心智觀察所| 潘禺：潘展樂“人類做不到”的秘密武器，是科技嗎？

【文/觀察者網專欄作者 潘禺】

在高強度的興奮劑檢測和“人類做不到”的質疑聲中，潘展樂繼男子100米自由泳決賽“飛魚大戰”中以46秒40打破由自己保持的世界紀錄奪冠後，又在男子4x100米混合泳接力決賽中，分段游出了45秒92的成績。

潘展樂創造的紀錄，不僅是心理與生理上對自我的極限挑戰，也是科技進步在體育領域應用的一個縮影。現代競技體育離不開科技的輔助，從運動裝備的減阻設計，到營養補給的精準配比，再到運動數據的科學分析，在這些加持下，一次次不可思議的零點幾秒提升，人類可以做到。

Youtube上一位博主分析了潘展樂的游泳，試圖儘可能理解潘展樂的成功：

首先注意他是怎麼呼吸的，可以看到他的整個頭頂都在水面以上，而他的下半部分則完全在水下。慢動作下，當他呼吸時，如果沿着頭的側面畫一條線，可以看到一條頭線和一條水線，這兩條線幾乎是平行的，因為他保持一隻眼睛在水面上，另一隻眼在水下。

從側面角度還可以觀察到他每次划水的距離，划水次數不多，但划水距離都很遠，這讓他在整個100米的比賽過程中都能保持高效——前50米遊了22秒多一點，但後50米仍游出了24秒。要保持這個速度必須要有非常好的划水距離。

分析他的踢水，他的踢水簡直像台踢水機器，像渦輪增壓、水上摩托，這讓他可以遊得飛快。強力踢水使他手臂划水、抓水和拉水更加有效。他的踢水力量大到幾乎聽不到聲音。現在看來，潘展樂的秘密武器都是拜他的踢水所賜，踢水不夠強力使不出來這招。

對潘展樂的這一招，博主稱之為“強力踢水驅動的交替平板支撐”。強大的踢水讓他幾乎每次划水都能保持懸浮狀態，手臂伸展時幾乎是暫停的，當他手臂伸展時，踢水讓他懸浮在水面上，幾乎就像是交替平板支撐。由踢水所驅動的核心穩定性，就像渦輪增壓，如果不能這麼強力地踢水，他就無法保持手臂的長時間伸展。

跟旁邊泳道的選手相比，其他人都是很快就放下手臂進入抓水階段，而潘展樂有一個非常輕微的停頓。輕微的停頓使他可以在平板支撐中保持一條直線。

這位博主的分析很有價值，為我們理解潘展樂的成績，提供了一定的理性參照。其實，為了分析運動員的游泳狀態，現代科技已經用到了技術高超的裝備和高深的數學知識，能發現許多視頻裏看不到的信息。

潘展樂獨特的“秘密武器”，很可能是科學訓練的結果。如今，在各類競技體育中，為了提高運動員比賽成績，科技手段的應用越來越廣泛，游泳運動的競技已經越來越變成一場科技競賽。

比如，AI技術被用於賽前訓練，通過分析運動員的動作和表現，提供精準的反饋和改進建議。中國國家籃球隊利用商湯科技的AI智慧籃球產品進行訓練。在跳水比賽中，計算機視覺系統被用來全程追蹤運動員的位置，並生成3D圖像及入水速度等數據，部分數據直接用於比賽的判罰。

以不斷突破人類極限而引起爭議的游泳項目來看，科技手段的作用就更明顯。游泳運動員已經用上了時髦的AI技術，用AI+VR，通過AI輔助姿態分析和VR模擬賽場環境來提高表現。

而最常見的辦法，是使用可穿戴設備來監測心率和運動表現數據。藏在運動員泳帽裏的可穿戴設備，可以及時採集運動員每個強度下的心率和運動表現數據，對運動員、教練員以及科研團隊更加直觀地瞭解運動能力提供針對性幫助。

中國游泳隊的背後就有一支科研團隊。從冬訓到本屆奧運賽前，科研團隊已經拍攝了幾千個視頻研究運動員的表現。除日常工作，駐隊人員晚上還要一對一給運動員講技術、改技術。國家游泳隊科研團隊發現，國家隊很多運動員真正落後並不是在遊程上，而是在出發轉身，這些在教練員或運動員看來都是不起眼的細節問題。

可穿戴設備的普及，是科技水平進一步提高後，水到渠成的結果。國家游泳隊科研團隊負責人程燕就表示：“這幾年，可穿戴設備越來越小，也給運動員更舒適的穿戴體驗，通過設備採集可以精準觀察50米、200米、1500米等各個階段的狀態，實時瞭解運動員的身體反應，為我們及時反饋訓練數據，有的放矢幫助運動員瞭解自身短板、調整狀態。”

助力游泳健兒奪金的，還有航天科技。對火箭或洲際導彈上的慣導系統，中國科學家加以了“緊湊”改良，來測量運動員在訓練時的各種運動信息，幫助教練團隊優化技術動作、減小阻力，提高運動成績。

一個體育界之外你意想不到的單位，中國航天科技集團，利用其在慣性測量與導航等領域的技術優勢，為中國游泳運動員研發了智能測量與數字訓練系統。

當導航衞星的信號不可用時，洲際彈道導彈要擊中目標，就要依賴“慣性制導系統”，裏面用到複雜的陀螺儀來跟蹤導彈的運動狀態、確定方位和導彈所處的位置，非常笨重。科學家將高精度陀螺儀的重量減輕到十幾克，變成運動員能直接穿戴的姿態測量裝置，可以舒適地配戴在肩膀和其他關節區域。

中國航天科技集團為游泳訓練帶來的另一項技術是風洞。風洞被用於模擬游泳過程中所受的流場，測試不同技術動作姿態和阻力，為運動員提供科學的參考。戴上姿態測量裝置後，游泳運動員被放置在風洞中，他們在逆風中“模擬游泳”時，科學家進行數據跟蹤並計算。風洞試驗通常用於研發飛機或導彈，但卻被中國航天科技集團用於訓練游泳和賽艇運動員。東京奧運會上勇奪金牌的中國賽艇隊，也在訓練中使用了風洞。

訓練系統的設備當然重要，但其作用也僅是更好的數據採集。最難的地方在於，如何通過數據分析出這樣的結論並提示運動員，這些結論又是否有效，比如：這是你向右呼吸的地方，但你抬頭抬得有點太多了。

美國人提高游泳運動員的成績，也大量使用傳感器，而在數據分析上，數學家都參與了進來。從數學上看，當運動員划水時，他們產生的力指向游泳的不同方向。使用線性代數，可以計算每個方向的百分比。由於運動員的身體一直在運動，如何確定力實際上是朝着游泳的方向去的，就是最大的挑戰。

數學的用武之地在於，加速度計非常敏感，數據嘈雜，如何平滑數據以抑制噪聲，需要深入的數學理論。找出平滑嘈雜數據的正確方法，所需要的複雜數學，這正是美國科學團隊的保密技術。

美國數學家肯·奧諾的目標是幫助分析和提高一些美國最佳游泳運動員的表現，其基礎也是測量加速度、減速度和阻力。據他介紹，在最初的摸索階段，條件簡陋，他們的做法也顯得業餘。他用保鮮膜和為追蹤鯊魚設計的加速度計，從海洋技術公司購買設備。藉助保鮮膜，他把傳感器緊緊地包裹在運動員的腰上。有些游泳運動員太強壯了，保鮮膜無法固定，他就用妻子做的特殊皮帶，上面有一個小口袋用來放傳感器。一些傳感器對光非常敏感。所以不得不製作一些小塑料UV罩來保護它們。

通過高清視頻、加速度計和力槳，他記錄下運動員的游泳數據。他測試運動員在不同節奏下踢腿時如何游泳，測試他們的靈活性，在完成特定任務後他們有多累，以更好了解他們的能力。游泳測試期間，他會測量運動員的腿、臀部擺動和手在三維空間中產生的力。

高清視頻通常每秒只能捕捉24個截圖，但每個傳感器每秒能提供512個力向量，揭示視頻看不到的東西。比如，運動員可能在離泳池端壁三劃的地方改變踢腿的執行方式，導致他們浪費時間，但用眼睛是看不到這一點的。

測試能尋找到運動員無緣無故減速的地方。比如，一些運動員在到達端壁執行轉身動作的過程中很掙扎，又比如一些運動員可能需要糾正他們的頭部位置，因為在水下滑行時他們實際上並不游泳。在奧運會和世錦賽中，比賽可能取決於百分之一秒，這些事都很重要。

科技和數學不會撒謊，也不會讓運動員自欺欺人。根據大量的測量結果，在四種泳姿——自由泳、蛙泳、蝶泳和仰泳中，沒有任何人的效率超過60%，這聽起來似乎不可思議。測量美國奧運選手佩奇·馬登划水和恢復時手的路徑後，計算發現，她游泳的第一圈中，右手產生的力有59.1%是在推動她向她想去的方向前進，但到了第八圈，只有42.1%的力量在推動她前進。她不僅更累了，而且她的動作執行已經開始瓦解。

佩奇·馬登

通過線性代數的知識和洞見，肯·奧諾團隊給了佩奇·馬登一些如何以不同方式游泳的提示，第二天，在第八圈，她達到了接近50%。一個月後，她游出了個人最好成績。佩奇·馬登獲得了2024年巴黎奧運會女子4X200米自由泳接力亞軍、女子800米自由泳季軍。

基於這些捕捉到的運動數據，美國的科學團隊會構建運動員的“數字孿生”，可以理解為複雜系統和過程的數學模型，可以在計算機中模擬運動員在不同條件下的比賽。肯·奧諾團隊收集了100多名美國頂級運動員的數千次游泳數據。他們可以把數字孿生的比賽數據與數據庫進行比較，進行調整，並組裝出運動員應該使用的最佳公式，比如，從跳水開始時踢多少次腿，進入轉身時手的位置在哪裏，呼吸多少次，又以什麼模式。這是為每個運動員量身定製的。

數字孿生之間的模擬比賽，還會樹立運動員的信心，數字競爭對手一開始會領先，但後期會放慢速度，運動員會趕上。這會給受訓的美國運動員一種額外的自信，好像他們不會輸，在他們心中認為，如果我按照那個公式游泳，我就贏了比賽，會一直贏。

不過，據潘展樂説，雖然他距離真正標準的技術還差很多，沒想到老外“比我還差”，“他們那種死肌肉沒用”。

最後，還應該思考一下，物理手段的科技是否影響了體育競賽的公平性。

體育競賽的核心原則之一是公平競爭。興奮劑的使用打破了運動員之間的自然平衡，並可能對運動員的健康造成嚴重損害。

物理手段（如運動器材、訓練設備、運動服裝等）在一定程度上被允許，是因為它們可以被視為運動員訓練和比賽的輔助工具，不僅相對容易監管和控制，也沒有像興奮劑那樣，直接作用於人體生理機能，而是需要運動員的技能和體能來實現性能提升，符合運動員通過訓練和天賦來提升表現的體育精神。

興奮劑問題一直是游泳項目的爭議點，如果説，公眾的注意力被化學手段這類科技的“黑暗力量”吸引，更多關注了與之有關的種族歧視、大國博弈、話語爭奪等焦點，那麼數學、物理手段等科技的“光明力量”，可能處於一個被忽視的戰場。

隨着算力的發展、人工智能技術的進步，科學方法一定會繼續刷新人類速度極限，奧運會也必然成為大國科技競爭的舞台。

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