新視野

　　奧林匹克是對人類體能、運動技術和全球性旅行的一個巨大考研。為了讓一切穩定有序的進行，科學技術已經滲透進奧運會和殘奧會的方方面面。

　　對數千名運動員來説，科學家已經幫助他們研發出了高效的訓練技術、合理的訓練日程、健康的飲食方案、精良而優質的裝備以及有效的興奮劑檢查方法。對數百萬可能會前往倫敦的觀賽者而言，科學技術的主要作用在於制定井然有序的城市規劃、疏導交通、確保公眾健康以及安全。而對數十億在家裏觀賽的觀眾而言，研究人員研發出的技術將測量運動員們製造出的一個又一個人類奇跡並將其展示在觀眾面前。

　　英國《自然》雜誌網站近日詳細揭示了為奧運會“保駕護航”的四個科學領域。

　　心理學家鑒定殘疾運動員是否合格

　　2000年，西班牙殘疾人奧運籃球隊在悉尼殘奧會上橫掃千軍，奪得了金牌。但後來，西班牙殘奧會代表團籃球隊成員卡洛斯·裏瓦格達在接受某體育雜誌採訪時稱，在這屆殘疾人籃球隊中，至少有10名運動員不符合殘疾人標準，其中包括他本人。據查實，在該隊12名隊員中，只有兩人是真正的智障殘疾人，其他10人沒有任何人接受過心理醫生或精神病醫生的檢查和測驗。為此，西班牙殘疾人奧運籃球隊將“騙”來的金牌又交了回去。而且，殘奧會還規定，具有學習障礙的人不允許參加接下來的2屆殘奧會。

　　不過，今年，這些具有學習障礙的運動員能夠參加田徑、游泳和乒乓球項目的比賽了。那麼，如何界定學習障礙呢？智力障礙很難檢測出來，因為，與大多數身體殘障不同，智力殘障的表現並非一直很明顯。

　　在西班牙殘疾人籃球隊的醜聞爆發之後，國際殘疾人奧林匹克委員會和國際智障殘疾人運動員聯合會對一個國際研究團隊提供了資助，要求該研究團隊制定嚴苛的“合格”（存在殘疾）以及“分類”（進行某項運動需要哪方面的殘疾）標準，並將其固定下來。作為本屆倫敦殘奧會負責確保運動員具有參賽資格的科學家之一，英國坎特伯雷大學應用心理學系的負責人簡·伯勒斯于2009年加入了該研究團隊並且成為“合格”團隊的負責人。國際殘奧委會醫學與科學部主任彼得·范·德-弗裏葉特表示：“她是這一領域的專家，她幫助研發的這套標準為智力殘障運動員重返殘奧會鋪平了道路。”

　　根據現在制定的新規則，運動員如果在18歲之前存在智力發育遲滯現象，或者IQ不超過75，而且在諸如社會技能等適應性行為方面存在“顯著缺陷”，那他（她）就能算是一名“合格”的殘奧會運動員。

　　接著，合格運動員會接受一系列測試以證明他們可以被看做殘障人士並參加相應項目的比賽。例如，研究人員將首先對一名游泳運動員的某些在運動方面非常有用的技能（諸如反應時間）進行測試和評估，接著對該運動員和其他運動員的游泳技能進行比較。伯勒斯表示，研究表明，智力殘障運動員一般傾向於進行更多的衝程來遊完給定的距離，因此，分類員會給運動員拍攝視頻，比較並評價他們的衝程比以便查看這一比值是否符合殘障游泳運動員的“帶寬”。所有這些步驟都必須由多名研究人員備案並進行綜合評估以確保該系統足夠識別並應對任何可能會有的欺騙行為。

　　伯勒斯説：“我正在翻閱並核查每名殘疾運動員的資料，確保我們對通過接受過該系統檢查的人知道得盡可能多。在整個殘奧會期間，我將隨時待命，確保分類工作進展順利並在出現任何問題時能妥善解決這些問題。”

　　科學家們也在進行其他合格鑒定和分類工作，以查看是否能將更多運動項目囊括進2016年在巴西裏約熱內盧舉辦的殘奧會上。這些工作包括找出運動員進行某項運動必須的技能以及智力殘障對運動表現的影響。此前，有人打賭稱，划船和籃球比賽將納入裏約熱內盧殘奧會中。

　　興奮劑“捕手”讓奧運會更“乾淨”

　　今年夏季奧運會100米短跑比賽將是競爭最為激烈的比賽之一，牙買加短跑選手、“閃電”尤塞恩·博爾特已經蓄勢待發，將奮力擊敗另外一名更年輕的後起之秀、牙買加選手尤罕·佈雷克，從而捍衛自己在短跑領域“王者之尊”的地位，這場比賽無疑會成為本屆奧運會的最大看點之一。

　　然而，除此之外，奧運會上競爭最激烈的一個戰場將是位於距離奧運村北部35公里處哈洛的一個巨大的郊區實驗室內。在此處，反興奮劑專家將使用他們的分子“兵工廠”內最複雜的工具，以便讓那些服用了可以提高運動成績的藥物的運動員無所遁形。

　　該實驗室將對幾十種興奮劑、類固醇和其他違禁藥物進行篩查，倫敦國王學院藥物控制中心的資深科學家克裏斯蒂·巴特利特是該實驗室的負責人，該實驗室將主管對於促紅細胞生成素（EPO）以及人類生長激素等生物藥物的測試工作。EPO是上世紀80年代研製出來作為治療腎病患者貧血症的用藥，由於可以大幅提高運動員的攜氧能力而被濫用，但它會引起紅血球密度增加，增大了心臟病發作和中風的風險。

　　眾所週知，反興奮劑科技目前還處於保密狀態，當然，也有人認為，不必要這麼保密。巴特利特表示，他不能告訴人們倫敦奧運會上將採用什麼藥物檢測技術。他只是強調稱：“我們已經安裝了最複雜的設備，過去幾年，我們一直在研發並驗證新技術，這些新技術有助於我們在各個領域更加靈敏。”

　　對於巴特利特和他的150多名同事來説，第一個挑戰在於處理奧運會和殘奧會運動員提交的用於測試的大量尿液和血液樣本。這些尿液和血液樣本將從大約7000名運動員那兒收集而來，在比賽開始前幾天以及比賽結束後立刻就要收集完成。收集之後幾小時，樣本就會送到他們的實驗室內，一部分樣本用於測試，另外一部分樣本將被冰凍起來作為備份，該實驗室的所有工作人員和設備必須連軸轉，以便儘快完成所有的測試工作。

　　如果該實驗室在檢查血液和尿液樣本時發現任何違禁物質，研究人員會立刻報告到國際奧委會和其他運動管理機構，這些機構隨後會進行調查並對相關運動員進行紀律處分。

　　諸如羅氏制藥公司和美國安進以及葛蘭素史克等制藥公司現在會定期分享他們正在研發的藥物信息，這些藥物有可能被運動員使用。2007年，在美國食品和藥品管理局（FDA）批准一類新的促紅細胞生成素CERA之後幾個月，反興奮劑科學家就研發出了一種測試方法。

　　儘管這一測試方法並沒有搭上2008年北京奧運會的“末班車”，但隨後進行的回溯式測試也剝奪了巴林中長跑選手、北京奧運會男子1500米冠軍拉西德·拉姆茲的金牌。2009年4月下旬，國際奧委會公佈了北京奧運會部分興奮劑樣本重新檢測結果，有6名運動員顯示“異常”。隨後，巴林奧委會宣佈，該國選手拉姆茲因服用禁藥，血液檢測呈陽性。據悉，拉姆茲是服用了促紅細胞生成素刺激類興奮劑CERA（促紅細胞生長素EPO第三代産品）。

　　一些服用興奮劑的運動員開始越來越多地求助於非法的實驗室，這些實驗室能夠製造出諸如EPO等藥物，而且也能對這些藥物進行化學修改以避開測試。巴特利特表示，他的團隊已經準備好了。例如測試EPO的方法也可以用來探測任何使用遺傳工程學製造的蛋白質， 因為，這些蛋白質比普通物質的酸性更小。

　　參加倫敦奧運會的運動員將接受奧運會歷史上最嚴苛的檢查，但是，這些測試會使運動員更“乾淨”嗎？巴特利特持謹慎樂觀的態度。很多國家會在他們的運動員出發前往倫敦之前，對運動員進行篩查和測試，而且，有些運動項目已經開始使用“生物護照”，其會標示出運動員的血液隨時間變化的情況；搜尋到可能發出違法的體能增強信號，甚至當諸如EPO等物質不能被發現時也是如此。巴特利特説：“不管如何，打算前往倫敦的運動員們，還是小心為妙。”

　　流體建模員讓游泳運動員更“給力”

　　在2008年北京奧運會上，游泳運動員們打破了25項世界紀錄，讓其他運動相形見絀。很多人將榮譽歸功於高科技的游泳衣，這些新泳衣減少了人在水中受到的阻力。但是，北京奧運會之後，競技游泳的國際監管機構引入了新的比賽規則，限制可能從游泳衣那兒獲取的好處。現在，運動員們必須尋找其他方法來獲取優勢，提高成績，英國游泳運動員開始求助流體動力學家斯蒂芬·特諾克。

　　特諾克的專業是流體力學，尤其是輪船設計領域的流體力學。研究空氣或水在人體周圍如何流動並非巨大的進步，而且，過去三年間，他一直主持著英國南安普頓大學的運動工程實驗室（PSEL）。他表示，該實驗室曾經同英國自行車隊攜手合作，設計出了很多符合空氣動力學的騎行位置，為英國自行車選手在北京奧運會上獲得14塊金牌立下了汗馬功勞。特諾克表示：“英國游泳隊目前還不知道在游泳過程中什麼是流體力。”

　　為了提高運動員的體能和成績，運動工程師們會使用一個絞盤系統來拉游泳選手，讓其在水中穿梭。絞盤系統的線內的張力會被科學家們用來評估水的阻力和推力。

　　然而，游泳運動採用某種科學的方法來提高成績已經被證明是一個挑戰。特洛克解釋説：“對自行車選手來説，很容易讓其在合適的位置騎行以便其受到的阻力最少，但是，對游泳運動員來説，其在水中的阻力受到很多因素的影響，很多因素起作用，包括身體的長度、手臂和腿部的運動、四肢傳遞到水中的力量以及水壓和運動的影響等等。特洛克説：“變量如此多，而且，游泳運動處於非常嘈雜的環境中，所有的一切都發生得非常快，很難確切地重復同樣複雜的環境。”

　　為此，該PSEL團隊設計出了幾個技術解決方案。其主系統基於一個便攜式的絞盤，它會讓游泳運動員在水中穿梭的速度比他們正常游泳的速度快一點，這個技術名叫超速。當英國的頂級運動員在一個游泳池內訓練時，特洛克團隊測試了絞盤線內的張力以評估水阻力的變化；研究人員拍下了運動員們一圈又一圈游泳的視頻，以查看調整游泳姿勢或泳帽的位置對水流和速度的影響。特洛克説：“只要運動員從泳池中出來，我們能清楚地知道他們在水下的表現，這些信息隨後都會被反饋給教練和運動員。”

　　特洛克團隊一直在解決其他與游泳訓練有關的問題。他正在使用該絞盤系統探究體毛對水中阻力的影響（答案是，越平滑速度越快）；他們也正在使用肌骨骼系統的計算機模型來厘清如何改進仰泳的效率。

　　疾病追蹤者為全球健康“把脈”

　　倫敦奧運會的組織者們此前預測，全球各地將有數百萬人會前往倫敦觀看比賽，其中的一些人可能會攜帶有病毒和細菌。來自加拿大的研究人員卡曼·卡汗是一個國際研究團隊中的一員，該研究團隊正在測試一些為了預防因為人群擁擠而導致疾病（諸如某些潛在的新的流感菌株）擴散所採取的策略。

　　雖然人群擁擠可能引發大規模疫情爆發的情況，但是，要是“萬一”發生了該如何處理呢？可汗一直對此保持警醒。過去，疾病的突然爆發一般同大規模的人群聚集有關，包括2010年在加拿大溫哥華舉辦的冬奧會期間爆發蕁麻疹以及2008年在澳大利亞悉尼舉辦的天主教青年節期間爆發流感等。英國健康保護局奧運會健保工作的負責人布萊恩·麥克洛斯基表示：“奧運會會使得人群大量集中，因此，我們一直都在密切關注這種大規模的人群聚集可能帶來的健康威脅，我們尤其擔心傳染病爆發。”

　　可汗將使用“生物離散計劃”來評估這些威脅，該項目自2008年啟動以來，他一直是負責人。這個基於網絡的計算機項目將數十億的航班安排信息集合在一起，讓研究人員得以了解全球各地的人們如何前往倫敦。為了精確計算出那些攜帶有病原體的人可能會帶來的風險，在整個比賽期間，該項目將同收集到的疾病監控信息實時連接在一起，例如由美國麻省波士頓兒童醫院的“健康地圖計劃”所提供的信息，該計劃囊括了來自於健保系統和社交媒體上出現的與傳染病威脅出現有關的消息、報告。例如，如果一條流感爆發的新聞來自印度，可汗能夠拼接出一幅疾病擴散的圖片並利用該圖片預測疾病在倫敦爆發的可能性。這類早期警告可能會讓健康官員有時間及時向公眾發出警告並採取預防行動。

　　麥克洛斯基表示，實際上，對於“生物離散項目”和全球的健保系統來説，奧運會都將是一個巨大的測試和考驗。他説：“結果可能表明，這些系統對奧運會沒有任何幫助，也可能表明這些系統對奧運會來説不可或缺。直到我們進行完實驗，我們才能知道答案。”

　　可汗希望，與全球人員流動有關的數據能夠為一個方興未艾的領域——“大眾聚集醫學”提供有關的信息，“大眾聚集醫學”這一研究領域主要研究由於宗教集合、音樂集會和運動賽事可能給公共健康帶來的風險。他將全球交通比喻成“全球動脈網絡”，他表示人們通過這些網絡進行著遷徙，可能會對他們的心理和生理産生影響。他説：“這些大型的集會會對全球健康産生潛在影響，我們需要更好地理解它們。”（記者 劉霞 綜合外電）

　　《科技日報》（2012-7-31 八版）