運動場館是運動產業中相當重要的一部分,依照其使用的功能分類,包含了民眾休閒運動的場地,運動員訓練、競賽的專業環境,因此運動場館的品質,如場內設施的完善、場地維護的品質等等,大程度地影響使用者的運動體驗與運動表現。

到了運動競技的舞台上,每一個細節都至關重要,專業選手間的你來我往,勝負可能就在分毫之間,因此更加需要科技介入,確保比賽的公正性。另外以科技輔助建設運動場館,也能更全面地迎合運動員需求,提升運動員表現。

AI 技術、鷹眼系統(Hawk-Eye)

如果有看過2020東京奧運羽球項目男雙決賽,應該會對在羽球場上使用的鷹眼系統印象深刻,是讓台灣奪下奧運男雙金牌歷史性的一刻。

(Photo credit: 愛爾達體育家族)

那什麼是鷹眼系統呢?「鷹眼系統是結合了AI、光學攝影、電腦視覺技術,藉由多台高速攝影機拍攝,加上3D建模與電腦計算後,重現球的軌跡與落點。」在球速過快,人眼判別較容易出錯的情況下,透過鷹眼系統可以真實且準確地還原當時情況,以求公正判決。

目前各大球類賽事,包含網球、排球、羽球、足球等等,都加入了鷹眼系統,成為輔助裁判的重要技術。隨著技術進步,現在鷹眼系統的落點誤差值已減少至 2.6 mm,是可以接受的範圍,不過為了達到完美與精準判別,現今各大球類賽事仍會配合其他科技輔助。

以羽球項目為例,因為羽球並非圓球體且重量輕,非常容易受到室內空調風勢與羽毛狀態的影響,在軌跡與落點的判斷上較為困難,因此目前的鷹眼系統還是植基於「即時重播判定系統」(Instant Review System),透過影像畫面,讓裁判、球員、觀眾都能清楚地看到鷹眼的判別路徑。

另一項與鷹眼系統有關的是在足球項目的「影像輔助裁判」(Video Assistant Referees),簡稱VAR。

「VAR是由影像輔助裁判(VAR)和他的三名助理影像輔助裁判(AVAR1,AVAR2和AVAR3)組成的團隊。所有VAR成員都是國際足聯最高級別的比賽官員。VAR團隊可以使用33台攝影機,其中4台是超慢動作攝影機,透過慢動作重放能識別實際犯規位置或判斷手球是否故意。」

VAR 團隊。(Photo from FIFA)

在判決可能出現爭議時,場上裁判會尋求VAR協助,透過影片回放,將拍攝到的多角度畫面傳給主裁判作出判決,不過啟用VAR的時機有其限制。

2022年北京冬奧:冰立方、冰絲帶

在興建或改建運動場館的過程中,考量生態環境與使用者需求,為了突破既有技術限制,創造令人驚艷的作品,也會加速推動了新技術的發展。

2008年,中國耗資興建「水立方」作為大型游泳賽事運動場館,2022年,作為世界第一個「雙奧之城」的北京,將水立方轉換為「冰立方」,成為舉辦冰壺賽事的場館。

將水轉換為冰,聽起來容易,但實際上是份極為艱鉅的任務,尤其是對冰面狀態要求極為嚴格的冰壺運動。

從世界各地組成的專家組,必須克服泳池原有的鋼架結構、底下的混凝土對冰面的影響,克服泳池的水質不適合製冰的問題,與室外環境不同的是,要讓冰從底部向上結冰,這必須極有耐心地慢慢進行,上層結冰後,再添加白色油漆、標誌和其他標記,最後冰層總厚度達到10 公分。

2008年夏季奧運的泳池水道被改為2022年冬季奧運冰壺賽道。

除了冰面,場館的空氣狀態也十分重要,團隊在場內安裝了加濕系統,在冰面外圍不斷釋放水霧,但由於場內實在太過乾燥,最終解決辦法是在離冰面不遠的一處小水池裡儲滿熱水。

在運動競技的賽場上,任何偏差都可能造成巨大的影響,冰壺是比拼技巧的運動,考驗著選手的運動能力與策略,因此不論是冰面、空氣、冰壺、冰刷,任何一個小細節都不能放過。

而在北京冬奧中唯一新建的場館是中國國家速滑館,又稱「冰絲帶」,它是冬奧歷史上第一個使用二氧化碳作為制冷劑的速滑場館,此「二氧化碳跨臨界直冷製冰系統」不只能保持低溫室效應,不會破壞臭氧層,還能在能源使用效率提高20%的條件下,讓冰面溫差可控制在0.5℃以內,保持均衡。另外,場館也使用人工智慧化的能源管理系統,將製冰產生的廢熱用於除濕、冰面維護、場館生活熱水等,使製冷系統碳排放降至幾近零排放。

在新的製冰系統運作下,冰絲帶有著「最快的冰」之稱號,在冬奧期間速滑選手們也屢創紀錄,透過新技術建造場館,使冰立方不只兼具綠色環保、節能,還有著讓選手滑起來最舒適,能突破自身極限的場地。

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網站 http://www.tomorrowsci.com

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參考資料:

  1. 瞄準巴黎奧運!善於「模擬」的羽球AI教練已上 https://www.gvm.com.tw/article/81690 
  2. IN 啦!「鷹眼系統」到底是什麼科技? https://www.inside.com.tw/article/24384-hawk-eye-in-2020-tokyo-olympics 
  3. 足壇變革 解析何謂影像輔助裁判(VAR) https://www.foootball.cc/blog/read/fifa_worldcup_var 
  4. 從「水立方」到「冰立方」:一座冰壺場館的誕生 https://cn.nytimes.com/sports/20220217/curling-ice/zh-hant/ 
  5. 冬奧冰絲帶8戰8破奧運紀錄 科技打造史上最快滑冰場 https://www.chinatimes.com/realtimenews/20220215000625-260407?chdtv 
  6. 首圖圖片來源:https://unsplash.com/photos/G5uasfXjZdc (Fionn Große, 2020)
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