塑造更好的奥运队员

[跨栏运动员洛洛·琼斯为2012年路易斯安那州巴吞鲁日奥运会做准备

路易斯安那州首府巴吞鲁日炎热潮湿的天气里，罗罗·琼斯凝视着从天空飘来的雨云。路易斯安那州立大学雷声隆隆，琼斯在那里为他的第二枚奥运金牌进行训练。在2008年北京奥运会上，她是最有希望赢得100米栏金牌的人，但在决赛中，她只踢了一个栏，仅名列第七。前几年的训练因为一个错误而失败了。今年夏天的伦敦奥运会可能是她最后的机会。

她的赞助商红牛公司为她配备了22名科学家和技术人员。这是她在队里的第七次训练。今天，他们在跑道上部署了40个动作捕捉摄像机。与此同时，还有一个名为“视跳”的系统一直监控着她，记录下琼斯的每一步、每一步以及与橡胶地面接触的地点和时间。此外，部署在跑道旁的同步高速幻影伸缩摄像机将以每秒1500帧的频率记录整个过程。琼斯在热身时，团队正在校准设备。

随着体育运动的发展，跨栏越来越技术化。当跨越33英寸跨栏时，运动员的平跑速度必须与他的身体姿势和技术保持平衡。如果你跑得太快，冲向酒吧时不注意你的姿势，你会发现你过马路时离酒吧太近了，你会碰到酒吧，就像琼斯在2008年那样。琼斯和她的教练丹尼斯·谢弗一直想更深入地了解她如何跑步，以及她应该如何调整自己的技能以在竞争中获得优势。

琼斯热身完毕后，天气转晴了。然而，拍摄这一动作的部分被取消了，因为精致的摄像机被移到了帐篷下并受到保护。红牛的卓越总监、前美国滑雪队运动科学总监安迪·沃什说，“在这样的天气里，没有人比我们更愚蠢去做动作捕捉。”幸运的是，幻影摄像设备不怕下雨。琼斯进行了一组五次试跑，并积极优雅地越过栏杆。这部高清电影很美，包含了许多肉眼看不到的跨栏细节。

[图片来源:维基]

琼斯和教练聚集在科学家周围观看视频，看每一个障碍后前脚踩在地上的速度有多快。“我们发现我没有很快安定下来，”琼斯说。“我试图在每一个障碍中更快地安定下来。也许我每走一步都会更快地安定下来。这样，我可以在跨越十个障碍的过程中节省很多。当胜利或失败在几秒钟之间时，这是一个巨大的提升。”

项目工程师理查德·柯比列出了其他一些发现。他们发现琼斯经常在第四次或第五次试跑中跑得最快，所以教练延长了她赛前的热身时间。他们还发现，她的左半边身体不如右半边身体强壮，这导致她的身体在跑步时轻微抖动并减慢速度，所以琼斯现在正在加强她的左半边身体。此外，他们还发现，有时当她着陆时，她的重心会落在前脚后面，这就像短跑运动员踩下急刹车一样。

如果我们做普通的视频分析，我们很难发现这些问题。Shaver和Jones可能在没有意识到的情况下继续他们的训练。“你不知道很多事情，因为你不能测量，”西尔比说。“获得这样的数据可以促使你提出一些有意义的问题。”

科学成就完美

对于顶尖运动员来说，传统的训练方法已经不够了。要从优秀运动员变成世界上最好的运动员，现在的关键是在细节上做到完美，即使只增加1%。因此，除了依靠教练和队友，运动员还需要与生物力学专家、生理学家、心理学家、营养学家、力量教练、恢复专家和统计分析师合作。他们不仅像布鲁斯·詹纳(Bruce Jenner)那样吃谷类食品，而且在练习前还要喝更多的甜菜汁，因为他们团队中的营养学家认为，其中所含的硝酸盐可以提高有氧运动能力2个百分点。他们不仅在疲劳的肌肉上摩擦本盖，还进行精心的水疗，以减少肌肉损伤和16%的疼痛。除了一小时一小时的训练之外，在获得生理学家的批准后，他们有时会进行高密度的有针对性的训练，这种训练只需四分钟就能取得良好的效果。

简而言之，科学已经成为运动员创造新成绩愿望的一个组成部分。你将在今年夏天的伦敦奥运会上看到结果，届时运动员将展示近乎完美的短跑、游泳和撑杆跳。创造现代人类需要数百万年的进化。在过去的一个世纪里，教练通过直觉和纪律大大提高了运动员的成绩。现在，科学家已经采取了最后一击来帮助运动员接近完美。

1896年4月10日下午，来自五个国家的17名男子正在为第一次奥林匹克马拉松赛做准备。医生警告说，这种比赛极其危险，事实是只有八名选手成功地完成了全程——一位名叫斯皮里东·路易斯的希腊马夫以2分58秒50赢得了比赛。在有112年历史的北京奥运会上，肯尼亚的塞缪尔·万吉鲁在闷热的天气中于2:06:32赢得了比赛。仅仅一个世纪后，万吉鲁跑了比路易斯多2公里，并且跑完了29%的速度。

这是一个巨大的变化。毕竟，人类作为一个现存的物种代表着我们。一些高级化学家确实相信，正是我们长期奔跑的能力确保了人类的生存——这种能力使我们能够以如此简单的方式狩猎，以至于将猎物追逐到筋疲力尽。我们通过出汗而不是喘气来保持体温。跑步时，我们的腿可以像弹簧一样储存能量，甚至是臀部的大小。所有这些都可以被视为一种适应，以确保我们的有效运行。

在大多数*比赛中，你可以在几乎每项运动中看到我们体能的类似进步。以游泳为例，男子100米*泳记录比1905年高29%，而男子射击世界记录比1909年高49%。对妇女来说，进步更大，一些项目的记录增加了100%以上。

然而，在经历了一个世纪的巨大成就后，在过去的20年里，这一增长速度已经大大放缓。从1905年到1988年，男子100米*泳记录平均每年下降0.32个百分点。自1988年以来的24年中，这一记录每年仅下降0.13个百分点。在其他运动中，你可以看到同样的趋势。曲线正在慢慢变平。事实上，研究表明，目前一些径赛项目的世界纪录正在接近绝对极限，我们可能只能再提高一至两个百分点。

为什么会这样？在整个20世纪，我们学习了生理学、训练学和营养学的基础科学。体育也从一个业余娱乐行业变成了一个全球价值数千亿美元的行业，参加比赛的运动员人数也增加了数百万。从更结实、更轻便的跑鞋到能减少阻力的泳衣，新设备的性能有了很大提高。我们对营养的理解促进了饮料和材料的发展，以确保运动员在比赛中有足够的能量。力量和调整项目意味着更少的受伤和更多的训练时间。在过去的100年里，我们培养的运动员和他们取得的运动成绩是四代人难以想象的。

21世纪的挑战非常不同。此时，所有可以轻松实现的促销都已完成。获胜只是几英寸的事，帮助运动员获胜的工具不再是在体育馆，而是在实验室。许多运动开始越来越像赛车了。决定胜负的不仅是驾驶技能，还有技能。

正如体育科学家朱塞佩·里皮(Giuseppe Lippi)在对世界纪录的分析中所写的那样，未来“运动员的表现将越来越不取决于运动员的内在体质，而是越来越取决于科技进步”。忘记雇佣最好的运动员。如果你想建立最好的运动队，是时候雇佣最好的博士生了。

你可以在澳大利亚首都坎京附近的一个大校园里找到许多这样的医生。这个校园就像未来的大学，只有超级健康的年轻人。这是澳大利亚体育协会，它是整合科学和体育人才的全球领导者。

人工智能诞生于失败之中:在1976年蒙特利尔夏季奥运会上，澳大利亚人只获得了一枚银牌和四枚铜牌。同样糟糕的是，它的小邻居新西兰获得了两枚金牌。当时的澳大利亚总理参观奥运村时，遭到了嘘声。澳大利亚运动员觉得他们没有足够的支持。

如果这发生在美国，每个人都会耸耸肩，但在澳大利亚，这成了一个全国性的丑闻。体育，尤其是国际比赛，长期以来一直是澳大利亚人自我形象的重要组成部分。澳大利亚曾经是英国的流放地。当国家逐渐发展时，新出生的当地人把体育作为塑造自我认同的一种手段。“体育，尤其是奥运会，也是我们在国际舞台上展示自己的少数机会之一，”研究澳大利亚体育的历史学家戴维·纳德尔(David Nadel)在接受报纸采访时说。

为了促进该国的体育赛事，*决定创建一所大学，部分基于东欧集团的体育工厂。冷战期间，苏联和其他华沙条约签署国将体育竞赛视为展示共产主义生活方式优越性的机会。几乎每个孩子都要在很小的时候接受测试，那些有特殊潜力的孩子会被送到学校接受全年的培训。(不幸的是，这些运动员都穿着兴奋剂，有时他们甚至不知道。这些活动由**资助和密切监督。

AIS希望吸收苏联学院的强化训练和成功经验，避免走得太远。想法很简单:雇佣最好的教练，聚集最好的运动员进行一年不间断的训练，希望最终能奏效。

效果真的很好。澳大利亚在1988年赢得了14枚金牌，在1992年赢得了27枚。然后，在1993年，BOCOG宣布2000年奥运会将在悉尼举行。像许多主办国一样，澳大利亚认为有一个出色的表现是非常重要的，体育经费也增加了很多。

当人工智能最初建立时，科学部门只是一个小部门。然而，在澳大利亚积极筹备2000年奥运会的过程中，近2000万美元被投入到科学研究中，科学部门成为一个大部门。不再有必要对运动员做一些研究。科学家现在可以进行大规模的研究项目。这对整个澳大利亚体育产生了巨大的影响。

人工智能研究人员正试图找到新的方法来提高每个澳大利亚运动员的成绩。他们进行了研究，并强调高海拔训练有利于从事有氧运动的运动员。他们研究运动后身体恢复的技术，包括从收缩服装到水疗的各种技术。体育研究所的科学家还开发了一种早期跟踪设备，名为Minnimax，可以在比赛中进行实时运动分析。他们带头建立项目来研究运动员的潜力，甚至发现更适合他们能力的运动。在2000年悉尼奥运会之前，他们开发了一种血液检测方法来检测禁用药物促红细胞生成素，希望一个公平的竞争环境能让澳大利亚运动员受益。

结局太棒了。在悉尼奥运会上，澳大利亚赢得了58枚奖牌，在所有国家中排名第三。如果我们计算一个国家获得的奖牌数量，这个结果甚至更令人吃惊。澳大利亚人口刚刚超过1900万，这意味着32.8万公民获得了一枚奖牌。中国在2000年也赢得了58枚奖牌，但是花了2170万人赢得了一枚奖牌。澳大利亚游泳协会水上运动训练和研究部主任布鲁斯·梅森说:“在澳大利亚，每一名游泳运动员就有3名在美国，10名在中国。”。"我们用技术来弥补这一不足."

他们还使用技术来改进培训过程。1993年，安德斯和他的同事发表了一篇题为“有意识的训练在获得专家表现中的作用”的文章。本文的理论认为，要真正擅长任何技能，你需要投入10，000小时的集中训练。然而，人工智能研究人员缩短了这个过程。他们专门研究最有可能带来变化的特定项目，帮助运动员以更快的速度达到世界级水平。正是这种训练帮助短跑运动员和救生员在冬季奥运会中占据一席之地。

当雪橇被重新引入奥运会时，澳大利亚人遇到了麻烦。这个国家只有一名女子雪橇运动员，而且没有滑冰跑道。然而，人工智能的研究团队接受了挑战:他们能在有限的几个月内用科学发展出世界级的竞争者吗？

他们认为最终获胜的关键不在于溜冰者本身，甚至不在于骑手的技巧。在前30米，谁在跳上冰橇之前把它推得更快，谁就会得到更好的结果。因此，研究人员建立了一个全国性的测试项目来寻找从30米短跑中退役的女性。他们还评估候选人，看他们如何回应反馈和指导。最后，他们挑选并组建了一个10人的团队，包括短跑运动员、一名滑水运动员和几名冲浪救生员(优秀的冲浪救生员能在沙滩上跑得非常快)。

他们为这些运动员配备了最好的教练、设备和运动科学。每一次训练和比赛都被详细分析和剖析。教练会看看是否有提高起跑和操作技能的空间。特殊的力量和训练项目也是针对这项运动的需要，特别是爆发力和短距离速度。

该赛事获得了成功:一名女子运动员在经过18个月的训练后获得了奥运会参赛资格，此前她从未见过滑冰运动员。令人惊讶的是，在获得这个资格之前，她只训练了220次。(典型的美国速滑运动员在奥运会前必须训练2000多次。)

虽然世界趋势在澳大利亚取得了成功，但世界范围内对体育科学的投资也在显著增加。在伦敦奥运会前夕，英国每年在自己的高性能运动——英国体育上花费1.6亿元。加拿大的“拥有领奖台”项目为2010年温哥华奥运会花费了1亿英镑。卡塔尔在多哈建立了一所Aspire体育精英学院，雇佣了几名人工智能人员来帮助他们开发该项目。就中国而言，它一直坚持国家制度，在全国3000所体育学校注册了36万名学生。

然而，至少有一个主要国家还没有遵循AIS的集中运动训练模式:美国。*对研究和培训的投资很少，几乎所有美国奥委会、USOC的资金都来自企业赞助和个人捐赠。然而，美国奥委会仍希望花钱模仿AIS培训模式的最佳部分。“人工智能是你想要的最好的运动系统之一，”USOC高性能总监彼得·文特说。"他们是世界上所有国家都应该学习的榜样。"

[在澳大利亚堪培拉郊外的维基设施里，一组科学家分析了游泳者的表现——从速度到排水量。

雷塞尔·琼斯似乎不需要任何人来教她游泳。她还代表澳大利亚参加了2000年悉尼奥运会，当时她15岁，意外地获得了100米蛙泳银牌。在接下来的两届奥运会上，她赢得了7枚奖牌，包括3枚金牌，14枚世界锦标赛奖牌。许多人认为她是历史上最伟大的蛙泳运动员。

然而，现在26岁的她正准备完成一项创新:参加她连续第四届奥运会，没有一名奥运游泳运动员做到这一点。这一次，为了获得集中游泳课程，她回到了人工智能。该组织拥有价值1700万英镑的水上运动设施，在水上、水上和水下安装了30台摄像机，还有一台可以随运动员移动的机械摄像机，用来记录他们的蛙泳数据。其中一名游泳者配备了测力板和运动传感器。一根扭曲的数据电缆通过一张湿桌子连接到一台带有巨大液晶显示屏的电脑上，随时监控游泳过程。

琼斯走上游泳平台，然后起飞了。她伸开长臂，平稳地进入水中。游了三轮后，她停下来，走到游泳池边，和一群科学家和教练一起围着电脑检查刚才的表现。琼斯的照片立即出现在电脑屏幕上。该系统显示了她初始阶段的所有参数——她在地面上用了多少力，她用了多少角度，她在空中飞行了多少角度，她在水中滑行了多长时间，她用了多少角度，她在水下有多深，等等。

在比赛中，游泳运动员在开始阶段速度最快，达到每秒5米。琼斯所做的是平衡水平距离(越远越好)和与水的接触量(越少越好，阻力越小)。人工智能水上运动总监梅森为琼斯建立了这个系统，现在他盯着屏幕。“莱赛尔以大约零下20度的角度离开了游泳池，”他说。“我们希望她能在游泳台上用力，以较小的角度离开，不要太深。”如果她能在开始时调整自己的姿势，然后在转身时做一些小的改变，她就能在100米游泳中取得0.4秒的巨大进步。

琼斯回到游泳桌开始另一项游泳测试，并试图按照科学家的建议做一些修正。“过去，我们只有教练的主观评价，”梅森说现在我们可以对你的实际行动做出客观的评估，我们也可以立即做出改进。"

六个月后，琼斯被选为参加奥运会的队伍，并将参加她的第四届奥运会。一些人甚至猜测她可能最终赢得金牌，并在她身上悬挂澳大利亚国旗。然而，对于忙于人工智能数据处理的科学家来说，琼斯的奥运试验证明了他们的努力。正是由于这0.4秒的进步，她才成功进入了这个团队。