切，最終會達到了無法被所替代的程度。高速寬帶智能化綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)，語言、文字識別與機器翻譯，多媒體應用技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)，模擬大腦活動而發(fā)展的計算機原理、新的計算方法和軟件等等將成為計算機技術(shù)發(fā)展的方向和未來研究的熱點領(lǐng)域。

3.2 計算機技術(shù)對現(xiàn)代體育發(fā)展影響的展望

以奧林匹克運動為代表的現(xiàn)代體育運動將會成為現(xiàn)代科技的一個巨大的實驗室，也是高科技產(chǎn)品的一個巨大的櫥窗和展臺，“科技體育”、“知識體育”的時代已經(jīng)到來。以計算機技術(shù)為中心的信息技術(shù)手段在體育中的應用，尤其是多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為體育事業(yè)的發(fā)展帶來了無限的前景。利用多媒體技術(shù)和智能化的計算機技術(shù)會使運動訓練更加合理化和科學化，使運動員盡可能減少來自傷病的不利影響，創(chuàng)造更好的運動成績，比賽賽場會更加公平，得到的比賽成績更加客觀。利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以使人們更快更好的了解各種體育信息和資詢，為體育信息、技術(shù)的廣泛交流和國際化創(chuàng)造良好的平臺。

3.3 計算機技術(shù)在2016年里約熱內(nèi)盧奧運會中應用的展望

細數(shù)歷屆奧運會，其實就是一部科技不斷發(fā)展的歷史。從1964年東京奧運會同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)播，1984年洛杉磯奧運會的“計算機奧運會”，到2000年悉尼奧運會的“因特網(wǎng)奧運會”，計算機技術(shù)的發(fā)展為奧運會插上了科技騰飛的翅膀［3］。2008年北京奧運會上，在“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”三大主題的指導下，計算機技術(shù)在各個奧運賽場中的應用更加廣泛，高技術(shù)含量的設(shè)施幾乎隨處可見。剛剛結(jié)束的2012年倫敦奧運會，在賽場內(nèi)外，人們會無時無刻不感受到以計算機技術(shù)為代表的高新技術(shù)所帶給我們的便利和快捷。展望2016年在巴西城市里約熱內(nèi)盧召開的奧運會，更加先進的超導計算機、分子計算機、光子計算機、量子計算機和生物計算機也許都會取得突破，完全用綠色環(huán)保材料制成的計算機很可能被用于里約熱內(nèi)盧的奧運會上。計算機智能化水平也會大大提高，智能機器人有可能取代裁判員的工作。發(fā)達的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不但會使奧運會的組織管理實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，而且隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們不會只守在電視機前觀看比賽，可以隨身攜帶的手提電腦或借助其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在任何時間、任何地點都可以自主欣賞精彩的奧運比賽。

4 小結(jié)

現(xiàn)代體育實際上是高科技的產(chǎn)物，而高科技在體育中的廣泛應用則是體育現(xiàn)代化的重要標志，以計算機技術(shù)為代表的高新技術(shù)手段在體育中的應用，將促使體育運動產(chǎn)生革命性的變化。可以預見，計算機技術(shù)的不斷進步必將會推動現(xiàn)代體育各方面更加迅速的發(fā)展。

［1］俞夢孫.關(guān)于我國醫(yī)學信息技術(shù)的發(fā)展［J］.中國生物醫(yī)學工程學報，2008，27（2）：161－163.

［2］陳志良.攀越巔峰——高科技與體育［M］.北京：科學普及出版社，2004.

［3］熊斗寅.網(wǎng)絡(luò)時代與體育［J］.體育與科學，2001，22（2）：1－7.

［4］Lees A.Technique analysis in sports：a critical review［J］.J Sports Sci.2002，20（10）：813－828.

［5］Chow JW and Knudson DV.Use of deterministic models in sports and exercise biomechanics research［J］.Sports Biomech，2011，10（3）：219－233.

［6］Yeadon MR，Kong PW，King MA.Parameter determination for a computer simulation model of a diver and a springboard［J］.J Appl Biomech，2006，22（3）：167－176.

［7］Wilson C，Yeadon MR.Evaluation of a torque－driven model of jumping for height［J］.J Appl Biomech，2006，22（4）：264－274.

［8］Gray S，Watts S，Debicki.D，et al.Comparison of kinematics in skilled and unskilled arms of the same recreational baseball players［J］.J Sports Sci.2006，24（11）：1183－1194.

［9］Virmavirta M，Isolehto J，Komi P，et al.Characteristics of the early flight phase in the Olympic ski jumping competition［J］.J Biomech.2005，38（11）：2157－2163.

［10］Pustovrh J，Cernohorski B，Jost B.Monitoring of cross－country skiers by means of an expert model of potential performance［J］.Coll Antropol.2006，30（4）：837－844.