STEM｜运动科技 如何帮助运动员突破极限？本港团队曾研发秘密武器！｜星岛教室

体育竞技的竞争越来越激烈，运动员追求的已不仅是传统力量与技巧的突破，更是一种以科学为基础、全方位的表现提升方式。过去数十年间，科技迅速发展，从日常训练到国际赛场，处处可见科技推动运动员突破极限的影响。对职业运动员而言，科技早已成为重要的训练工具，让运动表现不再是比并谁更努力，而是比并谁能更有效率、更精准地运用科学方法改善自身状态。

革新训练

科技首先彻底革新训练方式。在「体能训练」层面，穿戴式设备的普及让运动员能持续监测自身的身体状态。智慧手表与心率仪能即时测量心跳、血氧及运动强度，提醒运动员是否超负荷训练或训练不足。睡眠分析工具则能追踪深层睡眠比例与恢复程度，帮助运动员在密集训练中维持最佳状态。

智能纺织品不断取得突破，进一步将感测器直接织入布料，可量度体温、肌肉压力与汗液电解质水平，使教练能根据实时数据调整训练内容，让每次训练都更具针对性。相比于过去依靠感觉或经验的方式，科技化训练能提高效率，降低受伤风险。

在「技术训练」方面，高速摄影与动作捕捉技术，使运动员能从科学角度分析每一个动作。透过三维模型与逐格影像，运动员可明确看见自身动作的不足，并找出最佳改善方案。例如本地创科企业曾为香港剑击队及滑浪风帆队研发人工智能动作分析系统，利用多个感测器即时分析身体角度、速度与姿势，并在画面上直接显示错误位置与改进方向，使技术训练不再依赖口头指导，而是有科学数据作支撑，展示出香港在运动科技领域的创新能力及潜力。

提升战术

科技亦影响运动员的「战术准备」方式。大数据分析能整理对手的比赛纪录、得分模式及弱点，让教练在制订策略时不再依靠感觉，而是依照数据推算。虚拟实境（VR）与扩增实境（AR）更让运动员能在模拟环境中进行训练，比如足球门将透过虚拟实境模拟高速射门，滑雪选手可提前熟悉赛道曲线与坡度。

影像分析技术在游泳与田径领域尤为重要，水下摄影能观察划水轨迹，田径影像系统可分析起跑技术与步频节奏，使技术调整更具体、更准确。这些科技工具令策略训练更精准，也提升运动员在比赛时的应变能力与稳定度。

改良装备

除了训练与策略，科技在运动装备上的革新更是直接影响比赛成绩。材料科学进一步让运动服饰更轻、更透气、更具支撑功能，压缩衣则可减少肌肉震动、改善血流、延缓疲劳，使运动员在长时间比赛中保持稳定表现。最具代表性的例子之一便是香港研发的「破风战衣」。这套湖水绿单车战衣由香港体育学院与香港科技大学于2019年共同研发，并获得创新科技署及企业资助。研发团队透过风洞测试及数值模拟研究气流受力，再根据运动员体形及骑姿，调整布料纹理、缝线方向与配件位置，以达到最大限度的减阻效果。单车队在东京奥运中使用后获得佳绩，亦证明香港研发能力可与国际接轨。

另一例子是「非对称剑击鞋」，由香港纺织及成衣研发中心与体院合作推出。剑击运动的左右脚功能完全不同：前脚用于冲刺、伸攻，后脚负责支撑与推力，因此传统鞋款难以同时满足两种动作需求。研发团队根据剑击特性调整左右鞋底结构，采用不同材质与防滑纹路，并加强鞋侧支撑，使横移及后退更加稳定，减少扭伤风险。这种针对性设计让香港剑击运动员在步法速度与精准度上有明显提升。

除此之外，本地团队亦为划艇队研发保暖运动服，让运动员在寒冷环境下仍能维持最佳肌力输出，并协助他们在2014年亚运取得佳绩。

运动复康

科技在运动复康方面的贡献同样不可忽视。「基因检测」近年成为运动科学的重要议题，虽然基因并非决定一切，但确与爆发力、耐力、恢复速度及营养吸收能力有着密切关系。教练可根据运动员的基因特质调整训练方式，例如耐力基因较强者可加强长距离训练，而恢复较慢者则须增加休息时间。基因资讯令训练与复康更加个性化，亦降低因训练过量而受伤的风险。

在香港，科技应用于运动复康尤为显著。体院使用「三维动作分析系统」协助运动员找出技术弱点与受伤原因。例如跑手落地时膝盖内扣会增加膝关节压力，三维分析可清楚显示动作问题，并据此调整力量训练与步伐模式，使复康更精准。此外，「力量平台」及「压力板」能测量跳跃与落地受力，羽毛球、篮球等项目运动员常利用此系统检查双腿受力是否均衡，以减少复发机会。体院亦使用电刺激、冷冻治疗、高能量激光治疗等技术。游泳运动员利用冷冻治疗减少炎症；短跑选手透过电刺激维持肌肉活性；单车与剑击运动员以激光治疗加强深层血液循环，加快修复速度。香港本地创科公司亦开发AI动作分析复康系统，可实时监测关节角度和动作稳定性，并向本地代表队展示其应用潜力。

然而，科技亦引起公平性的讨论。若部分国家或队伍能使用更先进的设备，竞赛结果是否仍然公平？科技辅助与不公平优势的界线应如何划分？因此国际体育组织开始制订更严格的器材规范，以确保竞赛精神仍以运动员能力为主。

展望未来，科技与体育的融合将越发紧密。人工智能或能更精准预测受伤风险；微型感测器可能无缝融入衣料，自动记录所有身体数据；虚拟与现实结合的训练方式亦更普及。科技协助运动员追求更佳成绩，也让普罗大众能以更安全、高效的方式参与运动。理解科技背后的原理，既可提升运动表现，亦可窥见人类突破极限的无限可能。

小思考，大智慧

1. 科技如何协助运动员在技术训练上提升表现？
2. 试列举文中提及其中两项由香港研发的运动科技装备。

参考答案

1. 科技透过高速摄影和动作捕捉，把动作转化为数据，协助分析姿势与技术。例如香港为剑击队研发的AI动作分析系统，可即时监测身体角度并提供改善建议。
2. 「破风战衣」及「非对称剑击鞋」。「破风战衣」是透过风洞测试及数值模拟减低风阻，提升单车手速度；而「非对称剑击鞋」则针对左右脚不同功能设计鞋底与支撑，使步法更稳定敏捷，减少受伤。

本栏逢周四刊登，由教育评议会邀请资深中小学老师、校长及大学讲师撰稿，旨在为学生提供多元化的STEAM学习材料，引发学生探求知识的兴趣，将学习融入生活，培养学生的世界观、敏锐的触觉、积极学习的态度。

文：九龙真光中学STEM统筹主任林震东

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