現在，體育競技已不單單是運動員體能與技術的比拼，更延伸到了體育科技的較量。尤其是在國際性賽事上，國家的科技、經濟力量早已成為賽事背后的一場暗戰。
從游泳池中的“鯊魚皮”、跳高場上的碳纖維桿，到短跑賽場上的黃金跑鞋，再到南非“刀鋒戰士”帶著的碳纖維假肢在奧運賽場上留下的爭議，高科技幫助運動員不斷創造紀錄，但也因為過度助力，高科技裝備在賽場上歷經沉浮。
高科技裝備在爭議中發展
卡因的實驗室中，研究人員正在測試運動員的腳部力量 卡因供圖
看著如今體育競技場上時尚感強而且又處處體現高科技的運動員的戰衣，我們也很難想象在古代奧運會上，運動員們幾乎赤身作戰的場面，那時候是完全比拼個人體能和技術的時代。“更快、更高、更強”的奧運理念，讓科技找到了一條發展的新途徑，幫助運動員發揮出更大的潛能。
英國拉夫堡大學體育技術和創新學院領導了多項推進體育設備和訓練創新的工程計劃，包括田徑、自行車、游泳、賽艇，以及殘奧會中的輪椅籃球等多種項目。該學院教授邁克·卡因就在不遺余力地推進體育技術的創新。
鞋，對于普通人來說，能保護雙腳不受外界傷害，也讓人們能走更遠的路，而對于運動員來說，只要是他所從事的項目需要雙腳接觸地面，那么一雙合適，并且具有技術輔助作用的鞋子就更加重要了。
觀眾們從短跑名將博爾特的那雙黃金戰靴中看到的，更多的是一種個性張揚、時尚的展示，但是對于博爾特來說，那雙Complete Theseus II型運動鞋，魚鱗紋路的網狀真皮鞋面為他的雙腳提供了良好的透氣性，前掌與后跟都有科學設計的鞋墊以及外部弓墊的配合為博爾特提供了他在奔跑中所需的支撐力，超輕的重量減少了他的體能消耗。除了他的天才和刻苦的訓練，這雙頂級跑鞋在他成就“飛人”的榮譽之路上，絕對起到了重要的作用。
在接受《中國科學報》記者的郵件采訪中卡因寫道，體育行業當前十分關注設備定制的問題，這并不僅僅是說運動員可以選擇顏色或是將名字寫在鞋子上，而是鞋底的一塊底板的柔韌度和堅硬度能得到優化，從而為個別運動員帶來最大的力量。這也是卡因他們傾力所做的事。
卡因與其團隊通過對不同運動員的雙腳的幾何學與生物機械學的測量和研究為個別運動員的鞋子創造出“經過調校的” 鞋底夾層，從而糾正步法畸形或軟組織無效率。這些鞋子利用目前最流行的3D打印技術制造，并且申請了專利。卡因相信，這些產品能給田徑場上的運動員帶來新的成就。
卡因說：“在空氣動力學和流體動力學方面，我們還可以做很多事情，當我們的運算能力達到一種新的水平，就可以理解微小改變的細微差別。”
在泳池中、自行車賽場、F1賽場上，這兩種力學研究在體育中的發展最為引人關注。曾叱咤泳池的仿鯊魚皮膚的高科技泳衣不斷地刷新著奧運賽場的紀錄；空氣動力學原理在F1賽場上可謂發揮得淋漓盡致，這讓車隊間經濟實力的差距在賽場上也一覽無遺；自行車賽道上，緊身衣、彈性纖維鞋罩、航空頭盔能減少空氣阻力的8%，加上越來越輕的車身，令賽場上的每一塊金牌的后面都附加著巨大的科研付出。
除了力學，高科技的材料也是如今賽場上競爭的重點。力學性能優異的碳纖維材料幾乎應用在了所有可使用它的體育器材上，球拍、自行車架、跳高桿、弓箭、賽艇……材料變化讓體育成績帶來顯著提高，其中撐桿跳可謂是大躍進式的變化：當竹竿和金屬桿替代了木桿，世界紀錄立刻從3.3米刷新到4.77米，而玻璃纖維桿與碳纖維桿則直接將男子世界紀錄提升到6.14米，女子紀錄提升到5.06米。
不過，很多批判者認為，高科技的應用已經讓很多比賽不再是個人技術的比拼，而更多的成為裝備器材的比拼，并且將那些單純提高了成績的技術稱為破壞性技術。其中國際自行車可謂先知先覺，早在1996年就頒布了“盧加諾章程”，限定了自行車設計的范圍，但也未能阻擋強大的科研力量。2008年北京奧運會，各種科技力量似乎同時發威，自行車比賽、游泳比賽、田徑賽場紀錄被連連打破，一國包攬項目金牌之多也令人咋舌。于是在2008年北京奧運會之后，鯊魚皮被國際泳聯禁止、國際自行車聯盟明確禁止了職業車隊在比賽中使用空氣動力學設計和附件。越來越像比車賽場的F1也受到了國際汽車運動聯合會的限制，對賽車引擎、底盤、懸架系統及輪胎都進行了全方位設限，從而能夠使車隊之間的科技力量平衡。
卡因告訴《中國科學報》記者，多數體育產品的發展和改進都是應體育界的中堅分子或職業運動員的要求去做的。而目前對于多種體育項目來說，裝備已經是占有了非常重要的地位，經過幾個世紀的發展，創新對于體育向著最高水平發展甚至起著決定性的作用。“但是由于不同國家的實力不等，這種差距也越來越大，這也是高科技在體育項目中不受歡迎的原因之一。”
卡因認為，作為體育管理機構，應具有前瞻性地制定一些標準，在給予運動裝備一定的創新空間的同時，也要限制那些可能影響到公平競賽的裝備。他說：“每個人都想看到一場最佳的運動員的比賽，但高水平競技本身就存在一些內在的不公平，這種比賽中優勢的積累比賽事本身更重要。但必須要求提供優勢的方法是合法的，這才是取得最高水平的精髓。體育只有在結果未知的情況下才是最精彩、最吸引人的。”
技術提升賽事感官享受
巴西世界杯將在足球中加入傳感器，進球信號可直接傳到裁判的腕表
足球賽場常常是風云突變，也是造就各種冤案的場地。誤判，是球員與球迷無法承受之痛，卻也幾乎成為一些賽事的看點。曾經完全依靠裁判一雙眼睛監視的比賽，誤判實際上也情有可原。這在其他比賽中也偶有發生，不過賽后引入的申訴、回放的機制，讓很多運動員獲得了第二次機會，但這也永遠無法與賽場上的勝利相比擬。因此高科技助力裁判能在當場作出公正裁決，是運動員也是觀眾所期待的。
早在2003年，網球比賽的賽事轉播就廣泛使用了被稱為“鷹眼”的即時回放系統。實際上，“鷹眼”系統技術并不復雜，由8個或者10個高速攝像頭、四臺電腦和大屏幕組成。借助電腦的計算，把比賽場地內的立體空間分隔成以毫米計算的測量單位，然后利用高速攝像頭從不同角度同時捕捉網球飛行軌跡的基本數據，再通過電腦計算，將這些數據生成三維圖像，最后利用即時成像技術，由大屏幕清晰地呈現出網球的運動路線及落點。這個過程所需的時間不超過10秒鐘。
“鷹眼”的輔助判罰始于2006年的大滿貫賽事美國網球公開賽，而如今它已經是網球賽場上裁判權威地位的挑戰者。但是為了防止“鷹眼”的過度干預，國際網聯也限定了每盤比賽每個運動員只能有2次鷹眼挑戰的機會，除非進入搶7，則會增加一次。
“鷹眼”在網球比賽中的成功應用，并沒有迅速推進它的應用范圍。同樣存在可能出現誤判等情況的羽毛球比賽、足球賽一直就是否使用“鷹眼”猶豫不決。這是否會將充滿樂趣的賽事還原成一大堆枯燥無謂的數據。
但是2010年南非世界杯的英格蘭門線冤案，2012年歐洲杯再因進球是否過門線的誤判讓烏克蘭蒙冤出局，接二連三的冤情終于讓國際足聯下定決心，在2012年7月全票通過了高科技的入球門線技術。這與網球中使用的“鷹眼”技術基本一樣，不過除了在球門周圍架設6臺攝像機之外，還要讓足球也多個“心眼兒”，足球內置的傳感器可以將足球入門的信號直接傳給裁判。目前“鷹眼”技術已經獲得了英超聯賽的歡迎，將在新賽季采用。而在明年舉行的巴西世界杯也將恭迎“鷹眼”加入裁判團隊。
用于羽壇的即時回放系統原本定于本周正式加入印尼公開賽，但因技術原因推遲。但是由于羽毛球賽事是否采用“鷹眼”這一問題一直受到羽壇的不斷爭論、猶豫，因此此次推遲使用還是不免讓人有其他的猜測。
“鷹眼”在各種賽事中的應用，到底會是“天使”還是“魔鬼”，都有待運動員和觀眾的證實，但“鷹眼”在電視轉播中，為觀眾們所呈現的比賽細節，對于觀看比賽的感官享受還是會有很大程度的提升。
數字分析席卷職業體育
2011年，布拉德·皮特主演的講述體育經理人故事的電影《點球成金》獲得了第84屆奧斯卡電影節的六項提名。而對于體育迷而言，最吸引他們的恐怕是影片中提出的“棒球統計學”一詞。
奧克蘭運動家棒球隊總經理比利·比恩破天荒地將“棒球統計學”作為球隊的經營方針。他盡可能地將球員能力數據化，并以此作為衡量球員能力的唯一標準，而非基于傳統主觀經驗的判斷。通過這套統計學公式，比利以有限的預算去尋找那些表面上看去都身懷缺點、性格偏癖，但運動價值被低估的球員。此后，也正是他們，幫助球隊取得了驕人的戰績。
在英超賽場上，無論是剛剛退休的弗格森還是重新入主切爾西的穆里尼奧，都是“數字足球”的踐行者。ProZone是英國著名的體育數據分析公司，它是國際足聯數據庫供應商，為英格蘭代表隊、曼聯、切爾西等豪門球隊提供專業數據分析。
就在比賽開始前，依據ProZone提供的數據內容，在球隊數據分析師的幫助下，球員們通過視頻和圖表，就可以清楚地知道自己的職責所在，對手的特點和弱點，教練的戰術安排以及如何執行。
在NBA，帕特·萊利在紐約尼克斯擔任主教練期間，就特別注重收集一些冷門數據干擾對方出手的次數、籃板卡位次數、投籃角度的變化、機會球的爭奪次數。萊利會在每節比賽后都收集類似的數據，以便在半場或者比賽中間作出調整。
如今，萊利已經不需要指揮助理教練們辛苦地手動記錄下每一個復雜的數據，他可以在各大數據分析公司訂制服務。
而從今年開始，NBA與SAP聯合發布了聯盟數據子站，全世界的籃球迷將可以通過該站對NBA比賽進行數據分析，也可以查詢1946年聯盟成立以來的所有歷史數據。這意味著所有的籃球迷都與NBA的教練、球探一樣掌握相同的數據信息，當他們觀看一場比賽時，通過組合數據分析，他們能隨時了解教練戰術、陣容排布方面的數據依據。
說到體育中的高技術據分析，不得不提到IBM 的SlamTracker應用軟件，它與網球運動結緣已久。網球迷們恐怕已經記不清是從什么時候起，比賽的各項數據統計，以及球員的最合理戰略、戰術分析實時出現在了電視屏幕上。此外，SlamTracker中的Keys to the Match功能，還可以將球員及對手過去數年征戰歷史數據作科學的數據分析與統計，結合過去5年大滿貫冠軍的打法模式與風格分析，從而提煉出最佳戰術的關鍵點，有助于球員出奇制勝。
不過，北京體育大學運動生理教研室主任熊開宇在接受《中國科學報》記者采訪時表示，比賽、訓練數據的搜集、分析，一直是我們的薄弱環節。“數據服務是需要收費的，而且價格不菲，目前，國內體育界在這方面的理念還比較落后，因此，投入很有限。”
據北京體育大學籃球教研室主任畢仲春透露，目前，在CBA球隊中，主要是外教會使用一些自帶的數據分析工具。
英國的卡因在體育技術創新中也盯緊了數據分析，依靠科學儀器實時掌握運動員在訓練中的狀態變化，評估運動狀態，從而及時糾正錯誤，調整訓練方法。
他告訴《中國科學報》記者，團隊曾經幫助英國游泳隊研發了一個能夠追蹤運動員在水中情況的設備。通過安裝在運動員身上的陀螺儀和加速計，并在游泳池內安裝攝像頭和傳感器，從而監控運動員的身體姿勢、加速、速度和力量等各項指標。游程技術以及其他一些運動員與教練想要了解的變量也都可被記錄，“這可以增強隊員們的學習行為，也讓教練們理解微小改變帶來的細微差別”。
在NFL新秀訓練營, 每個選秀球員都需要穿上帶有傳感器的運動服，這些傳感器能記錄運動員的加速度、垂直彈跳力以及心率等等。這種生物傳感技術本是用來幫助美國特種部隊進行訓練的。用來分析諸如脫水、疲勞或者受傷等因素對受訓士兵的影響。而事實上，針對士兵們的一些訓練原則也可以被運用到運動員身上。通過分析那些保障運動員健康的因素，就能夠制訂合理的訓練計劃，使得運動員既能夠充分訓練，又能夠保證不因過度訓練而導致受傷。