清华体育产业研究 | 清华大学110周年校庆献礼三连发之二：体育与科技融合，打造运动参与、观赏新体验
2021年是清华大学110岁的生日。自强成就卓越，创新塑造未来，为庆祝这一重要的节日，迎接祖国开启“十四五”伟大征程，中心特推出“清华大学110周年校庆献礼三连发”专题，分别从校园场地向社会开放、体育与科技融合发展和社区体育发展等三方面，为国家“十四五”体育产业发展建言献策，贡献力量。
今天发布的是中心在体育与科技融合发展方面的研究成果——《体育与科技融合，打造运动参与、观赏新体验》，主要介绍当前体育与科技融合发展情况，对科技如何改变体育，如何打造体育运动参与和观赏的新体验进行探讨。
随着体育与科技融合发展的不断深化，科技的应用越来越多地改变着体育的面貌。在智慧体育、智能体育、“互联网+”体育、数字体育和科技体育等概念基础上发展而来的服务与产品，得到了越来越广泛的应用。为方便后续讨论，首先对这些概念进行辨析。
智慧体育主要是通过无处不在的各式传感器实现对各种体育行为的全面感知，用云计算等智能处理技术对海量感知信息进行处理和分析，对竞技体育、全民健身、体育场馆及设施等各种需求做出智能响应和智能决策支持[1]。
智能体育主要是通过获取体育大数据洞悉数据包含的模式、关系、变化、异常特征与分布结构，形成可供预警、预测、决策、分析的知识体系，为体育决策提供理论方法[2]。
“互联网+”体育主要是以用户体验为主，形成诸多以“互联网+”为平台的健身设施、健身场景、健身方式[3]。“互联网+”体育将打开线上线下的链接，而在传统体育运动场景中，运动者与教练割裂，运动者相互之间缺乏沟通连接的渠道[4]。
数字体育主要是指应用数字技术的体育及其相关活动, 即以微电子、计算机、通信等软、硬件技术为手段, 对体育过程及相关因素进行信息采集、整理、加工、建模等数字处理, 以达到管理、体验、传播体育等目的的体育及其相关活动[5]。
科技体育是指运用科学技术知识自制、改制或借助专门的器材设备所从事的有助于健体、健脑的运动，人们无需通过身体直接对抗，只要运用特定知识、技能和科技含量较高的器材（仪器），就能体现成果和技术水平的体育运动[6]。
关于上述概念的定义还有很多其他方式，不过总的看来，如果对智慧体育、智能体育、“互联网+”体育、数字体育和科技体育等从依托主体、内涵、应用案例等维度进行分析，还是可以对其异同进行总结与比较的，如表1所示：
表1 相关概念总结与比较
如果从使用者的角度，这些概念在实践中是密切相关并紧密联系的，根据这些概念在实践中的应用场景和实例分析，科技体育、数字体育、智慧体育、智能体育以及“互联网+”体育之间的关系如图1所示。
图1关联关系图
注：“互联网+”体育中的智能化与智能体育的概念并不一致，“互联网+”体育中的智能化从技术角度泛指智能化技术，智能体育则代表相关技术在对应体育场景中的应用。
从关联关系图中可以看出：
1.科技体育是关于技术在体育中应用的最大外延的概念。其覆盖面较广，并且相对抽象，基本涵盖了数字体育、智慧体育、智能体育以及“互联网+”体育中所有的技术在体育场景中应用的部分。
2.数字体育与“互联网+”体育主要聚焦技术层面。
数字体育主要聚集于电路技术、信号处理以及通信技术等数字技术层面，通过数字体育对体育各项活动如肢体运动与商业数据等进行数字化处理。
而与数字体育存在技术关联的为“互联网+”体育，其除了数字化之外，增加了网络化和智能化的内容。
3.智慧体育与智能体育主要关注应用层面。
数字体育处理过的内容将作为智慧体育的数字输入部分，通过智慧体育的相关手段进行信息决策化梳理，例如：体育场馆智慧化管理、运动类APP的健身课程推荐、体育博彩的概率预测等。
智能体育主要聚集于大众体育，旨在突破原本大众体育的相关技术与手段，创造新的体育模式。将传统体育器材与健身器材数据化、网络化、智能化、大众化、娱乐化，将虚拟网络游戏实体运动化，是集健身、社交、娱乐于一体的智能在线体育运动（物联网），是突破物理空间与时间限制的大众运动。
以下以网球运动为例，介绍体育与科技融合所产生的创新体育产品和服务的形式，以及能够为相关项目运动产业发展带来哪些增益价值。
（1）Hawkeye Innovations（鹰眼系统）
鹰眼系统是数字体育在网球比赛监督方面的典型案例。鹰眼系统的基本追踪原理是三角定位，使用部署在球场周边的多个高速摄像头采集到的视觉数据加上时间信息进行计算；每场比赛之前，都会对摄像头进行校准和同步。摄像头往往被部署在球场上方，这样便可以在最小干扰的情况下捕捉球的轨迹。虽然，有关于鹰眼系统边线判罚的准确度仍有争论——误差最高可达3.6毫米，但是除开某些极端状况的绝大部分情况下它的判断都是准确的。鹰眼系统已经在大部分的网球大满贯赛事中部署使用，除了法网，因为球打在红土场上本身就能留下清晰的痕迹，足以辅助判罚[7]。
图2 鹰眼系统技术原理
（2）温网上的IBM Watson超级计算机系统
IBM应用于温网的Watson超级计算机系统是“互联网+”体育在网球运动互联网社交方面的典型案例。Watson超级计算机系统通过分析网球比赛背后的一些非结构化数据，发现谁是最伟大的网球选手以及是什么使其成功。
图3 IBM Watson超级计算机系统在温网的应用
IBM方面表示，他们同网球领域的专家进行了沟通和交流，最终将热情、压力下的表现、服务、回馈、耐力以及适应或把打法强加给别人的能力作为最伟大的网球运动员的六个特征。在此基础上，他们将来自媒体合作伙伴The Telegraph的自1995至2017年共23年间有关温网的所有文章、评论等共计1100万字左右的内容发给Watson超级计算机系统，以此对谁将是当今最伟大的网球选手进行预测和判断。尽管还处于起步阶段，但这项技术正在被用来得出一些网球方面的新观点，而这些观点可以通过社交媒体发布，以推动互联网上比赛、粉丝、观众之间的互动[8]。
（3）中国网球公开赛智能证件管理系统
中国网球公开赛智能证件管理系统是智慧体育在网球场馆管理方面的典型应用代表。在2014年中国网球公开赛中正式使用，相关设备如图4所示。
图4 系统手持终端
该系统采用计算机网络技术、数据库技术、非接触IC卡技术和图像压缩技术制作证件，是融制证、出入口控制、证件发放和统计为一体的综合性系统。其利用非接触IC卡作为个人信息的载体，存储了持证人相片、身份信息等涉及赛事工作的各种信息，同时具有证件挂失销号、查询、统计、机读验证、使用人员排班等多项功能。
此套系统有效简化了证件权限的设定过程，系统可以根据工作人员的不同岗位自动分配通行权限，显著提高了制证效率。与此同时，系统与移动终端的完美结合实现了证件制作、激活、发放、使用、追溯等信息的互通互联，从而保证了整个赛事安保管控的稳定。不仅如此，此次赛事的所有统计信息还将被放入一个数据库中，以便为以后的赛事提供数据统计信息和技术支持。另外，为确保证件在系统断网、断电等突发情况下依然能够被识别，这些证件除了可以通过非接触IC卡识别外，还可以采用荧光识别、条码防伪及镭射激光识别、图标识别等方式进行识别[9]。
（4）网球拍传感器ZEPP Tennis 2及ZEPP Tennis APP
网球拍传感器ZEPP Tennis 2和ZEPP Tennis APP的结合是智能体育在大众网球健身方面的典型应用代表。
ZEPP Tennis 2通过固定在球拍底部的传感器收集数据，在移动端上为选手提供及时的数据反馈以及赛后数据分析，从而帮助选手更有针对性地练习和比赛。同时，借助ZEPP Tennis APP，选手可对比赛进行自动拍摄和剪辑，添加音视频特效。
相比第一代产品，ZEPP Tennis 2采集了100位NTRP 3.5-5.5的选手数据，数据总量达4万条左右；在重量上由13g减少到9g；待机时间提高了一倍，可达40-50天左右，工作时间大概10个小时。另外，通过与视频紧密结合，“第几秒种有击球，对应的速度等是多少，再比如这一击的速度可能没有你想象的高原因是什么，可能是击球位置的问题等问题都可以从视频中了解到”[10]。
图5 ZEPP Tennis 2及ZEPP Tennis APP
结束语
体育与科技的融合，正在深刻改变着体育产业的前景与未来。新兴的高科技技术在各类体育场景中的广泛应用，能够为体育运动带来更加丰富和美好的参与和观赏体验，为体育产业提供更多的增益价值。
参考文献
[1]叶强,魏宁. 智慧体育-体育信息化必然趋势[J].南京体育学院学报:自然科学版,2011,10(5):117-119.
[2]郑芳,徐伟康.我国智能体育:兴起、发展与对策研究[J].体育科学,2019,39(12):14-24.
[3]路泽全.“互联网+”体育服务行业发展研究[J]. 广州体育学院学报, 2017, 37(05): 36-40.
[4]柴仲学. “互联网+”时代我国体育场馆服务转型升级的发展路径研究[J]. 南京体育学院学报(社会科学版), 2017,31(02): 88-92.
[5]赵黎, 费中.数字体育、科技奥运[J].电子商务世界, 2002.4, 58-59.
[6]张朝英.数字卫星电视技术初探[J].中国有线电视, 2006 (8).
国家体育总局. 航空科技体育事业产业“十二五”规划[N]. 中国体育报.
[7]网球智能球场专题（一）：参与边线判罚与官方数据采集的系统有哪些？[EB/OL].(2020-11-18)[2021-04-20].
https://mp.weixin.qq.com/s/tXebufeR3UXN0faG5tbY6A
[8] Behind The Scenes At Wimbledon 2017: The Tech Powering The World's Biggest Tennis Tournament
[EB/OL].(2017-7-16)[2021-04-21].
https://www.forbes.com/sites/leebelltech/2017/07/16/behind-the-scenes-at-wimbledon-2017-the-tech-powering-the-worlds-biggest-tennis-tournament/?sh=33946dc4671c
[9]中国网球公开赛启用全新“智能证件管理系统” [EB/OL].(2014-10-06)[2021-04-20]. http://sports.sina.com.cn/t/2014-10-06/16267361093.shtml
[10] ZEPP发布网球2代传感器，在美如日中天，能否炒热中国市场？[EB/OL].(2017-09-01)[2021-04-20]. https://www.sohu.com/a/168891834_323203
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