在2004年雅典奧運會和2011年大邱世界田徑錦標賽上，室伏廣治摘得了鏈球項目的金牌。他旋轉身體投擲鏈球的動作就像古希臘雕塑一樣優(yōu)美，就像進入了藝術的世界。

他不僅是世界頂級運動員，還有另一個身份。那就是分析運動員動作以提高技能和防止受傷的“運動生物力學”研究者。他還有一項把自己當成實驗對象的研究。那就是訓練方法的“聽覺反饋法”。目前他正與日本慶應義塾大學研究生院的太田憲（政策與媒體研究科特聘副教授）的研發(fā)小組共同進行實驗。

聽覺反饋法顧名思義就是將運動員身體的運動情況通過外部的聲音實時反饋給運動員的方法。室伏等人所從事的鏈球投擲研究將投擲鏈球時身體旋轉的加速情況轉換成聲音。放在附近的揚聲器隨著鏈球的旋轉，即身體旋轉的加速，發(fā)出“嘣……嘣……”的聲音。運動員可以在投擲過程中根據(jù)該聲音檢查加速是否到位等。

體育領域掀起電子革命

在該系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用的是安裝在鏈球線部分的小型運動傳感器。該傳感器能夠測量線方向的加速度和旋轉方向的角速度。傳感器的測量值無線傳輸給附近的控制器裝置，轉換成與測量值相應的聲音，由揚聲器傳播出去。

圖1：利用小型傳感器測量運動員的運動

與室伏等人用于測量的小型傳感器為同款的小型傳感器和聽覺反饋用控制器裝置。均由日本LOGICAL PRODUCT公司開發(fā)。

現(xiàn)在，體育界掀起了可謂“電子革命”的變化。室伏的嘗試只不過是其中的一個例子。智能手機等便攜終端的快速普及已開始為過去一直蒙著神秘面紗的運動員身體動作量化作出貢獻。

過去，檢測運動員動作的實驗大多采用昂貴的大型裝置。比如，在身體各部位佩帶反射光的標記物以拍攝動作的動作捕捉裝置及采用內置的應變儀和壓電傳感器測量運動時施加在地板上的力的測力板。

現(xiàn)在，能測量加速度、角速度及位置等的帶有無線通信功能的小型運動傳感器在該領域即將全面普及。小型傳感器的優(yōu)點是只需戴在身上即可實時捕捉動作。測量場所便可以由特殊的“實驗室”改為進行實際訓練和比賽的“運動場”。日本慶應義塾大學的太田憲指出：“隨著傳感器小型化、無線通信技術發(fā)展以及智能手機和平板終端的普及，越來越多的新訓練方法得以實現(xiàn)。意義重大”。

與頂級運動員同步，普通體育愛好者之間也在推動體育數(shù)字化。最近1年，美國耐克及德國阿迪達斯等知名體育用品廠家正致力于體育用品“數(shù)字化”。頂級運動員和體育愛好者正在共同催生“數(shù)字體育”新市場。

室伏等人在實驗中所采用的運動傳感器的開發(fā)企業(yè)位于福岡市，是已成立18年的日本LOGICAL PRODUCT公司。該公司主要開發(fā)無線及傳感器相關技術。20多名員工大部分是技術人員。

一直開發(fā)橋梁監(jiān)視用傳感器網(wǎng)絡技術等的LOGICAL PRODUCT公司涉足體育領域源于一個偶然的機會。那是在2008年。正在尋找具有無線功能的運動傳感器的太田憲在展會上發(fā)現(xiàn)了該公司的無線模塊。該公司正好也在探索該模塊的用途，太田憲的一席話“人體運動測量領域有需求”正中該公司的下懷。

LOGICAL PRODUCT代表董事社長辻卓則回憶說：“太田跟我說‘想要既便宜又耐摔的小型傳感器’。我當時覺得很難實現(xiàn)”。“但又覺得挑戰(zhàn)新領域很有意思”（辻卓則）。

2009年底制成的首款小型傳感器外形尺寸為55mm×40mm×20mm。后來還開發(fā)出了體積大約減半至40mm×30mm×20mm的產(chǎn)品。是一款9軸運動傳感器，采用了2.4GHz自主協(xié)議的無線通信技術，并分別內置了3軸的加速度傳感器、角速度傳感器及地磁傳感器。最新款配備了16bit的A-D轉換功能，能夠以1k采樣/秒的速度測量數(shù)據(jù)。

些許的過高配置也會帶來致命傷

無線通信之所以采用自主協(xié)議，是因為如果采用“藍牙”等標準技術，通信方面的過高配置有可能給實時測量帶來障礙。要追蹤運動員的運動，需要以毫秒單位測量控制。在數(shù)據(jù)處理及通信中出現(xiàn)過高配置時，測量結果的反饋時間就有可能出現(xiàn)偏差。

室伏等人研究的實時反饋用途有最終目標。那就是建立在教練等測量者不在場的情況下運動員一個人也能夠訓練的環(huán)境。因此，實時性極其重要。LOGICAL PRODUCT公司負責傳感器開發(fā)的無線傳感業(yè)務部部長澤田泰輔表示：“測量開始和停止的時間等稍微差一點，運動員就會感到不舒服。為減少這種壓力，需要盡量減小通信處理需要占用的資源”。

LOGICAL PRODUCT公司的小型傳感器的應用領域現(xiàn)在已經(jīng)擴展到鏈球項目以外。游泳、網(wǎng)球、棒球及足球等項目均已采用。產(chǎn)品品種也相應的增加。高速型產(chǎn)品包括可測量的角速度最高為6000dps的產(chǎn)品和加速度最高為250G的產(chǎn)品。“能夠測量網(wǎng)球球拍、乒乓球球拍、棒球球棒的揮動以及花樣滑冰跳落時的撞擊等”（澤田）。

可精密測量運動員身體動作的傳感器技術，今后可能會作為技術開發(fā)的“火車頭”開拓出新的應用領域。比如，日本九州尖端科學技術研究所（ISIT）正在與LOGICAL PRODUCT公司共同推進研發(fā)可對人體姿勢進行推測并實現(xiàn)可視化的技術。這是一項計劃用于康復和看護一線的研究。

這項技術組合使用LOGICAL PRODUCT公司的9軸運動傳感器以及采用美國微軟公司圖像距離傳感器的運動輸入傳感器“Kinect”。推斷出通過Kinect技術得到的身體骨架等位置，并使其運動與身上安裝的小型傳感器的測量結果同步。由此通過三維圖形使身體動作實現(xiàn)可視化。實際的身體動作實現(xiàn)可視化后，可以在視覺上反饋給康復者。據(jù)此進行訓練，思路跟體育訓練相同。

此前也曾出現(xiàn)過采用相機為康復提供幫助的技術，不過存在需要解決的課題。當進入身體背面等死角時，相機就無法拍到身體動作，而且曲臂等相機難以拍到的運動不在少數(shù)。距離圖像傳感器也存在此類問題，不過組合使用運動傳感器后，死角明顯減少。

負責研究工作的ISIT生活支援信息化技術研究室研究員吉永崇認為，“將傳感器的測量結果與測量肌肉運動的肌電儀結果組合使用后，可視化效果會更高。隨著智能手機和平板電腦的普及，或許能以低成本建立起即使沒有分析專家，康復患者自己也可確認結果的環(huán)境”。

全面開辟“新大陸”

LOGICAL PRODUCT公司的澤田指出：“類似康復這樣的緩慢動作，要求相應緩慢的測量精度”。他還表示，“在康復動作中，體育領域的測量技術知識也可以發(fā)揮作用。因為是處理人體動作這個物理現(xiàn)象，所以與測量現(xiàn)場的溝通不可缺少。不斷地使體育領域的力學意義與傳感器的測量聯(lián)動，有助于積累經(jīng)驗技術”。

今后要將運動傳感器、無線通信技術和可視化技術應用到極限，將其潛力全部發(fā)揮出來。將這些技術應用于其他領域的許多啟示應該都蘊藏在體育領域中。當然，處于運動生涯巔峰的頂級運動員從運動中獲得的知識也完全可以應用于普通體育愛好者使用的消費類電子服務中。

在數(shù)字體育領域，全球都在全面致力于開辟“新大陸”。這是一個前人尚未涉足的領域。率先進行開拓并積累了經(jīng)驗技術的先驅者將獲得很大的優(yōu)勢。大量的開拓者正在進行這種開發(fā)競爭。