中華民國113年9月7日
文˙郭美瑜 圖˙林格立
科技當道，「運動即國力」絕非口號。競技場上球員們比技戰術，各國也在較量科技力。
選手訓練、裁判判決、智慧場館……運動導入科技正風起雲湧。台灣處於世界科技產業供應鏈的核心地位，產官學界如何運用科技優勢，助選手登上奧運頒獎台？
2024巴黎奧運賽前兩個月，台灣師範大學體育館熱鬧滾滾，體操國手唐嘉鴻返校集訓，在體操室預演為巴奧決賽準備、難度高達16.5分的完整套路，懸垂擺動、空中轉體、完美下槓，博得如雷掌聲。
很難想像，去（2023）年二月唐嘉鴻的阿基里斯腱全斷裂，手術後僅休養兩個月，就在全國大專運動會體操吊環資格賽復出，傷後七個月便在體操世界盃挑戰賽中接連奪冠，取得巴奧門票。
「阿基里斯腱斷裂，半年後就摘金，這是奇蹟。」體育署長鄭世忠說。
台灣醫療強項——精準醫療，搭配國科會「精準運動科學研究專案計畫」，唐嘉鴻將不可能變成可能。
當時體育署向醫療機構商借「肌腱軟組織彈性偵測儀器」，偵測唐嘉鴻的肌腱生長狀況；醫療團、台師大與台灣科技大學跨校組成的精準運動科學團隊，積極介入唐嘉鴻傷後復健與訓練，包括疲勞監控、動作發展、穩定性評估等，找出避免運動傷害的方法，並在訓練中納入生理生化、營養學、心理學，強化選手的心理素質，幫助唐嘉鴻迅速重返戰場。
「頂尖的運動團隊，每一刻都在為打造完美戰艦而努力！」唐嘉鴻的教練、台師大運動競技學系助理教授翁士航說。運科團隊也在練習場製造不同節奏的干擾、緊張氛圍，利用影像及感測器偵測選手的心跳率，身心雙管齊下，訓練選手適應場上的高壓環境，今（2024）年六月唐嘉鴻也在斯洛維尼亞港都柯柏舉行的體操世界盃挑戰賽，於單槓決賽摘金。
運動科技的全球趨勢
台灣師範大學運動競技學系教授、國訓中心運動科學總召集人相子元說，近幾年定位系統、感測器、影像、AI、傳輸技術等快速發展，運動界廣泛將之導入使用，已是世界趨勢，大型賽會與職業運動就常見結合科技的應用，例如GPS定位系統從車用導航跨足自行車、馬拉松、足球賽，用於追蹤球員或選手的移動軌跡，推算速度、加速度等。
2020年新冠肺炎期間，美國職業棒球大聯盟發表新科技，包括在場歡呼功能，結合光線偵測及測距技術（LIDAR）的鷹眼系統，記錄球場上每個人的位置與移動，東京奧運更是廣泛使用AI、大數據、機器學習，提供全球一流的科技體驗，「麟洋配」的決勝球，即是鷹眼系統輔助判決線內、界外的知名案例。
情報蒐集更不能缺少科技力挺。相子元說，長時間的比賽，更需借重影像追蹤及AI技術擷取關鍵的攻擊節奏，分析技戰術。「現在奧運、世錦賽，不單單是比選手的實力，也是各國的科技軍備賽。」他說，全世界都在做，只是技術有高低、有沒有到位而已。
產、官、學界研發「精準運動科技」
「2017年我國選手在台北世界大學運動會獲致好成績，激出產官學界助攻選手的動能。」國科會人文及社會科學研究發展處處長蘇碩斌，道出近年台灣運動界大幅引進科技的緣由，「學界發現新科技或新趨勢，就想嘗試、研究，政府也很支持，促成運動科技力突飛猛進。」
2018年起國科會與台師大運動休閒與餐旅管理研究所優聘教授陳美燕，推動「精準運動科學研究專案計畫」，將科技導入運動，研發教練及運動員所需的訓練、競技利器，部分研究成果已落實於國手訓練，並予以產業化。
例如，台北市立大學運動器材科技研究所特聘教授何維華，與東奧舉重金牌教練林敬能共同發掘需求，整合陽明交通大學、國訓中心、中科院、工研院及產業界，共組跨校、跨領域團隊，研發舉重訓練工具：舉重減噪避震地墊、智慧型槓鈴軌跡追蹤系統、智慧訓練鏡、舉重技術回饋App，皆已應用於國訓中心場館。近期針對巴黎奧運，也正在執行智慧舉重腰帶、精準食控科技及AI教練機器人的開發。
北市大團隊研發精準舉重計畫
「摔槓落地反彈，有時會傷到選手。」何維華說，舉重地墊應用中科院的軍工STF材料，可有效減少選手摔槓時槓鈴反彈次數與噪音時間。
另外，舉重選手訓練時須透過鏡子檢查自己的動作技巧，但可用的設備極少，智慧訓練鏡的鏡面內側置放攝影機，利用影像自動辨識系統，在鏡面呈現選手的舉重姿勢、角度，以及虛擬人的精確動作，選手得以比對並精準地修正。團隊更運用影像及AI技術建立AI教練系統，兩分鐘內即可產出選手的表現分析，作為比賽時選擇戰術的參考。
何維華說，教練指導選手時，僅能在單一視角觀察選手的動作表現，北市大研究團隊也開發AI教練機器人擔任助理教練的角色：同步在多角度的視野觀察，即時回饋選手細微的動作技巧，突破技術上的瓶頸。
「走進奧會殿堂的頂尖運動選手，沒有沒受過傷的。更要設法照顧好每位運動員。」何維華說。北市大團隊研發外骨骼機器人，除了是舉重選手的保護裝置，當施力達到痛點，機器人就提供助力，讓選手能帶傷訓練。
舉重選手的腰椎易因承受槓鈴重量而受到壓迫，研究團隊設計一款舉重腰帶，內含回彈片，穿戴時可護腰並助選手軀幹穩定；腰帶外接的傳感器（IMU)，可偵測軀幹角度正確與否，未來可望普及各級舉重競賽。
國立台灣體育運動大學競技運動學系教授吳昇光主持的智慧桌球整合計畫，則是結合科技與運動醫學領域，研發智能桌球拍，內鍵的類電子感測元件，能偵測選手的揮擊速度與效率，已獲國際桌球總會採用，可用於帕奧公平客觀地為身障桌球選手分級。
清華大學團隊開發拳擊利器
在新竹體育場的拳擊室，清華大學運動科技研究中心「亮出」與台北科技大學、中研院組成的跨領域團隊，為拳擊國手陳念琴、吳詩儀打造助攻巴黎奧運的「利器」——情蒐系統。
常言「知己知彼，百戰百勝」，運動場上亦如是。奧運拳擊情蒐教練李佳芬說，拳擊選手面對不同身高、不同打法的對手，必須有相應的技戰術，每一場運動紀錄就成了珍貴的情蒐資料。
「過去運動訓練多為師徒制，教練靠經驗指導選手，看比賽、影片情蒐，甚至僅憑記憶蒐集敵情或手寫記錄，很難留存珍貴的資料。」清大運動科學系教授邱文信說。
於是，清大資訊工程學系教授朱宏國、邱文信的研究團隊，便與清大拳擊隊合作，結合影像擷取與AI技術，建置「拳擊情蒐系統」：從大量的賽事影片中標註一波攻擊，另研發各種拳法的AI生成式模型，兩相整合得出每波攻擊使用的拳法、對手得失分的技戰術、慣性動作。
最耗費人力影片標註工作則交由AI執行，且輸入比賽影片後，30分鐘內即可生成情蒐報告，提供選手備戰參考，朱宏國說：「這極可能是結合AI技術，開發拳擊情蒐系統的領先實例。」現也用於籃球、桌、羽球情蒐。
朱宏國的研究團隊進一步利用VR技術研發「沉浸式訓練平台」，透過賽事影片重建比賽場景，還可從選手的視角透析對手的動作姿態，選手戴上VR眼鏡，宛如置身與任一對手對打的虛擬情境，感受比賽氛圍。
朱宏國並與清大資工系教授胡敏君的團隊合作，開發「智慧動作捕捉系統」，在場邊架設攝影機捕捉選手的動作姿態，影像回傳後，由系統分析準確性，做為動作修正參考；中研院資訊科學研究所研究員古倫維，進一步將捕捉的動作姿態，結合ChatGPT技術，建構「教練指導語系統」，可以生成總結報告，未來可用於全民拳擊運動及推廣，籃球、桌、羽球等情蒐或動作教學。
李佳芬說，西方選手向來具有身高優勢，東方選手更需倚賴技戰術攻克對手，教練及選手若能預知對手的技巧、優劣勢與慣性，找出破綻，就有助於備戰，陪練員也可模擬對手的比賽風格和戰術，協助己方選手準備，大大提升戰力。
邱文信、台北科技大學互動系助理教授韓秉軒、國北教大數學暨資訊教育學系教授周建興，運用遭受型觸覺回饋技術及VR視覺回饋技術，研發「易動拳靶」，移動式的拳靶模擬真人挨打及走位，輔助選手的打擊訓練與步法，榮獲「2023未來科技獎」肯定，未來可朝趣味化或拳擊健身推廣。
紡織、微機電整合，生成動作捕捉智慧衣
台灣機能性紡織品向來領先全球，聚陽實業獲經濟部科專計劃、紡織產業綜合研究所支持，成功研發出多項高階智慧紡織的專利材料與加工技術，並與台灣的微機電專精廠商晶翔機電合作，開發含十組九軸感測器、可穿脫、拉扯、水洗又不損及訊號傳輸的「動作捕捉套裝」。
聚陽董事長特助蔡維溢說，這款套裝可以廣泛應用於高爾夫、棒球、拳擊等對運動姿態具有強烈要求的運動項目，可長期追蹤使用者的訓練成效，獲2024 Computex best choice Award金獎，有助台灣在國際運動科技產業的曝光。
運動科技，支援國家隊
今年元旦正式營運的行政法人國家運動科學中心，則從務實面支援選手培訓、健康及醫療照護，辦理國際運動賽事情蒐，未來還將結合產業界，將運動科技產業化、普及化，最終希望能帶動全民運動。
但是，運科中心成立半年餘，巴奧就登場，「我們首要任務是協助選手與教練突破訓練瓶頸。」運科中心執行長黃啟煌說。
他以射箭與射擊空氣手槍舉例，兩競技的關鍵皆在於精細的手部動作決定射箭、擊發的穩定性與準確度，運科中心因應教練們提出的訓練需求，媒合產、學界，利用高速攝影及影像辨識科技，研發確認手部姿態的系統。他再以跳遠為例，為了提升選手助跑的穩定性，運科中心媒合成功大學團隊，透過影像及演算法，精確地計算步幅、步頻等數據提供訓練參考，各項研究皆應用於選手訓練上。
「情蒐，是今年奧運的大事。」黃啟煌說，世界各國皆投入情蒐，台灣也要有所因應，運科中心正建立運動資料庫，透過歷史比賽影像、AI技術及演算法，「只要對戰選手一確定，30分鐘內即可出具情蒐報告，提供我方選手備戰，提高勝率。」
選手經過高強度的訓練與競賽，首要之務便是恢復疲勞。運科中心邀學界及營養師開發補給品，例如添加營養素的巧克力、膠原蛋白果凍等，讓選手迅速補充營養恢復體力。
體育署黃金計畫，打造選手奪牌方程式
2018年起，體育署除了啟動奧運選手培訓黃金計畫，投入資源及人力，針對具奪牌潛力的個別選手擴大後勤支援，包括聘請專業教練、醫療防護、科學體能訓練防護員、心理諮詢等，施以個人化訓練，國訓中心的新建場館也導入科技。
體育署長鄭世忠舉例，像是新建游泳池，運科中心、國訓中心與成功大學、敦玉科技合作，研發游泳池水下光學配速系統，選手可藉由池底防水指示燈，訓練中長程配速，朝均速化的理想狀態前進。
「我大一進師大體操隊時，從幫忙搬器材開始，到比賽時一個人準備，現在眾人凝聚力量，讓我能站上頒獎台，真的很感謝。」唐嘉鴻遠征巴奧前受訪，感性地說道。
體壇拜科技增援，大幅改變了選手訓練、體育競賽的生態，提升選手們的實力。台灣的科技實力，正加速導入運動領域，帶動這一波的運動產業創新與新創。
以上全文轉載自台灣光華雜誌第四九卷第8期
