2020東京奧運，被譽為是臺灣體壇光榮的一年，在各個運動項目中臺灣選手們屢刷新紀錄，臺灣代表隊共贏得12面獎牌，創下夏季奧林匹克史上最佳成績，有如此耀眼的成績，除了運動員本身扎實的訓練外，運動科學更是功不可沒。體育署在2018年便啟動「2020年東京奧運會黃金計畫」，積極培訓38位臺灣頂尖運動員，國訓中心特別組成運科小組，以運動科學為主軸，提供運動員在訓練、戰略分析、預防傷害等面向的後盾，在此次奧運會上展現出臺灣運動科技軟實力的成果。
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國立臺灣師範大學運動競技學系翁士航助理教授認為，「未來奪牌率要能提升，運動科學結合實務訓練的程度將決定結果，而不再以人數量取勝。」運動針對性地結合科技，是運動員往上突破瓶頸的關鍵，勢必可以有效率幫助選手在賽事上獲得更好的成績表現。運動科學是一項跨領域、廣泛性的應用科學，橫跨多元教育、競技運動、預防醫學、生物力學等不同科學領域，融入選手的日常訓練，成為最佳後援。
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<h2>當運動科學成為訓練日常的一部分</h2>
對於選手來說，運動科學介入訓練是最直接感受與過去傳統訓練不一樣的地方。被封為「世界貓王」的臺灣體操好手唐嘉鴻表示，「具系統化、科學化的訓練，讓我可以在每個階段目標都很清楚，且明確地去實現、進步。」當運動科學技術、資訊、輔助器材等愈來愈多，更輕易使用不同的訓練方法，不論在體能、技術、心理層面的強化，都有助於突破瓶頸，並進一步挑戰更高難度的動作。
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身為國立臺灣師範大學運動競技表現實驗室負責人高裕軒博士指出，從唐嘉鴻的日常訓練經驗來舉例說明，以體操選手而言，平時訓練可能每周平均需完成200次以上的落地動作，而每個落地動作皆運用下肢肌群的離心收縮能力，來承受約7.1至15.8倍的自身體重反作用力衝擊。而選手在實施整套、半套、連接及單一動作訓練的伸展縮短循環 (stretch-shortening cycle, SSC) 過程中，肌肉不斷反覆呈現離心即向心收縮的用力狀態。而選手要具備高水準上肢、下肢及核心之力量、爆發力等運動表現，研究指出關鍵指標就在於SSC機制如何刺激與活化。而在2020東京奧運期間介入嘉鴻訓練的「慣性式阻力機」亦證實可有效提升唐嘉鴻選手落地穩定性、身體水準與競技運動表現。
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運動影像追蹤這項技術行之有年，透過影像分析，量化運動員在技術及戰略上的表現，翁士航教授表示透過運動影像回放系統抓出選手在動作上的優、缺點，並對其進行分析，能讓選手獲得明確地指導與適切地調整。唐嘉鴻也以親身經歷談及，在動作完成後的當下，身體是仍有感知，藉由影像回放系統，檢視自己的動作精確度、身體角度、擺盪幅度等，搭配數據分析比對與過往動作呈現上的差異，更能掌握自己身體的控制。此外，穿戴在唐嘉鴻身上的慣性感測器(IMU)，可蒐集他在練習單槓時的加速度與轉速數值，分析脫放、落地等動作在哪個數值範圍區間內可以最穩定且成功地將動作、體態做到最好。例如：翁士航教授研究團隊針對唐嘉鴻單槓最後下法直體兩周轉體720°結束動作，藉由慣性感測器的資料收集和分析，找出最佳的數值為下法前的車輪加速度建議在39.2m/s2以內，空翻轉體的前後軸轉速建議在550-650°/s之間，縱軸轉速建議在1350-1450°/s之間。藉由慣性式阻力訓練和慣性感測器的科學介入，讓唐嘉鴻從2019年世錦賽的完美落地成功率僅36.3％，直到2020東京奧運會大幅提升至72.7％，順利獲得個人全能第七名，突破臺灣體操全能最佳成績紀錄。藉由大數據累積及分析，精準找出關鍵參數指標，能有效率的給予選手建議與策略性調整，針對個別選手量身打造訓練目標及方向，除了選手的身體素質得到提升，在挑戰、開發新動作更有發展空間，如同高裕軒博士所言：「這些科技的幫助讓我們能夠看得出來，做動作時的因果關係，因為體操的技術動作相當複雜，每個環節都是環環相扣。」
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除了科學儀器的輔助，體重管理也是相當重要的一環。例如：唐嘉鴻選手於2020年的總受傷次數為17次，統計發現當在73公斤以上時，發生傷害的比率為70.59％，而73公斤以下時為29.41％。因此，藉由長期觀測與記錄分析，得出個別運動員最佳體重數值，提升選手對身體的控制、降低受傷風險，把握平時節奏，才能實質有助於賽場上表現，期待運動員生涯跑的久，而非僅能跑得快。
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<h2>受傷後，再出發</h2>
運動員受傷難以避免，然而真正的難題是「到底需不需要動手術？」這是每位運動員遇到受傷情況時最先考慮的問題，什麼樣的選擇才是對選手最好的安排？翁士航教授認為，必須多方徵詢專家意見後才能做出正確決策，且後續的復健安排更是重點。唐嘉鴻分享他的過程經驗，曾經右手肘反覆受過傷的他，有好幾年手臂是無法伸直，被體操隊夥伴戲稱「章魚手」，但透過翁士航教授為唐嘉鴻安排系統化、科學化的復健課程搭配訓練課表，整體規劃鉅細靡遺，每個階段的循序漸進安排強度與復健動作精細度，乃至非受傷部位的整體訓練細節一一掌握，讓恢復後的身體機能更勝以往。
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根據2019年國際奧委會發布的數據顯示，35%的精英運動員曾經罹患近一年的心理疾病，25%的大學運動員則有憂鬱症狀。這些展現人類極限的運動員心理健康問題往往是被忽視的，更是影響場上表現的因素之一。「他希望我快樂的練體操，不是要拿金牌，我們練體操，是因為我們喜歡體操，不是因為我們喜歡金牌。」唐嘉鴻說到，翁士航教授的一段話，讓他重新調整自己的心態找回練體操的初心。此外，為了增加選手的抗壓性，以及臨場時的心態調整，透過平時測驗中帶入模擬正式比賽情境，學習調整適應比賽當下如何運用「平常心」來面對。這種狀態讓唐嘉鴻能在比賽時，降低心理壓力與提升興奮情緒來收放面對整套表現，平時像比賽，比賽像平時，慢慢磨練讓自己維持在一定的心理平衡狀態，藉此減少過多內外在影響因素，將可控制因素提升進而降低失誤。當然仍需多面向切入，單從受傷後的復健到心理健康狀態的訓練，由科學角度擬定對選手最有利的方案，才能發揮運動科學的最大效益。
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<h2>在訓練之外的運動科學</h2>
在運動賽事中導入科技已不是新鮮事，包括行之有年的「鷹眼系統」，降低肉眼誤判的爭議，讓裁判更能準確的進行關鍵判決，如2020年東京奧運羽球男子雙打決賽中，靠著鷹眼系統判讀為臺灣拿下金牌關鍵的一球。在體操比賽中，運動員的每個瞬間動作裡，都包含著複雜的要素，因此建立客觀的評分標準十分重要。2019年日本富士通投入研發「AI輔助評分系統」，並於同年的世界體操錦標賽中首次引入該系統，在男子鞍馬、跳馬、吊環和女子跳馬等4個比賽項目中使用。翁士航教授表示，目前已經透過國科會，預計明年度可以引進此套系統，屆時除了擁有大量運動員訓練的資料、數據可供參考比對外，也能透過系統的AI輔助，將動作結構拆解、分析每個扣分要素，了解國際趨勢讓臺灣選手與世界接軌。
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科技日新月異，即便現在臺灣在運動科學上仍與國外有一段的差距，但翁士航教授樂觀地表示臺灣跟國際早晚會完全接軌甚至超越，現在只是一個過程。但要如何讓臺灣在世界運動科學上擁有較高的話語權？他認為，創新與開發才是重點。臺灣廠商需要真正深入了解該運動項目特性，並搭配專家學者，且透過運動員針對各類選手量身訂製他們實務上所需要的器材中挖掘，才能開發出更多具有普及性及商業價值的產品。此外，翁士航教授也提到虛擬世界中的VR眼鏡等產品，未來的應用也十分重要。例如，不一定每位運動員都有很多參賽經驗，因此透過VR眼鏡的輔助，讓選手直接透過視覺、聽覺就能感受國際比賽萬人空巷的氛圍，亦輔助於選手訓練、調適自己面對各種情境時的壓力與緊張情緒。
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<h2>翻轉體育運動，運動科學的下一步</h2>
從訓練、輔助性器材到比賽形式的改變，科學為體育運動帶來不一樣面貌，如何因應快速變化的環境，相關人才培育顯得相當重要。翁士航教授表示，「在教育這一區塊，要有實質貢獻就必須得有計畫的向下扎根，種子到底可以埋得多深？我認為，擁有多少志同道合的夥伴們就至關重要了。」他提出兩條路徑，其一是從基層教育角度切入，針對小選手的培養，以2013年成立的「小師大體操隊」為主要栽培對象，團隊學習首要著重氣質、品格、禮儀、謙卑的教育導向，在輔以競技運動訓練，藉此達成平衡發展。同時，將導入運動科學的觀念，讓小選手們耳濡目染親身體會實務訓練與運動科學是如何操作與結合，逐步培養出具全才能力之幼苗。
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其二，從師資培育出發，目前小師大總教練麥劉湘涵、小師大男子體操教練高裕軒、小師大男子教練陳宜翔、小師大女子教練張峻珉，他們本身除了是專業的體操選手退役，亦是臺師大運動與休閒學院碩、博士，具備了一定的運科背景、術科能力以及學科能力，未來勢必較能結合科學知識，並完美整合於實務訓練發展。至於面對城鄉差距的資源不對等狀況，也能藉由栽培學術專項師資來逐步改變偏鄉資源不均的問題，優秀的師資宛如一座座移動城堡般散布在全國各地，方能真正的將智慧資源帶入偏鄉，扎根培育更多優秀人才。
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在選手培養上，臺灣很多教練們與翁士航教授抱持一樣的態度，認為「從小訓練過程中就需要導入運動科學，有一定的運科知識能讓受傷率降低，才能挑戰難度高的動作。」在拉筋、柔軟度等基礎功夫已有基礎後，透過科學化個別設計出選手適合的訓練，逐步導入運動科學，培養出具有運科思考模式的選手。
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師資培訓上，國立體育大學的林育信教練提出不一樣的見解，他認為臺灣對於教練的照顧是不夠的，當部分教練的科學能力無法跟上現代訓練的腳步時，往往帶出來的選手進入國家隊以後，需要再重新改造選手們的思考能力，補足過去不足的地方。他建議，應透過研習、課程培訓來補齊教練在運動科學知識上的落差，讓地方的教練是有能力帶領、指導選手進步。
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談到未來發展，翁士航教授期望能透過運動科學穩定地創造運動員的巔峰狀態，並延長運動員的職業生涯。此外，另一項長期的發展計畫是，透過收集、累積足夠頂尖運動員的各項身體、訓練數據，打造一個通用型的訓練模組，降低選手受傷率、技術性失誤等，並可以有效率的提高選手肌肉水準、動作技術純熟度等，建立「黃金課表」的願景。
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「我覺得，運科雖然是重要輔助，但是最重要的還是在選手與教練之間的配合，以及如何進行訓練為主。」唐嘉鴻選手的一席話，提醒著不論科技如何發達，對於選手來說，更重要的是與教練、老師之間的默契培養，才能一起朝向相同方向前進。<a href="#_ftnref1" name="_ftn1"></a>
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（客座總編輯 |國立臺灣師範大學運動競技學系教授 相子元教授；研究顧問團隊 | 國立成功大學體育健康與休閒研究所所長兼教授 黃滄海教授、國立臺灣師範大學體育與運動科學系研究講座教授兼副系主任 張育愷教授、臺北市立大學運動器材科技研究所特聘教授 劉強教授、長庚醫院復健科主治醫師、台灣運動醫學學會理事長 林瀛洲醫師；責任編輯 | 梁孟娟、趙守予）

體操選手唐嘉鴻藉由Exxentric慣性式阻力訓練系統進行下蹲動作訓練。

左圖為體操選手唐嘉鴻在慣性阻力訓練介入前，貓跳高度約為15公分；在慣性阻力訓練介入後，貓跳高度約為20公分。