運動員的第三隻眼 成奪牌秘密武器【獨立特派員】

全世界的頂尖運動選手比耐力、比意志力、比技戰術,還比運動科學量能。(圖/獨立特派員)
全世界的頂尖運動選手比耐力、比意志力、比技戰術,還比運動科學量能。(圖/獨立特派員)

拳后陳念琴的運科團隊


新竹市立體育館的拳擊擂台上,雙方你來我往,一方對手是被稱為「台灣拳擊女王」的陳念琴,台灣史上首位登上奧運殿堂的女性拳擊選手;另一方是成德高中的拳擊後輩們。拳后收斂起在競技場上的殺氣,僅散發出身經百戰的從容與銳利。

「柯文明教練是清大拳擊隊教練,念琴是我們學校的學生,當然要相挺!」在擂台旁的清華大學運動科技中心主任邱文信,也是陳念琴就讀運科系碩士班的老師,2019年清大投入科技資源,開發「專業拳擊標記系統」的情蒐工具,「知己知彼百戰百勝是這個系統的主要精神,完全是為念琴量身打造的」,邱文信說。

2020東京奧運時派上用場,這套拳擊標記系統分析項目包括前置技術(例如,身體擺動、腳步換位等)、得分技巧與方式、習慣動作、擂台位置,每個動作都數據化,赤裸呈現選手優劣勢。陳念琴認為即便身經百戰,「但對手有些技戰術沒辦法直接察覺到,透過標記系統,就很容易抓出對手破綻,之後練習就能想辦法攻破他。」

情蒐對手的過程相當工於心計,尤其部分國際賽僅允許手機或一般相機入場,甚至禁止手機,反倒是場館的監視器、賽事轉播的攝影機都是舉辦國最有力的情蒐工具。「如果你沒有情蒐別人,別人卻來情蒐你,他會把你壓制得死死的,你卻不知道為什麼,」柯文明教練指出,運科情蒐工具早已是各國頂尖選手的基本配備。

清大運科中心團隊為陳念琴量身訂做的專業拳擊標記系統。(圖/國科會精準運科2.0團隊)
清大運科中心團隊為陳念琴量身訂做的專業拳擊標記系統。(圖/國科會精準運科2.0團隊)

除了情蒐工具外,團隊正在開發「拳擊虛擬教練」,由電腦將選手動作與正確動作相比對,再藉由AI生成指導建議,告訴選手缺失在哪,以及如何改進。邱文信指出,「畢竟教練時間有限,希望每位選手都擁有自己的虛擬拳擊教練,教練也可從後台數據瞭解選手狀況。」

圖三,開發中的「拳擊虛擬教練」,電腦辨識選手動是否正確,並由AI生成指導建議。(圖/國科會精準運科2.0團隊)
圖三,開發中的「拳擊虛擬教練」,電腦辨識選手動是否正確,並由AI生成指導建議。(圖/國科會精準運科2.0團隊)

「有一天柯教練問我,有沒有辦法讓念琴從他當時比賽時候的視角去看對手,這樣更知道失分跟得分的原因,」清大資訊工程學系副教授朱宏國便捲起袖子投入「拳擊元宇宙」計劃,希望將拳擊擂台所有會發生的情境複製到虛擬世界中,選手得以用第一人稱視角來練習。

但光是要將2D畫面轉為3D便是大工程,「拳擊是非常激烈的對戰,增加我們姿態辨識跟3維重建的困難度,尤其沒拍到畫面的部分如何重建,讓整個虛擬世界更逼真是技術上的挑戰」,朱宏國說。

在虛擬世界練拳有好有壞,「我們有時候只能自己想像對手打空拳,如果真的出現一個虛擬對手,不用想直接做反應,」但陳念琴也點出虛擬世界沒有拳拳到肉的碰撞,「不知道對手是輕打、重打,也不知道自己身體承受度。」

追趕美職棒運科

高速攝影機協助選手與教練找出動作問題,避免受傷,且朝正確方向來訓練。(圖/獨立特派員)
高速攝影機協助選手與教練找出動作問題,避免受傷,且朝正確方向來訓練。(圖/獨立特派員)

談到運動科學輔助領域,絕不能漏掉美國職棒。

前旅美選手、現為美職遊騎兵球探的張立帆分享美國運科現況:「以設備來說,遊騎兵實驗室一面牆約有10支高速攝影機,觀察關節角度、速度、變換。每項數據都有一個專業人員把關,」美國職棒擁有頂尖選手數據庫,一經比對,就可依該選手優劣勢擬定訓練菜單,「錢可以買到設備,但台灣沒有數據,也缺乏動機去做,很可惜。」

即便看不到國外運科的車尾燈,但臺灣體育運動大學運動與資訊傳播學系副教授黃致豪仍認為,發展自己國家的運科輔助設備勢在必行,因為「使用國外運科設備時,收集到的數據,有的智慧財產權是廠商的,有的是廠商有權利使用,如果我們永遠都在用他國的運科器材,等於一直送數據給別人」。

黃致豪與張立帆合作,用高速攝影機分析球員動作,找出問題,擬定訓練菜單。「調整之前球速最快只有143,正式比賽大概138、140而已,」台鋼雄鷹新秀投手黃紹睿,2022年為了準備中職選秀,本身就是臺灣體大學生的他,找上黃致豪與張立帆,用一系列運科輔助,找出癥結點,約兩個月後,「第一次測試會就丟到146。」

圖五,臺灣體大、臺大、逢甲三校合作,開發骨骼關節重建系統,協助選手精準訓練。(圖/國科會精準運科2.0團隊)
圖五,臺灣體大、臺大、逢甲三校合作,開發骨骼關節重建系統,協助選手精準訓練。(圖/國科會精準運科2.0團隊)

柔軟度、肌力、骨骼力學等都與球場表現息息相關,為了更好控管球員身體素質,黃致豪與台大、逢甲兩校合作,預備重建骨骼關節,「包括疲勞判斷、球員動力鏈使用是否正確、肌力是否足夠等。」

圖六,未來連3級棒球場都能建置電子好球帶。(圖/國科會精準運科2.0團隊)
圖六,未來連3級棒球場都能建置電子好球帶。(圖/國科會精準運科2.0團隊)

黃致豪走進臺灣體大棒球場,場邊有6台攝影機,畫面連接至棒球場控制室,裡頭的電腦分析「Karma Zone」,也就是判斷好球壞球的電子好球帶系統,可給評審、教練、選手、觀眾做參考。

「未來往基層扎根,」黃致豪將系統重新建構,希望用更便宜的電腦與攝影機就可算出投球進壘點,「以後3及棒球場都有能力建置電子好球帶。」

引進日本AI體操評分系統

圖七,富士通AI感測與骨骼辨識處理技術,只需幾秒鐘,即可無死角分析選手動作是否標準。(圖/獨立特派員)
圖七,富士通AI感測與骨骼辨識處理技術,只需幾秒鐘,即可無死角分析選手動作是否標準。(圖/獨立特派員)

為了學習國外前端技術,臺灣師範大學3月2日引進日本富士通AI感測與骨骼辨識處理技術,搭配4台高速攝影機,便能無死角分析選手動作是否標準,「體操員的動作是否標準,如何判定時常造成爭議,」臺灣師範大學運動競技學系助理教授翁士航、他是被譽為「世界貓王」唐嘉鴻的恩師,這套系統在他看來,可以協助評審做出較客觀的裁決。

實際測試軟體效果,體操員祺媛在平衡木上做完指定動作後,僅幾秒鐘,3D影像分析便出爐了,包括角度、高度全都數據化、影像化。祺媛說:「有時候你覺得自己做到了,但數據一看,才發現自己離標準仍有差距。」

另一位體操員湘涵在做動作時不慎受傷,「其實我們在做動作很快,時常不到1秒就結束了,所以受傷當下,我跟在旁觀看的體操員都不覺得有何異樣,但透過運科系統就發現動作差滿多的,一般平面影像沒辦法看得那麼精細。」

受傷對運動選手生涯很致命,但若不能從中學到經驗進而預防更加致命。翁士航認為,透過運科輔助器材回推受傷原因,建立模型,避免犬首重蹈覆轍再受傷。

日本富士通這項運科技術已經作為多場國際體操競賽的評分系統,但是提供他國做測試卻是首次,第一站是台灣。「這套系統清楚將體操員精細快速的動作3D視覺化,」主持國科會擴大運動科學研究能量與成果橋接計畫主持人、臺灣師範大學運動休閒與餐旅管理研究所教授陳美燕指出,希望此次與日本合作,讓台灣學界跟教練開拓運科輔助視野。

圖八,國訓中心運科處肩負奧亞運選手運科訓練任務。(圖/獨立特派員)
圖八,國訓中心運科處肩負奧亞運選手運科訓練任務。(圖/獨立特派員)

運科成各國選手標配

「運動員的體能、心理、戰略、智慧等一切,勢必可以達到一定的精準度來進行控管,」翁士航以體操界為例,德國、美國、日本等國導入科技、AI輔助運動員「已經是常態」。

台灣專門支援奧亞運選手的運動科學單位是國訓中心的運科處,運科處長吳柏翰指出,進來中心第一件事是營養教育,尤其量級選手體能消耗量大,食慾旺盛,「加上我們中心伙食很好,選手飲食不正確,容易導致體重失去控制,影響表現。」

圖九,國訓中心情蒐戰情室,蒐集分析各國頂尖選手的技戰術與優劣勢。(圖/獨立特派員)
圖九,國訓中心情蒐戰情室,蒐集分析各國頂尖選手的技戰術與優劣勢。(圖/獨立特派員)

運科處同時也有運動傷害防護以及力學支援,分析選手動作跟力學理論是否一致。另一項重中之重的認識當然是情蒐。走進2022年底斥資百萬建置完成的情蒐戰情室,有電競等級的電腦配備以及好幾面大尺寸螢幕,並且配有四台攝影機,選手教練看完分析影片後,可以在攝影機前直接演練,比對動作。

「戰情室主要是將情蒐的影片剪輯分析,並且進行力學動作分析,」協助2020東奧柔道項目的情蒐人員張沛騰,本身具資工背景,有時需要自己寫或修改適合本國選手的情蒐軟體。我國柔道好手楊勇緯奪下東奧男子60公斤級銀牌,張沛騰身為情蒐人員,「我覺得與有榮焉,也是這份工作很棒的地方。」

圖十,台灣運動人口少,市場小,難以發展具規模性的運科團隊。(圖/獨立特派員)
圖十,台灣運動人口少,市場小,難以發展具規模性的運科團隊。(圖/獨立特派員)

台灣運科路的困難

運科輔助愈來愈重要,然而優質人才卻是發展的第一個困難。運動科學需要大量且優秀的資工軟體人才,「但是學生畢業後如果去興盛的半導體業,那就不是七萬、八萬可以解決的,」黃致豪的運科研究都是國科會計畫支持,然而計畫經費與半導體誘人的薪資福利相比,絕對黯然失色。

經費多寡跟運動市場規模息息相關,台灣關注運動競賽的人口少,就連國民運動棒球的門票費用,都難以支撐完整的運科與數據分析團隊,更別提其它運動項目。

立法院1月10日三讀通過「國家運動科學中心設置條例」,位階與國訓中心一樣是行政法人,監督機關是教育部,明訂八大業務範圍,「目前國訓中心的運科支援重點在執行面,也就是現場支援執行;未來的運科中心要加強運動科技的研究加值運用,包括研究人才培育。」教育部體育署競技運動組組長藍坤田指出,運科中心特別強化奧亞運選手的支援量能,同時希望產生外溢效果,使非奧亞運的各級運動員也能受惠,達到運動科學普及化目標。

觀念改變是發展運科的另一個困難。「過去台灣運動員的訓練比較傾向師徒制,教練自己從沒有過運動科學輔助的經驗,」陳美燕分析,在此背景下,部分教練不信任運科效能。

對此,國訓中心針對教練定期開設運科課程,「由國訓中心運科人員親自授課,教練必須來聽,並且拿出效益成果與教練選手溝通,」吳柏翰認為,長此以往,整體運科輔助觀念大幅進步。

不過,部分運科輔助的懷疑論者較相信身經百戰的歷練與經驗。本身養成過程沒有運科輔助的柯文明確認為,主觀經驗與客觀科學是相輔相成,沒有衝突。「運科是輔助、是參考,人是變動的,」如果選手因為情蒐系統說該對手出某招數機率有八成而一直等待,不做其它反應,「絕對完蛋。」

「選手以前受傷,只知道冰敷或復健、看醫生,但他不知道為何受傷;藉由科技介入,讓選手清楚知道問題所在,也會更懂得保護自己身體,瞭解自身能力在哪裡、可突破的點在哪裡,」陳念琴認為,主觀經驗與客觀數據都不能偏廢。

張立帆也認為:「從事運科教學的工作者都需要有經驗、有過程,如果只是用數據用科學跟棒球員溝通,沒辦法說服別人。」

(※邱惠恩 鄭仲宏 張智龍 周明文/採訪報導)

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