跑步结合科技发展的未来趋势

跑步结合科技发展的未来趋势

身体状态的实时分析可以不断改善训练,是跑步科技发展的未来趋势。

跑步科技的主要缺陷:最受欢迎的训练测量装备并不能测量出实际的健康状态或是技术水平,技术水平是决定状态的重要因素。可跟踪身体实际状况的方法仍未出现。基于GPS的速度仪是很有用的训练设备,现代化的腕表可提供非常精确的数据,但是一个缓坡即可使跑者从舒适的配速变为满负荷配速的跑步。心率仪提供观测疲劳度和运动量的有利视角,但脉搏变化与运动强度有一定联系。实时步幅的效率分析还处于初始阶段。

换言之,最流行的训练工具都是信息的载体,具有使训练尽可能精确的前景。跑步科技出现了新浪潮,避免间接测量数据,直接明确量化跑步时跑者的身体状况。功率仪和可穿戴的乳酸仪终将会使所有跑者在训练和比赛时准确投入努力,而不是依靠经验。最大好处是什么呢?由于步幅监测数据会揭示现今折磨跑者的伤病的真正原因,这些设备最终意味着伤病率的下降。技术持续发展,目前普遍存在着的跑者噩梦将会成为过去。

跑步科技1.0

1982年,极地(Polar)发布了第一款可广泛应用的运动员专用心率监测仪。理念是通过脉搏记录身体状况。其思路是这样的:如果一个人心跳更快,他的心血管活动很可能更快。这是部分正确的。虽然心率和运动强度之间联系紧密,但一系列其它因素——健康程度、生物力学、咖啡因、睡眠、水化作用——也会影响心率。目前的监测仪自身性能要远优于80年代时的硬件,但心率与运动努力水平之间的沟壑是不能超越的。仪器带有天然的局限性。GPS是直接测量运动努力水平的另一款替代装备;但速度和运动强度之间的差异是永远存在。除此之外,还有更好的选择。

在极地(polar)发布第一款心率监测仪之间,运动生理学家已经找到更精确的方法测量跑步时的努力程度。1959年,德国生理学家维尔德霍尔曼(WildorHollman)论述了运动员血液的耗氧量和乳酸浓度都能可靠的指示运动努力水平。五年后,美国研究人员卡曼?沃瑟曼(Karlman Wasserman)创造了术语“无氧阀”,并在美国国内推广使用。这些测试装置笨重、喧闹,限于实验室应用。大学和医院的大多数运动生理部门目前都有此设备——但仍然笨重喧闹,涉及到重复针刺或是运行时需要带防毒面具。路跑和跑步机上测量身体的直接反应以获取可靠数据,许多企业工程师是第一次接触此课题。

跑步结合科技发展的未来趋势

血乳酸测试是确定训练强度水平的黄金标准。在测试中,测试者跑步时逐渐增加运动强度,同时穿戴心率监测仪,隔三分钟加快节奏。每个强度结束时,技术人员针刺测试者的手指并用设备读取血液中的乳酸浓度。测试一直进行到测试者不能再跑下去为止。这项测试可确定最准确的训练强度区,但是过程繁琐、昂贵(单项监测150美元),仍要依靠运动员的心率或是速度以寻找最佳强度区。

创业公司BSX竞技制造了一款设备,尺寸跟汽车电子钥匙一样,跑步时可持续读取血液中的乳酸浓度,而不用重复针刺。通过照射近红外光穿过皮肤进入肌肉,BSX的设备(300美元,bsxinsight.com)读取小腿肌肉中血氧水平,室内或户外的各种条件下都可穿戴。它可以与手机同步,不久的将来,可与训练腕表同步。

跑步结合科技发展的未来趋势

跑步业界的一些最擅长科技的教练已经开始关注。“它不仅告诉我们心脏现在的状态,还会告诉我们身体的艰难程度和肌肉的实际状态,”斯蒂芬?麦格尼斯说道。他是休斯顿大学的越野教练,也是《科学跑步:如何找到自我局限,并通过训练最佳化自我表现》一书的作者。

对237位跑者测试后,BSX发现此设备相比实验室的乳酸测试,具有90-97%的准确度。但即使表现完美,实时乳酸监测仪也可能存在着局限性。乳酸数值大幅提升时,测试者一定是在更努力地投入,所以此设备在全力跑步时,或要准确设定速度或训练心率区时最有用。

跑步功率

运动员的总能量输出可用一个简单的数字量化:功率。高中物理课中的所用定义转换至跑步上:功率=质量x速度。跑者每次足部触地时,速度会放缓。然后在一次跨步的启动阶段,跑者在垂直方向和水平方向都会加速,最后离开地面。减速越大,再加速时产生的功率就越大。增加功率或减少速度下降是跑得更快的两种方法。

换言之,用瓦特度量的功率,直接表明跑者跨步时的艰难程度。迄今为止,没有方法可测量跑步功率,无论是在实验室或是户外。丹尼?艾伯夏尔(DannyAbshire),是牛顿跑步(Newton Running)品牌的创立者之一,也是跑姿方向最有影响力的思想者之一,非常看好跑步功率仪的前景影响。“穿戴功率仪跑步会是你拥有一种能力,了解自身实际输出能量的多少,” 艾伯夏尔说道。“由于感受到的投入值与真实投入值通常是不同的。”跑步功率仪同步显示跑者的投入值。功率计已经彻底改变了自行车运动,并且,工程师们正首次取得真正的进展,为跑者量化这种难以确定的测量值。

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罗伯特?狄克(Robert Dick)博士,是密歇根大学电气工程与计算机科学方向的教授,通过所创立的企业“运动员建筑师”,开发了一种跑步能量仪。自行车功率仪直接测量作用在自行车上的速度和力量——狄克的另一个目标是为跑者发明一款类似的设备。对于一定体重的跑者,通过测量跑步时速度的变化以及坡度,狄克可计算每次跨步重复加速时消耗的能量。Stryd ($149.95, Stryd.com)是“运动员建筑师”(Athlete Architect)公司的设备,是一款装备在臀部的仪器,使用加速计、倾斜传感器和复合算法来确定跑者运动所需要的功率。第二款仪器装备在鞋上,用以记录更多的步幅数据。跑者可设定运动强度区,如心跳,然后观测显示仪上的瓦特数(功率)以使运动保持在合适的强度区。观察运动投入度相关的同步量化数字,有助于跑者在各种地形上进行合适的配速。

狄克比较了Stryd与两种已制定的实验室测定方法的精度,发现其有10%的误差。虽然Stryd 在直接测量跑者投入水平方面迈出重要的一步,但10%的差距还是相当大的。跑者跨步时会消耗两种不同来源的复合能量:第一种代谢能量:肌肉所产生的能量。身体健康程度限制着能量消耗。第二种是弹性能量。小腿肌和股四头肌的能量消耗会给人留下错觉,这些肌肉群完成了奔跑跨步时的所有工作,但实际上结缔组织包括跟腱也在拉伸收缩,像一连串的弹簧一样,为跨步重新注入大量的能量。由于这种对弹性能量回复的依赖性,甚至是一此完全的跨步也无需以最有效的方式来完成。Stryd发展的第二个阶段将结合计步器采集的步态数据,聚焦于改善Stryd所记录功率数的准确度。

跑姿装备

跑步时掌握步幅细节,是兴趣和新技术爆发的另一个区域。对于与跑步科技有关的讨论而言,最强大的且易于找到的步态分析工具是手机摄像机。视频上查看步态是有用的,但仅能获取部分信息,也不能在运动员最需要时即跑步时提供信息。

目前,有公司正在尝试为跑者提供可记录训练步幅信息的装备。Sensoria由微软的两个同事创立,发明了由传导性的纱线制作的袜子,可记录生物力学数据,包括足部触地的位置(脚跟、脚掌、脚尖),触地的力量以及与地面接触的时间,这些数据在过去是难以获得的。The runScribe Pro,另外一家创业型公司的设备,是一款计步器,可采集跨步时足部和脚踝运动的众多数据,对多种属性进行量化,如内旋。由这两款设备采集的数据都是通过app实时显示,因而跑者能够在跑步时得到自己的数据并相应做出调整。

跑步结合科技发展的未来趋势

当然,尽管跑步专家、教练、运动员和学者之间存在着长期持久的争论,但是在跑步科技方面仍未形成统一认识。当技术人员开发出Sensoria等产品时,教练要解决如何使用新类型数据的问题。提升跑者能力是终极目标;减少损伤方向的应用可能是最广泛的。“如果能从大量的跑者样本中获取足够的生物力学数据,那就有可能通过获取的足量数据来观察伤病动态。”麦格尼斯说道。考虑到训练期间用或不用一些增强和弥补弱项的特殊手段所产生的变化,个体的实时监测会让跑者准确意识到如何改进步伐。艾伯夏尔认为,人们最终会发现步幅过大——着地时足部处于臀部前方——可引起多种跑步损伤。如果艾伯夏尔是正确的,使用设备避免过大步幅就可以减少损伤。

跑步结合科技发展的未来趋势

这些新技术即将填补测量跑者努力效果与测量原因之间的沟壑。跑步专家必须找出方法来利用这些新数据,但是彻底改变训练已经具备了可能性。市面上已出现显示信息的腕表。科技发展改变运动方式,跑者将会摒弃运动过于简单化的思维并接触更多的设备。“我认为跑者会从开放性和一些新工具上受益匪浅,进而减少挫败感,” 艾伯夏尔说道。不久,更好的改变训练的工具将会出现。

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