撰文／林玉圓
1916 年，瑞士打造出全球首支精度達百分之一秒的機械碼錶，從此引發運動界劇變，競技賽事得以被更精確地測量，讓運動員追求更好的表現。接下來的一百年，科技不斷改變運動的形式乃至本質，而「運動科學」（Sports Science）也成為專業學科，透過生物運動力學、生物化學、心理學等理論和實作，針對運動員的呼吸、心跳、肌耐力、含氧量、甚至心理因素等進行綜合分析。
時至今日，物聯網及大數據的發展，又掀起了新一波運動科學革命。最知名的例子就是好萊塢電影「魔球」（Moneyball）描繪的美國職棒史上最傳奇球隊－奧克蘭運動家隊的精彩故事。球團總經理賓恩（Billy Beane）顛覆球探個人經驗以及直覺來遴選球員的方式，大膽進用數據分析專家，藉由非傳統數據如上壘率而非打擊率來選將，組成一支不被看好的球隊，卻締造 20 連勝，一舉打破美國聯盟百年紀錄，闖入美聯西區冠軍。其科學化的數據分析方式，引起所有職棒球隊爭相仿效，成為美國職業球團不可或缺的工具。
輔助訓練 新式運動科技備出
2002 年，奧克蘭運動家隊以數據分析締造 20 連勝紀錄；20 年後的今天，運動科技一日千里，不僅更貼身，還上了雲端，更精準、更精準，尤其針對運動員的訓練，有了許多重大突破，其中最具代表性的技術包括虛擬實境（VR）、穿戴裝置、數據分析，而修復運動傷害、以及運動員心理、生理層面的照顧，也都有科技參與其中，科技對運動的加值可以說愈來愈全面。
VR：美國國家美式足球聯盟（NFL）已有多支隊伍將 VR 融入訓練中，目的是強化球員的臨場反應。舉例來說，四分衛必須快速分析現場賽況、即時做出最佳判斷；但這樣的養成，必須歷經數千小時的實戰經驗，這種訓練方式固然扎實有效，卻有其風險。因為四分衛每一次進行攻方發球時，即便只是訓練而非比賽，都有被碰撞受傷的風險。有了 VR 頭戴裝置，再也不必擔心運動傷害，可以反覆模擬演練來加強臨場反應。
此外，VR 裝置不受場地及人員限制，能夠隨時隨地進行，更不需要召集全員集合來到球場，且一、二、三線球員都有同等受訓機會，更有效挖掘潛力球員。
職業賽事允許穿戴裝置上場
穿戴裝置：不論是奧運或職業競賽，為防止舞弊，向來不允許穿戴裝置上身；但在 2016 年，美國職棒大聯盟（MLB）核准了兩項穿戴裝置可在比賽進行中使用，是體壇一大躍進，也反映出職業運動對科技的高度依賴：一是智慧袖套 Motus Baseball，用來測量手臂及手肘壓力、投手擊球範圍；一是生理指標監測器 Zephyr Bioharness，檢測運動員的心率、呼吸、姿勢、加速度等。MLB 指出，核准的主要理由，是為了讓運動員獲得更多資訊，利於平時訓練。
穿戴裝置在國際賽事的運用，於 F1 一級方程式競賽又更進一步。2018 年，F1 主辦單位宣布將強制要求車手必須穿戴脈博血氧監測手套，這款手套內建僅 3mm 厚度的感測器，競賽全程可取得車手的生理資訊，透過藍芽技術，傳輸範圍達 500 公尺。F1 表示，此項新規主要基於安全及醫療考量，過去往往在嚴重事故發生後，才能取得車手的生理跡象，導致無法立刻救援；若能及早取得資訊，賽道上待命的醫療團隊就能在抵達現場前做好準備。
穿戴裝置也從頂尖職業運動員的訓練，普及到一般大眾，例如 Garmin、Fibit、Polar、Apple watch 等耳熟能詳的品牌，在登山、自行車、跑步等休閒活動被廣泛運用。英國超級足球聯盟在疫情高峰，球場關閉的期間，便透過這類裝置來監控球員的遠端訓練。
一般來說，穿戴裝置的構造多為微機電系統，結合各式感測器將運動員的生理跡象加以量化，從最基本的心跳、力道、游泳的划手頻率、馬拉松的踏步頻率，到最新最先進的數據如協調率（頻率分析）等等，提供教練和選手更完整的資訊，做為精進的參考。
數據分析提升個人及團隊表現
數據分析：穿戴裝置收集到的數據量十分龐大，必須進行篩選及分析，才能轉化為可靠精準的資訊，其中牽涉的演算法及解讀角度就十分重要。舉例來說，感測裝置可取得游泳選手在競賽全程的平均划手頻率，但其意義不大；若能了解賽事的前中後段，選手划手頻率在何時出現變化、其變化曲線如何，則對精進表現更有幫助。
目前由感測裝置收集到的數據，用途可分為幾大類，一是傳送到雲端分析後即時反饋至平板或筆電，讓運動員在單次訓練的當下，立即了解體能狀況；二是可針對多次不同訓練階段進行數據的比較分析，觀察競賽技巧是否出現變化；三是監測是否出現疲勞或受傷跡象，已有職業運動隊伍在制服內建 RFID 裝置，一旦運動員過度使用肌肉瀕臨受傷時，會立刻發出警告訊號。
數據分析的普及，也催生了許多創新服務，美國的西雅圖運動科學公司（Seattle Sport Sciences）就是針對職業運動及運動醫學提供各種計量分析。該公司運用機器學習的模式認知來改造訓練方式，去年為西班牙職業足球隊 Malaga 建立數據收集系統，在球場內建置 20 部攝影機，提供 4K 超高解析影像，用來評估球員的技巧和一致性，例如傳球和接球的頻率、整體攻防的架構，甚至還能分析足球的轉速及旋轉角度。這類科技不止用來提升運動員技巧，在球隊進用或釋出球員時也可提供具體的數據來佐證。
科技協助運動傷害修復
運動傷害復原：拜科技所賜，運動傷害的處理也有了極大進展，讓復原時間顯著縮短。舉例來說，復健療程通常包含肌肉訓練，以利恢復原本強度；如今透過穿戴裝置，能夠提供肌肉表現的數據，醫生再依據這些數據，調整復健療程，發揮最大的治療效果。具體的療法例如冷凍復健，雖然此療法已存在幾 10 年之久，但近幾年出現重大進展。受傷的運動員不必再泡在冰水中，只要在治療艙內待上幾分鐘，將身體曝露在液態氮蒸氣之下；治療艙可創造華氏零下 256 度的環境，面對極度低溫時，人體自動進入保護模式，血液流向核心來維持體溫，過程中可改善血液循環，讓賀爾蒙及健康細胞有機會滲透入肌肉當中。
此外，加壓療法在職業運動也很常見，它藉由袖套或背心內的加壓裝置，模擬按摩手法；使用者穿上後，自動充氣符合體型，再漸次加強壓力，促進淋巴液進入肌肉，加速復原。
腦部刺激及醣體補充
其他應用領域：職業運動的勝負，心理因素往往是成敗關鍵，因此替選手做好精神上的準備成為運動科技專注的領域之一。新創公司 Halo Neuroscience 開發出一款智慧頭帶，能夠傳送震波來刺激大腦額葉的運動皮層，提升協調性及專注力，該公司宣稱在運動或訓練前戴上 20 分鐘，即可發揮效果。
營養學也是運動員極為重視的項目。科學研究顯示，若身體內的酮體增加，相較攝取碳水化合物所產生的葡萄糖，更有助於快速產生能量並燃燒更多脂肪。美國國防部、牛津大學及美國國家衛生院（National Institutes of Health）合作開發出含有酮體的創新運動飲料，可提高血中含酮量，強化體能及認知表現，已申請專利並經過運動員及軍方戰術人員實測。
疫情帶來運動的「數位躍進」
新冠肺炎疫情顛覆了運動生態，也加速運動科技的普及；社交距離及運動場館關閉導致團體運動及室內運動式微，但戶外個人運動及居家健身的需求卻大大增加，也帶動 GPS 導航結合生物感測的穿戴裝置大受歡迎、硬體健身設備結合線上教練服務蔚為風潮。
顧問公司麥肯錫在 2021 年運動產業報告中指出未來的八大發展趨勢，其中很重要的一項便是「數位躍進」（Digital Leap），也就是數位健身及運動社群將漸成主流，它雖然無法全面取代傳統運動方式，但將以「共生」方式來輔助傳統運動，形成遠端連繫的虛擬社群。隨著疫情漸趨止穩，無論在專業運動或是運動休閒領域，運動結合科技將成為回不去的新常態，幫助人類跑得更快、更遠、更健康。
轉載自《工業技術與資訊》月刊第 356 期 2021 年 10 月號，未經授權不得轉載。
