STEM｜運動科技 如何幫助運動員突破極限？本港團隊曾研發秘密武器！｜星島教室

體育競技的競爭越來越激烈，運動員追求的已不僅是傳統力量與技巧的突破，更是一種以科學為基礎、全方位的表現提升方式。過去數十年間，科技迅速發展，從日常訓練到國際賽場，處處可見科技推動運動員突破極限的影響。對職業運動員而言，科技早已成為重要的訓練工具，讓運動表現不再是比併誰更努力，而是比併誰能更有效率、更精準地運用科學方法改善自身狀態。

革新訓練

科技首先徹底革新訓練方式。在「體能訓練」層面，穿戴式設備的普及讓運動員能持續監測自身的身體狀態。智慧手錶與心率儀能即時測量心跳、血氧及運動強度，提醒運動員是否超負荷訓練或訓練不足。睡眠分析工具則能追蹤深層睡眠比例與恢復程度，幫助運動員在密集訓練中維持最佳狀態。

智能紡織品不斷取得突破，進一步將感測器直接織入布料，可量度體溫、肌肉壓力與汗液電解質水平，使教練能根據實時數據調整訓練內容，讓每次訓練都更具針對性。相比於過去依靠感覺或經驗的方式，科技化訓練能提高效率，降低受傷風險。

在「技術訓練」方面，高速攝影與動作捕捉技術，使運動員能從科學角度分析每一個動作。透過三維模型與逐格影像，運動員可明確看見自身動作的不足，並找出最佳改善方案。例如本地創科企業曾為香港劍擊隊及滑浪風帆隊研發人工智能動作分析系統，利用多個感測器即時分析身體角度、速度與姿勢，並在畫面上直接顯示錯誤位置與改進方向，使技術訓練不再依賴口頭指導，而是有科學數據作支撐，展示出香港在運動科技領域的創新能力及潛力。

提升戰術

科技亦影響運動員的「戰術準備」方式。大數據分析能整理對手的比賽紀錄、得分模式及弱點，讓教練在制訂策略時不再依靠感覺，而是依照數據推算。虛擬實境（VR）與擴增實境（AR）更讓運動員能在模擬環境中進行訓練，比如足球門將透過虛擬實境模擬高速射門，滑雪選手可提前熟悉賽道曲線與坡度。

影像分析技術在游泳與田徑領域尤為重要，水下攝影能觀察划水軌跡，田徑影像系統可分析起跑技術與步頻節奏，使技術調整更具體、更準確。這些科技工具令策略訓練更精準，也提升運動員在比賽時的應變能力與穩定度。

改良裝備

除了訓練與策略，科技在運動裝備上的革新更是直接影響比賽成績。材料科學進一步讓運動服飾更輕、更透氣、更具支撐功能，壓縮衣則可減少肌肉震動、改善血流、延緩疲勞，使運動員在長時間比賽中保持穩定表現。最具代表性的例子之一便是香港研發的「破風戰衣」。這套湖水綠單車戰衣由香港體育學院與香港科技大學於2019年共同研發，並獲得創新科技署及企業資助。研發團隊透過風洞測試及數值模擬研究氣流受力，再根據運動員體形及騎姿，調整布料紋理、縫線方向與配件位置，以達到最大限度的減阻效果。單車隊在東京奧運中使用後獲得佳績，亦證明香港研發能力可與國際接軌。

另一例子是「非對稱劍擊鞋」，由香港紡織及成衣研發中心與體院合作推出。劍擊運動的左右腳功能完全不同：前腳用於衝刺、伸攻，後腳負責支撐與推力，因此傳統鞋款難以同時滿足兩種動作需求。研發團隊根據劍擊特性調整左右鞋底結構，採用不同材質與防滑紋路，並加強鞋側支撐，使橫移及後退更加穩定，減少扭傷風險。這種針對性設計讓香港劍擊運動員在步法速度與精準度上有明顯提升。

除此之外，本地團隊亦為划艇隊研發保暖運動服，讓運動員在寒冷環境下仍能維持最佳肌力輸出，並協助他們在2014年亞運取得佳績。

運動復康

科技在運動復康方面的貢獻同樣不可忽視。「基因檢測」近年成為運動科學的重要議題，雖然基因並非決定一切，但確與爆發力、耐力、恢復速度及營養吸收能力有着密切關係。教練可根據運動員的基因特質調整訓練方式，例如耐力基因較強者可加強長距離訓練，而恢復較慢者則須增加休息時間。基因資訊令訓練與復康更加個性化，亦降低因訓練過量而受傷的風險。

在香港，科技應用於運動復康尤為顯著。體院使用「三維動作分析系統」協助運動員找出技術弱點與受傷原因。例如跑手落地時膝蓋內扣會增加膝關節壓力，三維分析可清楚顯示動作問題，並據此調整力量訓練與步伐模式，使復康更精準。此外，「力量平台」及「壓力板」能測量跳躍與落地受力，羽毛球、籃球等項目運動員常利用此系統檢查雙腿受力是否均衡，以減少復發機會。體院亦使用電刺激、冷凍治療、高能量激光治療等技術。游泳運動員利用冷凍治療減少炎症；短跑選手透過電刺激維持肌肉活性；單車與劍擊運動員以激光治療加強深層血液循環，加快修復速度。香港本地創科公司亦開發AI動作分析復康系統，可實時監測關節角度和動作穩定性，並向本地代表隊展示其應用潛力。

然而，科技亦引起公平性的討論。若部分國家或隊伍能使用更先進的設備，競賽結果是否仍然公平？科技輔助與不公平優勢的界線應如何劃分？因此國際體育組織開始制訂更嚴格的器材規範，以確保競賽精神仍以運動員能力為主。

展望未來，科技與體育的融合將越發緊密。人工智能或能更精準預測受傷風險；微型感測器可能無縫融入衣料，自動記錄所有身體數據；虛擬與現實結合的訓練方式亦更普及。科技協助運動員追求更佳成績，也讓普羅大眾能以更安全、高效的方式參與運動。理解科技背後的原理，既可提升運動表現，亦可窺見人類突破極限的無限可能。

小思考，大智慧

1. 科技如何協助運動員在技術訓練上提升表現？
2. 試列舉文中提及其中兩項由香港研發的運動科技裝備。

參考答案

1. 科技透過高速攝影和動作捕捉，把動作轉化為數據，協助分析姿勢與技術。例如香港為劍擊隊研發的AI動作分析系統，可即時監測身體角度並提供改善建議。
2. 「破風戰衣」及「非對稱劍擊鞋」。「破風戰衣」是透過風洞測試及數值模擬減低風阻，提升單車手速度；而「非對稱劍擊鞋」則針對左右腳不同功能設計鞋底與支撐，使步法更穩定敏捷，減少受傷。

本欄逢周四刊登，由教育評議會邀請資深中小學老師、校長及大學講師撰稿，旨在為學生提供多元化的STEAM學習材料，引發學生探求知識的興趣，將學習融入生活，培養學生的世界觀、敏銳的觸覺、積極學習的態度。

文：九龍真光中學STEM統籌主任林震東

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