運動，似乎是個人人都很熟悉的話題，但我們是否真的足夠了解它？也許未必。

在運動的過程中，我們的身體是如何運作的？運動科學的底層邏輯是什麼？

為什麼人的運動水平能夠被提升？拼裝備，真的靠譜嗎？

當我們戴上智慧手錶，或者在運動員的重要關節處裝上感測器，我們在追求什麼？運動的數字化為什麼重要？

追求更高、更快、更強，是無止境的麼？極致的運動數字化是否會把人變成機器，或者說一種肉身的“具身智慧”？

今年巴黎奧運會閉幕後不久，峰瑞資本執行董事劉鵬琦在峰瑞資本基金月會上，就上面這些話題進行了一次深度分享。

劉鵬琦既是科技投資人，又是體育運動資深愛好者，希望他的分享能給你帶來不一樣的思考角度。如果你是“科技+”方向的創業者或者從業者，歡迎與他（[email protected]）聯絡。

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運動科學的底層邏輯

若要弄清楚科技對競技體育的價值，我們需要先了解一些運動科學的知識。透過下面這張結構圖，我們可以一覽運動的底層邏輯。

當我們開始做運動時，無論是跑步還是打球，大腦會先決定我們的行動目標，然後透過小腦指導我們的身體來實現這些目標。最後在執行層面，我們會調動底層的代謝系統、神經系統和肌骨系統來完成相應的動作。

具體來說，身體的供能系統為肌肉活動提供必需的氧氣和營養素，小腦透過神經系統來控制肌肉收縮，從而產生我們期望的動作。在這個過程中，會涉及到生物能到機械能的轉化，因此轉化效率十分關鍵。

當我們的肌肉與骨骼做出相應的動作後，我們的身體會透過各種感官來感知自己、環境，以及對手的狀態，並將這些資訊反饋給大腦和小腦，從而有意識或無意識地調整下一步的動作。

最終，這一連串動作的綜合結果，可能體現為百米賽跑的成績、球賽的比分、跳躍的高度等運動成績。

整個身體系統的運作機制，或許會讓你聯想起我們在《通往具身智慧之路》報告中所討論的內容。實際上，具身智慧的發展，在一定程度上參照了人體運動的工作原理。

那麼，面對人體這樣一個複雜系統，科技如何幫助我們來提升運動表現呢？

我們可以類比另一個大家更為熟悉的複雜系統——工廠，來探討它的最佳化過程。

一個工廠要提升執行效率與生產質量，一方面可以選擇採用更先進的裝備，比如高階裝置、新材料等，另一方面則可以努力提升整體運營的數字化水平，透過各類感測器來監控裝置和產品的情況，進而透過智慧化手段來最佳化系統效率，比如改進工藝流程或引數、最佳化運籌排程等。

回到人體運動這個複雜系統，我們同樣可以依靠外部裝備來提升能力，同時也可以透過將生理指標、生物力學指標等運動表現數字化，來指導我們的訓練和比賽策略，從而實現整體運動表現的提升。

接下來，我們將從裝備與數字化這兩個方面深入探討，科技能為我們做什麼，以及科技還將在哪些方面幫助人類突破運動極限。

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裝備的進化，如何影響競技體育？

運動裝備無疑對競技體育的發展產生了深遠的影響。

在田徑類運動賽場上，更加輕量化、彈性更好的跑鞋，散熱更快的背心，展開了運動員之外的“第二賽場”。

射擊服，透過結構與材料的最佳化，具備了更高的穩定性與更耐衝擊。

球拍、滑雪板和賽艇裝備朝著高強度和輕量化的方向不斷進化。

腳踏車裝備則在追求低風阻和輕量化的道路上不斷前行……

抽象地看，所有運動裝備，無論是我們穿戴的還是使用的，都可以視為人體各個器官和結構功能（肌骨系統、心血管、皮膚等）的延伸和強化。其根本目的是從生物力學角度提高機械能的轉換效率，或從代謝系統角度實現穩定的能量供給和功率輸出。

而裝備的進化背後，核心是新材料、新結構、新工藝的運用。

以廣泛應用於工業領域的碳纖維複合材料為例，因其重量輕、強度高、熱膨脹係數低、耐高溫、耐腐蝕、吸震性好等特點，備受運動裝備界青睞。無論是碳板跑鞋、網球拍還是腳踏車，碳纖維的應用已十分普遍。

其他常見的新材料還包括具有抗衝擊、耐撕裂功能的凱夫拉材料，適用於拍線、鞋面、雪板等；以及高回彈的高分子發泡材料，如 EVA、TPU、Pebax 等，多用於跑鞋、雪板、瑜伽墊等。

除了材料，裝備的結構與其功能性也息息相關。CAD、CAE 等工業設計軟體已在運動裝備的結構設計領域發揮作用，拓撲最佳化的方式也被應用於最佳化結構的計算。例如，nTop公司基於拓撲最佳化技術生成的騎行頭盔和坐墊，就透過點陣結構實現了輕量化。

隨著結構愈發複雜、材料更加多元，3D列印技術在運動裝備的生產中開始扮演重要角色。運動員根據自身特點和需求來定製裝備，不再是一件難事。

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服裝創新，不止於面料

在運動裝備中，服裝與人體直接接觸，對運動表現的影響至關重要。

曾經在北京奧運會上大放異彩的 Speedo FastSkin LZR Race 鯊魚皮泳衣，其面料借鑑了鯊魚皮表面的微觀結構，模仿其鱗片狀突起，減少了水的湍流和阻力，使水流更平滑地流經身體表面，從而達到減阻的目的。許多穿著這款泳衣的運動員都打破了世界紀錄，但後來因其高成本導致的不公平競爭可能性，被國際泳聯禁止使用。

這個例子充分展示了服裝創新對提升運動表現的重要意義。

對於許多對速度和靈活度要求較高的運動專案，降低阻力是提高成績的關鍵。這也解釋了為什麼許多運動都採用緊身服，因為足夠貼身才能最大限度地降低風阻，當然這需要面料具有良好的彈力，以確保人體在高速運動中保持舒適。此外，許多緊身服採用無縫 3D 編織技術，也是為了減少服裝表面的凸起和摩擦，進一步降低風阻，提高舒適度。

而對於射擊這種追求穩定性的運動，服裝的作用更多地體現在支撐方面。研發人員透過人體測量、姿態分析、材料研發、版型對比、力學關係等方式，採用特製的帆布和牛皮材料，實現了服裝的高硬度、高緩彈、慢響應等力學特性。

緊身服、仿生鯊魚皮泳衣、特製射擊服等例子，都表明服裝在生物力學方面發揮著重要作用。實際上，服裝創新還能為人體的代謝系統提供支援，在體溫管理、血液迴圈、肌肉保護等方面發揮巨大作用。

以體溫管理為例，能量轉化的損耗通常以熱量形式散發，而皮膚排汗是人體散熱的主要方式。在運動中，如果不能及時散熱，會導致體溫升高，影響運動能力，甚至引發中暑。或許大家衣櫃裡都有一件速乾衣，它強調吸溼、導汗、快乾，目的之一就是為了將體溫保持在相對舒適的狀態。

近年來，出現了許多體溫管理的黑科技。在巴黎奧運會上，女子馬拉松冠軍哈桑和男子馬拉松選手基普喬格都佩戴了 Omius 降溫頭帶。這款頭帶採用了高導熱的石墨材料、親水塗層和孔洞結構，幫助馬拉松選手在長距離跑步中保持清涼。

有趣的是，這種石墨材料此前廣泛應用於 CPU 和伺服器的散熱，如今在運動行業發揮作用，是一種典型的跨學科應用。

類似的產業交叉案例還有很多。在醫療領域廣泛應用於防止靜脈曲張的技術，被 2XU、CEP、Compressport 等品牌運用到梯度壓縮衣上，用來提升末端血液迴圈能力，從而達到抗疲勞、加速恢復的目的。

綜上所述，在服裝創新方面，我們可以看到科技如何從生物力學、運動能量代謝角度幫助人們提升運動表現。

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感測器的演進，如何推動體育運動的數字化？

將人體的運動過程數字化，其底層邏輯與具身智慧的研發恰好相反。

具身智慧致力於“將機器變成人”，而體育運動數字化的終極目標，則像是“把人變成機器”——將人進行數字孿生，儘可能全面地收集和監控個人與運動相關的關鍵指標，然後以最佳化這些指標為目標，為人們提供關於飲食、訓練、休息等方面的建議。儘管最終可能會提高運動表現，但將人變成機器，聽起來多少有些殘酷。

那麼，“把人變成機器”的過程是如何實現的呢？這就需要我們回到各個產業進行數字化發展的普遍規律。

幾乎每個產業從經驗化、標準化走向智慧化的核心節點，都是“資訊化”。在資訊化之前，我們主要依靠常識來理解世界和產業。隨著感測器技術的進步和資料的逐步結構化，許多產業進入了線上化、資料化乃至智慧化的階段。

運動行業也是如此。具體而言，運動的資訊化主要透過三種方式實現：

各類感測器資料：對運動員的生理指標、生物力學指標等進行收集和監測；
各類競賽相關資料：計時、計分、測量、技術統計等；
影片相關動態資料：基於比賽和訓練的錄影，來進行技術分析、戰術分析（AI多模態理解）。

這些資料的線上化，主要是透過資料彙總與共享，以及遠端指導等等過程來完成。

接下來，大資料和AI分析可以對運動表現進行評估，最佳化訓練與恢復計劃，甚至制定比賽策略。

在運動數字化方向，我們重點關注以下三個方面：

運動生理相關感測器的演進
用影片分析工具進行技術與戰術分析
基於資料分析和決策指導的運動科學，涵蓋訓練、比賽、營養、恢復等多個方面。

以感測器的演進為例，各類感測器的應用，使得運動員各類指標的數字化得以真正實現。

常見的監測指標有兩類，一類是代謝相關的指標，包括心率、靜息心率、心率變異性、血氧、血糖等，用於監測運動強度、評估有氧能力、調整運動營養和賽中補給策略等；另一類是速度、距離、功率、腳部發力、運動軌跡等動態指標，更多地用於評估技術水平。

這背後涉及的測量方式多種多樣，比如蘋果手錶裡用到的心電ECG、光電PPG、GPS、氣壓計，以及CGM連續血糖監測、氣體分析儀、加速度計、陀螺儀、磁力計、壓力感測器等。

至於這些指標的具體應用，就涉及到一個重要的訓練原則——週期性原則。

適量負荷 + 足量休息 + 漸進負荷 + 足量休息 + … = 運動表現提升

在一定週期內，先確定適量的訓練負荷，再給予運動員充足的休息，當運動員適應了當前訓練負荷後再增加負荷、再次休息，如此迴圈往復，理想狀態下運動員的表現會呈螺旋式上升。如果控制不當，如休息不足或過度超負荷，運動表現可能會下降。

要精確實踐週期性原則，我們需要對幾個重要指標進行量化：運動負荷、運動表現、疲勞程度等。

關於運動負荷，可以關注這個公式：運動負荷 = 訓練時間 * 訓練強度。訓練時間容易確定，而運動強度的評估可以透過我們監測到的心率、配速、功率等來分析。

至於是否獲得了更好的運動表現，可以關注有氧配速、閾值功率、靜息心率、最大攝氧量等指標。

而是否得到了良好的休息，可以重點看心率變異性等指標。

已經有許多公司在資料監測、整合與分析方面做出了努力。例如，智慧泳鏡 FORM Smart Swim 2 將 AR 技術載入在泳鏡上，透過光波導光學技術和一系列板載感測器提供即時指標、指導訓練和即時游泳指導。

可以與智慧手錶和智慧手機搭配使用的 Stryd 跑步感測器，能夠精準（擬合）計算跑步功率及跑步動態。與配速相比，它對跑步強度的量化不易受到物理環境（風速、坡度等）的影響。此外，在本次奧運會上，有運動員左右腳分別綁了一個 Stryd，用於監測運動時雙腳的運動表現是否平衡。

儘管在健身產品中使用 AI 技術已不新鮮，但足球運動員 C 羅投資的可穿戴裝置 WHOOP 以其高度個性化吸引了數百萬訂閱使用者。這款裝置沒有螢幕，使用者佩戴後，可以被動監測活動、壓力、睡眠、恢復等情況。基於這些資料，WHOOP Coach 可以為使用者定製訓練計劃、運動日程和食譜。

原本為糖尿病患者開發的動態血糖監測儀，如今也應用到了運動領域。運動員在資料指導下，不僅可以避免賽中低血糖，還可以瞭解睡眠狀態下的血糖變化情況，從而根據自身的消化能力與食物的胰島素敏感度，尋找個性化的飲食方式。

此外，影片分析的應用也有助於運動的數字化。其背後的技術跟安防等場景所用到的計算機視覺技術類似，不同點在於其監控的目標，如球員的位置、關節的角度、球的軌跡等。對這些目標進行即時記錄和分析，可以幫助教練員瞭解運動員的技術動作，並進一步指導戰術策略。

總的來說，在運動數字化層面，感測器會產生大量新資料，加上影片積累的結構化資訊，再進行大資料分析和一些 AI 最佳化，可以幫助運動員和運動愛好者找到更適合自己的訓練方法。

在本屆奧運會備戰中，清華大學電子工程系科研團隊針對拳擊運動的特點，研發出了近乎無感的穿戴式裝置。透過即時監測運動員的生理引數，結合智慧訓練系統中的拳擊運動專項耐力和技戰術運用效果分析診斷，科研團隊將運動員訓練期間的狀態進行了數字化，有效提升了訓練效率和運動表現。

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運動科技和人形機器人，是否殊途同歸？

前面我們提到，具身智慧或人形機器人的發展，在一定程度上參照了人體運動的工作原理。而科技將人體的運動進行數字化並最佳化運動表現時，彷彿是在把人變成機器。運動科技和人形機器人似乎是同一科技樹上的兩個分支。

值得注意的是，人形機器人行業正在努力研發的許多核心零部件，已經開始應用於體育產業。例如，衡量抓握力的觸覺感測器，可以幫助運動員提升揮拍表現 —— 監測運動員每根手指、每個關節在揮拍動作中具體施加的壓力，並基於此提供具體建議，以實現更好的擊打水平。再如，集成了壓力感測器、能夠測量足底壓力分佈的智慧鞋墊，可以用於跑步姿勢分析和康復訓練。

一方面，這些真人資料可以幫助運動員提升運動表現；另一方面，它們也許可以作為“養料” 幫助人形機器人進行模仿學習的訓練（正如之前討論具身智慧時提到的“小模型”資料）。因為人類習得一項運動技能並形成肌肉記憶，與機器人的模仿學習類似，都離不開大量的模仿學習與訓練，當然也少不了強化學習。

從這個角度看，研究如何將人體運動數字化，實際上也有助於我們更好地迭代具身智慧。

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總結

最後簡單總結一下，科技在競技體育中的應用越來越廣泛，主要體現在以下幾個方面：