2010年9月15日，由中国体育科学学会体育仪器器材分会和中国系统仿真学会体育系统仿真专业委员会主办，北京体育大学科研中心和《中国现代教育装备》杂志社承办的主题为“体育院所实验室的管理与运行”的全国体育院所实验室管理发展研讨会在北京体育大学科学研究中心举办。在研讨会召开期间，笔者采访了国家体育总局体育科学研究所体育工程研究中心副主任，体育系统仿真实验室主任、中国系统仿真学会体育系统仿真专业委员会秘书长李祥晨。他是第一个对体育系统仿真概念做了系统界定的人，并创建了国家体育总局体育科学研究所体育系统仿真实验室，长期从事体育系统仿真研究工作，出版专著一部，发表学术论文20余篇，他所做的每项工作无不饱含开拓精神和创新意识。
李祥晨主任
李祥晨主任给体育系统仿真下的定义为，通过计算机模拟技术再现体育教师的教学经验、教练员的训练意图、管理者的组织方案和运动员的训练过程，从而达到对体育系统的解释、分析、预测、评价的一种实验技术学科。李主任介绍说，体育系统仿真是随着现代计算机技术的快速发展和广泛应用而产生的，但仿真的概念自古有之，古人在从事大型工程，如制造船舶、修建楼房前都需要先做一个模型，然后根据模型去造船建房。如果在没有模型验证的情况下贸然开始造船建房，往往承担很大失败的风险。建造这些船舶和房屋的模型的过程都可以看作是仿真活动，但这并不是现代意义的仿真，因为，现代意义的仿真是以计算机的发展为前提的，是通过数学建模建立和计算机计算来实现。数学建模是一个复杂的过程，牛顿发现的三大定律，就是给出了3个数学公式，这3个数学公式从本质上来说也就是3个数学模型，它们涵盖了所有宏观低速物体的运动规律。运用这3个公式可以描述所有物体的运动，如铅球的轨迹、标枪的飞行等。具体到实际应用中，这个数学模型就变得非常复杂和精细。例如运动员投铅球，如果只考虑铅球的运动，牛顿第二定律就可以解决，因为其本质就是抛物线运动。铅球的运动很简单，但要反映运动员的运动就非常复杂，人的关节特别多，减去一些无关关节后，可以用刚体模型描述，于是又可以用牛顿第二定律解释。当然，为了更逼近真实的运动过程，还需要考虑其他许多因素。随着参量的增加，运算量就变得相当大了，就离不开计算机的帮助。
在体育系统仿真中常常运用计算机来模拟再现人的行为，包括运动员的运动，教练员的想法和意图。李主任以体育动作创新为例，深入浅出地介绍了体育系统仿真的应用：如果把教练的设想告诉运动员，让他直接去尝试，可能完成不了，也可能导致运动员受伤。而用系统仿真技术，在计算机系统中事先就能获知动作到底能做到什么程度，如果实现不了应该调整哪些参数。仿真技术不仅用于动作创新，在设计辅助器材中更能大展拳脚。如设计力量训练器或特种关节训练器，若仅凭想象难以制作成功，需要借助计算机软件中的一些功能。器材设计出来后，能不能达到预期效果呢，还可将数字的“人”放进去验证，也可以在全景虚拟现实中让真人通过传感器去操作计算机里的虚拟器材。利用系统仿真技术可以简单、高效、经济地达到设计和验证的目的，更重要的是可以保证运动员的安全。此外，体育系统仿真还可以用于模拟训练，利用计算机模拟出整个运动场地，学生可以在虚拟运动场里做适合自己的训练。体育系统仿真的最终目的是为了控制系统的发展，控制事情的推进，使运动员取得更好的成绩，在大型活动中更能突显它的优势。在2008年奥运会开幕式和2009年国庆阅兵式中都用到了系统仿真技术。
二、体育系统仿真对体育教学的意义
李主任认为，就目前而言体育系统仿真对体育教学意义非常重大，而从长远来看，其意义还会越来越大。教学系统电器化程度逐步加深，多媒体教室正在迅速普及，从而推动了体育系统仿真在教学中的应用。在体育教学中，最常见的教学方法是教师在前面演示动作，学生在后面跟着做，学生如果因为距离等原因看不清楚教师的示范就学不好动作。如果使用仿真技术就可以把全部教学过程变成虚拟现实，使学生非常方便地自主学习：一是可以实时、随地开展学习，不需要在体育馆受实体条件的限制；二是可以实时检查，从360º去观察教师的动作，并且可以任意放大、缩小和旋转，为更精细地掌握动作提供了条件。在教学前可以验证教学方案的可行性，验证其是否科学，能否教好学生。此外，运用仿真中的虚拟现实还可以对教学效果进行评估，把仿真效果与真实效果进行对照，对角度不够、力度不够、速度不够等情况都可以做实时对照。
他预测，在未来几年中，随着计算机技术的发展，软件开发难度降低，体育系统仿真在教学中一定会大有作为。它可以全方位地介入教学流程中，包括课程开发、实施和评估等都可以实时使用仿真技术。仿真技术是随着现代科技的发展而发展的，科技越进步，它的应用就会越广泛和深入。目前，信息技术的趋势是计算机运算速度加快，操作界面更加简洁，人机交互更容易，这些都将推动仿真技术的发展和应用。对于这个问题他通过回溯过去展望未来：现在学生利用电脑游戏进行学习，例如，和计算机打乒乓球、打网球，增进战略与战术学习，但如果往前推20年，这些事情是不可想象的，那时计算机的运行速度比现在手机的运行速度还要慢。正是鉴于现代科技的快速发展，李主任对未来系统仿真在体育教学中发挥更大的作用很有信心。
三、体育系统仿真实验室的建立
在我国，现代意义上的系统仿真已经有近30年研究历史了，它最早出现在20世纪80年代，随着计算机技术的发展而产生。最早应用于国防和航空航天领域，因为这些领域非常需要系统仿真技术。以后随着计算机发展，系统仿真技术逐渐民用化，社会其他领域也开始使用。20世纪90年代起，陆续有人关注体育系统仿真，从2000年开始进入系统研究阶段。国家体育总局科研所体育系统仿真实验室是在原所长李元伟的大力支持下于2002年10成立的，后来的历届领导也都很支持实验室的建设和发展。体育系统仿真实验室的一个突出特点是高科技，即以高科技研究体育，在全部体育工作中技术比较领先。以前的体育研究往往集中在生理、生化和训练，而体育仿真是以计算机、高科技和网络为主的交叉学科，具有很强的实践性和工作性，属于遵循科学规律的应用研究。体育系统仿真具有广阔的发展空间和应用前景，又得到了领导的支持和关怀，因此在创立的短短几年里发展较快，目前体育系统仿真实验室承担了科技部、基金委、国家体育总局等多个项目。
四、科研心得：得益于广泛的兴趣和爱好
据笔者了解，李祥晨主任在攻读研究生期间已经出版了专著《体育系统仿真》，先后发表学术论文20余篇。当笔者请李主任介绍科研心得时，他谦虚地表示目前主要是在做项目，发表的论文并不多，对这个问题不好回答。陪伴他参加本次研讨会的师弟兼好友向笔者介绍了李主任科研工作中的两段“逸事”：
兴趣广泛的社团主席
李祥晨主任自幼兴趣广泛，虽然大学所学专业是体育，但他最感兴趣的却是工科，经常旁听其他院系物理、数学、电子和计算机相关课程。他不仅掌握多学科扎实理论知识，还具备超强的动手实践能力，担任电子社团主席的他利用课余时间带领协会会员义务为学校周边住户维修家电，他精湛的技术和老实本份的人品受到大家的一致赞扬。
风扇对着电脑吹
研究生期间李祥晨主任所学的专业是体育系统工程，研究方向为系统仿真，从2000年开始接触系统仿真技术，于2001年出版了《体育系统仿真》。在写这本书时，计算机硬件条件不像现在这样先进，主机散热效果不理想，电脑经常死机。为了加快写作进度，李主任将仅有的一台电风扇对着主机吹，而自己在三十多度的高温中汗流浃背地工作。
当笔者问及这两个故事的细节时，李主任笑而不答。只是简单地告诉笔者，他的科研工作的确得益于广泛的兴趣和爱好。正是因为对其他学科的了解，使他能够从多个角度思考问题，而他也正是从学科交叉部分有所得。
五、对全国体育院所实验室管理发展研讨会的建议
北京体育大学“全国体育院所实验室管理发展研讨会”已经举办了两届，提供了一个难得的交流机会，推动了体育实验室发展，应该继续办下去。其中一个问题我觉得探讨得很有意义，中国的体育实验室开放率不到1%，有的一年仅开放几次，有些低档实验室一年甚至用不了一次。作为科学研究的一个主战场，实验室本身都是封闭的，没有实验就谈不上科学研究，它不像哲学那样“面壁十年图破壁”，而需要靠科学实验来证明。认识世界的方法有3种：观察、实验和仿真，在现代科学体系中，仅凭观察已经行不通了，因此，需要把实验室开放，形成一种开放机制，联合开展研究，对推动科学进步非常有意义。“体育院所实验室的管理与运行”这一主题的探讨可以推进实验室管理与开放，既有利于学校体育教学也有利于加快科学研究。希望这样的研讨会越办越好，规模也越来越大。
编后语
与很多科研工作者一样，李祥晨主任不太善于言辞表达，只有在谈及体育系统仿真这个话题时他才有说不完的话。广泛的兴趣爱好和多学科背景，使他可以迅速了解各行业领先技术，进而整合多学科优势资源达到创新之目的。李主任的科研创新经验值得学习，致力于教育装备创新与建设的《中国现代教育装备》杂志将继续关注李祥晨主任及他带领的国家体育总局体育科学研究所体育系统仿真实验室，推动体育院所实验室发展。
撰稿：安健
