韓 松，陳佳琦，楊思磊

(四川大學 體育學院，成都 610065)

2020年10月，中共中央政治局就量子科技研究和應用前景舉行繼大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈之后又一次聚焦前沿領域的第二十四次集體學習，習近平總書記在主持學習時強調，要充分認識推動量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局[1]。而在《中共中央關于制定國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二○三五年遠景目標的建議》中也明確指出，要瞄準量子信息等前沿領域，實施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項目。截至目前，已有21個省級行政區(qū)將量子科技納入地方“十四五”規(guī)劃當中，充分彰顯量子科技在國家發(fā)展中的重要戰(zhàn)略地位。當前，量子信息技術正被應用于加速優(yōu)化、安全通信、精密測量、人工智能、分子模擬、金融建模、圖像處理等領域，以量子信息技術為代表的量子科技正在激發(fā)革命性的創(chuàng)新[2]。在新時代，體育強國的建設要由人力密集型向科技驅動型轉變，走體育行業(yè)的高質量可持續(xù)發(fā)展之路，為實現(xiàn)從體育大國向體育強國邁進提供強有力的支撐和可持續(xù)發(fā)展的動力。同時鑒于當下我國量子科技在體育領域的研究成果不多，本文旨在探尋量子科技與我國體育行業(yè)發(fā)展的切入點，研判前沿技術在體育領域的應用與融合，為創(chuàng)新體育新模式新業(yè)態(tài)提供參考。

1 量子科技的內涵特征

1.1 量子信息技術及特征

1900年Max Planck提出“量子”概念，宣告了量子時代的誕生[3]。20世紀一批優(yōu)秀的物理學家共同創(chuàng)立了一個能夠了解整個量子世界運行規(guī)律的理論——量子力學[4]。20世紀80年代，科學家們將量子力學應用到信息領域，從而誕生了量子信息技術[5]，其是量子物理與傳統(tǒng)信息科學交叉結合而衍生的信息技術(圖1)，其相關應用分類集中在量子保密通信、量子計算模擬和量子精密測量等方向[6](表1)，其在確保信息安全、提高運算速度、提升測量精度等方面顯示出可突破傳統(tǒng)經典信息系統(tǒng)極限的誘人前景[7]。

圖1 量子信息技術的主要領域

表1 量子信息技術的分類

量子通信技術是利用量子相干疊加、量子糾纏效應，以量子比特為信息載體的一種新型通信技術，主要分量子隱形傳態(tài)(quantum teleportation，QT)和量子密鑰分發(fā)(quantum key distribution，QKD)兩類，可以通過量子密鑰分發(fā)保證密鑰生成與分發(fā)過程的安全[8-9]，這已被證明是一種絕對安全的通信方式。與經典通信技術相比，它具有時效性強、抗干擾性能強、保密性能優(yōu)越、隱蔽性能高、應用范圍廣等優(yōu)勢。量子計算是建立在量子比特基礎上處理信息的計算技術，在計算速度和能耗方面遠超現(xiàn)有超級計算機，可以實現(xiàn)量子通用計算和量子定制計算，用于揭示各種各樣復雜系統(tǒng)規(guī)律[10-11]，其中量子機器學習作為量子計算與人工智能研究相交叉形成的新領域，其目標主要是通過設計從數(shù)據(jù)中學習的量子算法，利用量子特性實現(xiàn)對現(xiàn)有機器學習算法的加速[12]。量子精密測量與量子傳感是利用量子狀態(tài)對環(huán)境的高度敏感性，大幅度提升時間、重力、磁場、成像、遙感等領域的測量準確度[13]。

1.2 量子管理思維及特征

量子管理學奠基人丹娜·左哈爾首次提出量子管理學的概念，即“自下而上”的量子組織構想[14]，該構想強調不確定性、“動態(tài)”以及“變遷”，并將量子物理學引入人類意識、心理學和組織領域。量子管理思維強調組織內部構建非層級網絡系統(tǒng)，鼓勵組織成員共同參與搭建多元動態(tài)體系，自下而上地形成決策方案，刺激創(chuàng)新，促進組織進一步發(fā)展。量子管理思維與傳統(tǒng)大規(guī)模工業(yè)制造時代的牛頓管理思維在管理思想、管理機制、管理體系、決策方案、組織成員等維度存在眾多不同之處(表2)。

表2 牛頓管理思維與量子管理思維的對比

牛頓管理思維常規(guī)的反應式業(yè)務形態(tài)使其對外部環(huán)境變化的響應總是滯后的，而量子型組織會要求打破自上而下的層級權力結構，將權力分散到整個組織系統(tǒng)[15]，在與內部成員和外部市場的共同作用中不斷進化。對比牛頓式管理和量子管理模式的優(yōu)劣，左哈爾指出了企業(yè)引入量子變革、構建量子管理系統(tǒng)的原則和路徑，明確提出牛頓式思維是工業(yè)時代的產物，而量子思維是信息時代和知識文明時代的寵兒[16]，在量子力學思維體系中所表現(xiàn)的異于經典的思維模式也為大數(shù)據(jù)時代信息決策提供了新思路。

2 “量子+體育”介入體育應用的潛在場景

為適應時代變化與需求，要積極探索量子通信技術、量子計算技術、量子精密測量與量子管理思維在全民健身、競技體育、體育產業(yè)與體育文化方面應用的潛在場景。具體來說，全民健身方面，基于量子管理思維整體性的公共體育服務協(xié)同治理，基于量子保密通信與網狀結構機制的全民健身與全民健康深度融合；競技體育方面，基于量子機器學習算法、量子腦成像技術與量子點技術的競技訓練定制化和選材科學化，基于量子計算的電子裁判精準化；體育產業(yè)方面，基于量子云平臺的多元體育服務供給平臺化，基于量子遺傳算法的體育設施裝備智能化；體育文化方面，基于量子通信技術的運動項目文化培育，基于量子機器學習技術的體育國際交流合作。

2.1 量子科技引領全民健身發(fā)展

在全民健身領域，量子管理的思維方式與公共體育服務協(xié)同治理理念高度契合，有助于營造共建共享的公共體育服務治理氛圍。量子密鑰分發(fā)技術為部門間數(shù)據(jù)傳輸安全提供保障，破除了體育與衛(wèi)生等部門間的信息壁壘，加速了全民健身與全民健康深度融合，可助力全民健身戰(zhàn)略落實。

2.1.1 公共體育服務協(xié)同治理

在傳統(tǒng)公共體育服務治理模式中，政府一直是公共體育服務治理的核心，形成了“中心—邊緣”的結構，公共事務中政府部門存在“話語霸權”和社會“集體失語”的情況，具有利害關系的群眾聲音往往被政府和專家的聲音淹沒[17]，影響市場與社會等公共體育服務治理主體功能的發(fā)揮。而量子管理思維的介入有望使公共體育服務治理精準實現(xiàn)“多元協(xié)同”。

量子管理思維中，整體與部分之間相互作用、相互糾纏，整體是不可分割的。海森堡不確定性原理作為量子力學重要原理之一，指出主體不能獨立于環(huán)境之外，只能參與其中，主體的參與可以增強人們對客觀事物的認知并促進世界的發(fā)展?；趨⑴c式的量子思維，政府應尊重社會與群眾的參與，建立起平臺賦能式組織結構，使各方組織可以參與到更多創(chuàng)造和分享公共體育服務價值的過程。量子管理為公共體育服務治理提供了新的思路，一方面，它有助于塑造共建共享的公共體育服務治理模式，且從根本理念上反映出以人民為中心的公共體育服務發(fā)展方向。另一方面，政府不再具有掌控信息的優(yōu)勢，公共體育服務資源的配置由政府、市場、社會和公眾等多方共同決定并負責治理，治理的結果也由治理參與者共同承擔，以此更好地調動市場和社會的主動性。

2.1.2 全民健身與全民健康深度融合

我國人民生活水平正在逐年提高，但慢性病患者的數(shù)量也在突增，而防治慢性病的最有效途徑即加強體育運動，隨著越來越多的人參與到全民健身運動中，人民群眾對合理鍛煉、科學健身提出了更高的要求。但我國體育部門與衛(wèi)生部門各自為政，缺乏合作，可以嘗試在管理機制和技術手段兩方面介入量子科技，促進全民健身與全民健康深度融合。

在技術手段層面，傳統(tǒng)密碼學依靠數(shù)學算法的計算復雜度，隨著算力的發(fā)展始終存在被破解的可能，而量子密鑰分發(fā)(QKD)基于量子力學的基本原理，能夠提供獨特且長久的安全保障。政府機關單位可以運用量子通信技術搭建政務等關鍵基礎設施網絡，在體育、醫(yī)療、教育等部門之間安全地共享加密密鑰，保證加密文件及數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，以此通過技術手段破除各部門間信息壁壘。而在管理機制層面，體育與衛(wèi)生部門行政管理體制上的條塊管理，難以發(fā)揮“體醫(yī)結合”的共享和協(xié)同作用[18]。在量子管理思維中，任何組織并非孤島，而是嵌入在復雜、動態(tài)、無清晰邊界的網絡化系統(tǒng)內，組織形態(tài)從環(huán)環(huán)相扣的鏈式結構向服務邏輯的網狀結構演變，促進內外部資源的整合與利用。因此將量子思維方式引入組織內部，有助于清除現(xiàn)存于體育、衛(wèi)生及其他部門之間的體制機制障礙。

2.2 量子科技賦能競技體育革新

在競技體育領域，可以借助量子計算的巨大算力優(yōu)勢對量子機器學習算法進行改進，定制最優(yōu)訓練模型，并結合量子腦成像技術與量子點(QDs)為運動員身體提供保障。通過量子計算優(yōu)化的計算機視覺技術，使賽事判罰過程實現(xiàn)實時化、數(shù)字化、智能化，提升體育賽事質量與效率[19]。

2.2.1 競技訓練定制化和選材科學化

依靠量子計算嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)量化與分析能力，可以更科學地擬定運動員的訓練周期、訓練過程、戰(zhàn)術方法及恢復手段等，幫助運動員更精準地改進技術動作、調整身體狀態(tài)、預防傷病發(fā)生[20]。當前大部分數(shù)據(jù)采集停留在初級層面，量子機器學習算法有望更深層次地記錄并挖掘出數(shù)據(jù)背后的訓練方法及因果關系。科學家研究發(fā)現(xiàn)量子機器學習算法可以實現(xiàn)速度的成倍提升。其中決策樹式C4.5量子算法屬于預測式決策樹分類算法，最突出優(yōu)勢在于模型效率較高，適用于量大、較為繁瑣的數(shù)據(jù)集訓練[21]?？梢岳昧孔訖C器學習算法迅速判斷出運動員最優(yōu)的動作角度與表達，精準捕捉運動員動作的細微差別，例如雙膝與雙踝的瞬時距離、下肢關節(jié)角度等，以探索最優(yōu)動作組合，同時通過對大型或非結構化數(shù)據(jù)集的有效分析，為運動員科學訓練、提升競技能力表現(xiàn)提供有力數(shù)據(jù)支撐。對于常年高負荷運動量的專業(yè)運動員，運動損傷與運動性猝死疾病的預防問題尤為關鍵，若能在發(fā)病之前及時發(fā)現(xiàn)并采取干預措施，不僅可以有效避免傷病發(fā)生，還可以延長運動員的職業(yè)周期。但此類傷病病情發(fā)展緩慢且不易發(fā)現(xiàn)，為此可以通過量子腦成像技術研究或量子磁力儀的開發(fā)，即利用靈敏度遠超傳統(tǒng)傳感器的量子傳感器來捕捉大腦內部產生的最小磁場，繪制出神經活動圖，從而監(jiān)測動作信號并及時發(fā)出運動損傷預警及診斷。著名的諾丁漢大學彼得曼斯菲爾德爵士成像中心的研究人員利用一種新型的非低溫量子傳感器，開發(fā)出一款輕便的可穿戴大腦掃描儀，其非常適用于運動障礙人群，其是功能性神經成像的革命性技術[22]。

在各體育項目的運動員選材階段，當前依靠教練員經驗的主觀判斷偏多，缺乏更具說服力的選材依據(jù)與理論模型數(shù)據(jù)，而量子技術有望改變這一狀況。借助QDs可以比對各項運動中頂尖運動員運動能力易感基因，有助于科學開展青少年運動員早期分子遺傳學的選材工作。由于QDs可用同一波長的光激發(fā)，就為同時檢測所有標記蛋白質與目標蛋白質之間的相互作用提供了可能[23-24]。QDs作為生物熒光標記物，正逐步地應用于蛋白質及DNA的檢測、藥物靶向治療、活細胞生命動態(tài)過程的示蹤及動物活體體內腫瘤細胞的靶向示蹤等生物分析與醫(yī)學診斷領域，取得了豐碩的研究成果[25-26]。

2.2.2 電子裁判精準化

高精尖技術配套電子儀器設備已大量應用于大型體育競賽的裁判工作中。電子裁判較少受到人為因素的干擾，能夠保證體育競賽的公平性。賽場上的智能系統(tǒng)的穩(wěn)定性非常重要，倘若發(fā)生質量問題會嚴重影響比賽的流暢性和運動員的競技狀態(tài)，急需開發(fā)時效性高、應用范圍廣的新型技術手段。

借助量子計算優(yōu)化后的計算機視覺技術能夠突破傳統(tǒng)動作識別技術的諸多局限，在賽場中利用攝像機和計算機對目標進行捕捉、跟蹤、測量，并通過人工智能算法實現(xiàn)動作自動識別[27]，記錄下肉眼難以捕捉到的動作細節(jié)，以助力裁判精準判罰。在賽后通過匯總分析海量技術動作犯規(guī)數(shù)據(jù)，給出智能判罰趨勢預測，實現(xiàn)對于犯規(guī)動作的預判，有效提升判罰精準度與賽事效率，為大型賽事質量提供有力保障。電子裁判技術目前廣泛應用于足球、籃球、網球等各類賽事中，最為典型的應用就是2018年的俄羅斯世界杯，該屆世界杯首次引入了VAR(video assistant referee)技術，這是一種視頻監(jiān)測手段，可以協(xié)助主裁判對比賽進行監(jiān)督和判罰[28]。

2.3 量子科技驅動體育產業(yè)升級

在體育產業(yè)領域，通過智能終端數(shù)據(jù)采集，將海量信息匯集在量子云平臺中，為產業(yè)鏈中各個層級拓展更多體育產品、體育活動的生產、服務和增值空間。運用量子遺傳算法的優(yōu)化調度有望實現(xiàn)大型體育場館的綠色智能管理，量子計算對機器學習算法的改良可以提升機器學習精度，進而提升運動裝備在生物力學方面的模型數(shù)據(jù)精度。

2.3.1 多元體育服務供給平臺化

第四次全國經濟普查數(shù)據(jù)顯示，我國體育市場主體不斷增加，體育產業(yè)從2016—2019年的實際增速超過了16%，產業(yè)規(guī)模邁上新臺階[29]。然而各類體育服務系統(tǒng)卻存在較嚴重的數(shù)據(jù)孤島、數(shù)據(jù)牢籠問題，因此可以嘗試將量子科技結合物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字技術建立體育產業(yè)量子云平臺，進一步釋放體育產業(yè)發(fā)展動能。

量子云平臺能夠以更低的成本和更優(yōu)質的服務滿足用戶更多的需求，可以嘗試創(chuàng)建基于多種體育項目的量子教學游戲，又或者開發(fā)相關量子編程軟件豐富量子開發(fā)工具，還可以通過量子物聯(lián)網向量子云平臺發(fā)送傳感器、可穿戴設備、導航通信等智能終端采集到的各類數(shù)據(jù)，運用平臺對信息的綜合處理能力對接個性化的健身休閑需求，也可將平臺各層級信息通過量子互聯(lián)網共享到體育的生產、交換、分配、消費等各個經濟活動環(huán)節(jié)中。例如2017年騰訊提出利用量子計算、人工智能、機器人等技術，構建面向未來的基礎設施和量子系統(tǒng)研發(fā)平臺[30]。一方面，結合自主研發(fā)的可視化輸出功能和云端集中部署的一系列軟件工具提供高效的一站式服務；另一方面，對云端系統(tǒng)進行技術調整，使云服務更加貼近科學計算的場景與用途?？梢?，量子云平臺能夠極大拓展各類體育項目數(shù)據(jù)匯聚、分析和使用邊界，提供更多的生產、服務和增值空間[31]。

2.3.2 體育設施裝備智能化

體育場地設施與體育器材用品是體育服務供給環(huán)節(jié)中的重要硬件內容，但高昂的能耗和場館維護費用與國家提倡的綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展理念背道而馳，因此需要思考智能化、低能耗、可持續(xù)的體育場館建造方案。建立一套基于量子遺傳算法的優(yōu)化調度方法，結合量子傳感器，可以更智能、更精確地測控場館能耗、水消耗量、空氣質量等指標，運用量子物聯(lián)網技術，在網絡通信、傳感器、大數(shù)據(jù)的融合下實現(xiàn)體育場館智能管控與智慧化管理，讓整個場館更安全高效地運行，實現(xiàn)用綠色技術創(chuàng)新推動可持續(xù)發(fā)展。例如在場館內安裝全覆蓋的傳感器網絡，可以對潛在人流隱患、消防隱患等方面進行感知，在隱患發(fā)生之前做好應急準備，還可以采集光照、溫度、濕度、風力等數(shù)據(jù)輸送至云端后，通過量子遺傳算法計算得出最優(yōu)配置，并對場館實施智能調控。

科技創(chuàng)新的力量不光體現(xiàn)在日常的訓練與恢復中，比賽裝備中科學技術運用能夠幫助運動員在賽場中展現(xiàn)最佳的競技狀態(tài)?？梢越柚孔佑嬎愀牧紮C器學習算法，提升運動裝備在生物力學方面的模型數(shù)據(jù)精度，減小數(shù)據(jù)誤差。美國學者Booth等首次將機器學習算法應用在運動鞋楦的設計改良方面，研究結果顯示隨著機器學習算法的改良和大樣本數(shù)據(jù)量的積累，有望將運動鞋楦的設計誤差降低至亞毫米級[32]。在東京奧運會打破紀錄奪金的我國著名舉重運動員呂小軍，其參賽時穿的舉重鞋可承載超過一噸的重量且具有足弓減震性能，能充分吸收腳后跟的沖擊力，將運動員受傷的風險降到最低。

2.4 量子科技促進體育文化傳播

量子通信技術為海量體育賽事數(shù)據(jù)的高效、實時傳送提供了可能，促進了體育賽事文化傳播。借助量子計算與量子機器學習技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速聚類分析和多國賽事語言識別轉換，消除語言與信息隔閡，為體育在國際領域的交流合作提供技術保障。

2.4.1 運動項目文化培育

當前短視頻盛行，體育賽事的傳播與互動呈現(xiàn)出許多不同于傳統(tǒng)媒介的新形態(tài)。足球比賽現(xiàn)場有22名運動員以及3名裁判，每人高達13個維度的數(shù)據(jù)，以1 000 Hz采樣率采集數(shù)據(jù)，加上協(xié)議開銷和數(shù)據(jù)校驗，數(shù)據(jù)速率需達到104 Mbit/s[33]，如此大數(shù)據(jù)信息量需要新方法或新技術解決。量子通信技術的出現(xiàn)大幅提升了信息傳送速度，為高效、實時地傳送海量數(shù)據(jù)提供了可能。例如英特爾的true view技術，利用安裝在球場周圍的多個高清5K攝像頭對鏡頭內三維空間體積進行信息采集，空間中的每一個單位體積被稱為“voxel(三維像素)”，這樣的立體信息采集方式每分鐘就會產生3 TB的采集數(shù)據(jù)[34]。而在特殊運動項目環(huán)境中，例如游泳和花樣游泳運動，可以探索利用量子通信技術提升水下通信距離和數(shù)據(jù)傳輸速度，以解決水中體育項目的無延遲直播難題。體育賽事直播信息傳遞的即時性尤為重要，通過實時動作講解以及技戰(zhàn)術的分析和播報，讓觀眾不必到達現(xiàn)場也能切身感受到賽場內運動競技的魅力。

2.4.2 體育國際交流合作

體育國際交流合作是加強對外開放和推動“一帶一路”建設的重要組成部分，信息傳播的體量與速度是交流合作的實踐基礎。各個國家地區(qū)的不同語言一直是全球范圍內信息傳播面臨的問題，目前機器學習、自然語言、語音處理等技術已被新華社、騰訊、美聯(lián)社、亞馬遜等媒體機構廣泛應用于多元場景中[35]，可以嘗試量子機器學習技術提供更完善的實時體育信息服務。

采用量子算法，同時利用量子系統(tǒng)的疊加性和量子糾纏，對一些傳統(tǒng)的機器學習算法進行優(yōu)化，大幅提高計算性能[36-37]，可以大規(guī)模拓展國際大型體育賽事中所產生的數(shù)據(jù)處理速度和信息處理量，對多國賽事內容進行智能化聚類與匹配，迅速完成高效精準的內容標記、賽事解析、多國語言識別轉換及比賽圖像和視頻的智能識別與制作，同時對海量數(shù)據(jù)的提取、挖掘與統(tǒng)計也能夠協(xié)助分析潛在的體育新聞趨勢或賽事走向，以此幫助消除語言隔閡，實時了解現(xiàn)場賽事信息，增強各國體育粉絲間的交流互動，提高國際體育賽事的觀賞性與傳播能力，創(chuàng)建良好的體育國際交流合作氛圍。

3 量子科技介入體育應用的影響因素——基于TOE框架的分析

通過對量子科技介入體育應用的理論依據(jù)與潛在場景分析，量子信息技術與量子管理思維具有無可爭議的顛覆性、戰(zhàn)略性技術特征和廣闊的應用前景。然而，技術的顛覆性創(chuàng)新意味著“變軌”，技術范式和技術軌道可能同時發(fā)生改變[38]，面對新興的顛覆性量子信息技術，如何有效針對量子相關內容進行知識組織與管理，將成為體育行業(yè)突破產業(yè)化瓶頸并同時獲取持續(xù)競爭優(yōu)勢的關鍵。為此，基于TOE框架，從技術、組織、環(huán)境的三元視角探討量子科技介入體育應用的影響因素，并提出“量子+體育”創(chuàng)新因應策略。

3.1 影響量子科技介入體育應用的關鍵因素

TOE框架最早由Tornatizky等提出，是在綜合借鑒創(chuàng)新采納相關理論并在其基礎上擴充發(fā)展而來的一個分析框架[39]，近年來被相關學者應用于信息技術采納的實證研究中[40]，目前被廣泛應用于創(chuàng)新采納影響因素分析[41]。TOE框架(technology-organization-environment framework)將組織采用技術創(chuàng)新的影響因素歸納為技術因素、組織因素與環(huán)境因素，綜合考慮了組織的外部因素及技術應用的有效性，強調多層次技術應用情景對技術應用效果的影響，具有較強的系統(tǒng)性。其中，技術因素主要是核心技術發(fā)展水平及技術兼容程度等方面，包括專有技術研發(fā)過程和應用中技術能力和基礎構架對組織的影響；組織因素主要是根據(jù)組織與管理的視角來探索其中影響技術創(chuàng)新的因素，包括技術支撐(資源配置)組織與技術應用組織[42]；環(huán)境因素主要是指其所在的市場環(huán)境及政府部門公共政策等方面的影響因素[43]。因此，基于TOE框架與體育行業(yè)生態(tài)發(fā)展現(xiàn)狀與特征，可以從技術、組織、環(huán)境的不同層面分析影響量子科技介入體育應用的關鍵因素。

在影響量子科技介入體育應用的技術因素中，量子信息技術的發(fā)展水平決定著組織因素中體育科技資源向新技術的傾斜程度，同時新科技也會推動體育消費市場新環(huán)境的形成，而環(huán)境因素中體育消費環(huán)境的需求拉動也會反向作用于體育科技資源配置，使其不斷做出調適。而技術因素中技術兼容度的優(yōu)劣和環(huán)境因素中宏觀政策對于量子科技支持的精準度都在很大程度上影響著組織對于新技術的接受程度。三個層面的因素相互聯(lián)系相互制約，共同影響著從最初的新技術啟動到新技術采納并應用，再到最后常規(guī)化并實現(xiàn)價值創(chuàng)造的過程，實現(xiàn)組織的創(chuàng)新轉變(圖2)。

圖2 影響量子科技介入體育應用的關鍵因素

3.2 技術因素分析

量子信息技術的顛覆性突破將會對該技術與體育領域的深度融合產生重要影響，技術發(fā)展進度決定著更多“量子+體育”應用場景的實現(xiàn)，因此在技術因素層面，將聚焦于量子信息技術發(fā)展水平和技術兼容度如何影響組織創(chuàng)新技術的采納。

第一，量子信息技術的發(fā)展水平在應用方面起到決定性作用。量子保密通信網絡的布局與量子物聯(lián)網技術的研發(fā)、量子云計算對于計算機視覺與機器學習算法的優(yōu)化、量子計算云平臺的搭建與特定量子設備的建造都是技術層面中的重要因素。通過對2002—2020年全球量子技術不同行業(yè)領域投資額的統(tǒng)計來看(圖3)，量子計算機的硬件研發(fā)獲得投資最多，而在公司數(shù)量方面，量子計算機相關硬件部件公司最多，在所統(tǒng)計的269家量子技術公司中占比超過30%。由此可見，業(yè)界和投資者都更加關注針對量子計算機研究與開發(fā)的未來前景，而量子計算的軟件、硬件以及下游應用程序也將會在未來很長一段時間內作為研究和開發(fā)的重點。

第二，與技術有關的另一個因素是技術兼容程度，即量子信息技術能否與應用場景融合，將在很大程度上影響著應用效果。運用量子信息技術為體育應用場景搭建的技術架構不兼容會導致系統(tǒng)錄入的數(shù)據(jù)信息、輸出的數(shù)據(jù)格式、傳送信息的安全等方面出現(xiàn)一系列問題，從而導致高昂成本以及人力、物力等資源的浪費。目前我國體育用品業(yè)的發(fā)展方式正從要素驅動向效率驅動進而向創(chuàng)新驅動轉變，對照全球價值鏈升級呈現(xiàn)的新動向，我國體育用品業(yè)正面臨向全球價值鏈高端遞進的歷史發(fā)展機遇[44]，我國要抓住此輪機遇，牢牢掌握新一代量子體育科技產品的研發(fā)與量子技術標準的制定權，努力改進適用于中國的體育技術產品。

圖3 2002—2020年量子技術各行業(yè)投資額以及公司數(shù)量

3.3 組織因素分析

體育組織包括政府體育部門與科技部門、體育企業(yè)與體育科技企業(yè)、體育協(xié)會與體育科技協(xié)會等，組織內部的管理因素將會影響“量子+體育”科技需求與應用場景的創(chuàng)造，因此在組織因素層面，將著重分析技術支撐組織的體育科技資源配置與技術應用組織的組織創(chuàng)新接受度。

第一，技術支撐組織的科技資源配置對于量子科技介入體育應用尤為重要，影響著科技、體育等相關管理部門對量子信息技術在不同資源控制主體、不同機構、不同行業(yè)之間的規(guī)劃與布局。政府通過宏觀手段的調控，對科技資源配置進行引導并優(yōu)化，鼓勵開展量子相關科技項目，并提早建立嚴格的市場準入制度，使符合要求的企業(yè)參與到市場中。政府還會引導建立各種科技資源共享平臺，對于掌握在不同控制主體中的科技資源進行匯聚并集中建設，通過實時的信息傳遞和信息交流實現(xiàn)信息進一步增值。要提高我國體育行業(yè)的核心競爭力需要前沿的創(chuàng)新科技資源與匹配的體育科技服務，因此政府組織對于量子信息技術的資源合理傾斜較為關鍵。

第二，技術應用組織內部對于量子信息技術和量子管理思維應用與創(chuàng)新的接受程度，直接影響著新技術在技術應用組織內的業(yè)務開展情況。量子信息技術應用在組織內的兼容程度、領導者對于量子科技的學習態(tài)度與認知情況、組織內部成員間的交流學習是影響組織內部能否接受新技術新理念的重要因素。無論是量子信息技術參與的具體場景應用還是量子管理思維參與的結構機制變動，如果不能滿足體育組織需求，會造成需求與功能脫節(jié)，引起系統(tǒng)調試頻繁，增加出錯幾率，進而受到組織成員的抵制，最終導致新技術不被采納應用。因此，提升組織內部關于量子科技的知識存量，在思想層面統(tǒng)一認知，將有助于推進量子信息技術和量子管理思維與體育行業(yè)的融合。

3.4 環(huán)境因素分析

無論是體育行業(yè)內部升級壓力還是外部政策支持力度，環(huán)境的改變會不斷倒逼激發(fā)體育行業(yè)科技轉型的新動力，創(chuàng)造出新產業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，助推體育行業(yè)升級改造。在環(huán)境因素層面，將著重分析體育消費環(huán)境與宏觀政策支持精準度兩個方面帶來的影響。

第一，當前體育消費場景及需求正在向多元化、情感化、品質化演進，因此通過量子科技手段以改善消費環(huán)境變得尤為關鍵。例如，可穿戴設備、智能健身器材、智能足球等智能體育產品都是為滿足體育市場消費需求應運而生的。新一代信息技術豐富了體育消費場景，拓展了體育消費渠道，創(chuàng)造了新的體育消費環(huán)境，增強了體育市場拉動力，從而通過技術變革提升體育行業(yè)競爭力。因此，針對超導量子計算原型機、半導體量子計算實體機等具有標準化模塊化產品特點的量子元器件，可以通過政府引導，吸納更多體育科技企業(yè)和社會資本參與到“量子+體育”的新型產品設計制造中。加強營造良好的體育科技營商環(huán)境，助力量子科技的介入。

第二，宏觀政策支持精準度是環(huán)境因素中對量子科技推動體育產業(yè)轉型升級最直接的影響因素，體育科技產業(yè)的發(fā)展與量子科技創(chuàng)新技術的采納都離不開政府政策的精準支持，它影響到量子科技具體推動措施的制定與政策落實的情況。政策內容不僅包含國家對數(shù)字技術、數(shù)字經濟、量子科技等新技術新基建和未來產業(yè)發(fā)展的引導與支持，還有對科技+體育、數(shù)字經濟與體育產業(yè)深度融合等專項體育政策和規(guī)劃的支持，并且通過政府制定的產業(yè)經濟政策，圍繞群眾體育、競技體育、體育產業(yè)、體育文化發(fā)展過程中的痛點問題與量子信息技術相關重大項目布局，引導財政資金的投向與分配，鼓勵社會力量共同參與投入建設。近年來我國體育科技產業(yè)實力不斷提升，但仍然存在諸多阻礙其轉型升級的制約因素，需要政府政策的精準把控與支持，加強對量子科技與體育行業(yè)的融合發(fā)展。

4 推動量子科技介入體育應用的重點策略

通過梳理量子科技介入體育應用的關鍵影響因素與眾多潛在應用的可能，從技術、制度、市場邏輯層面綜合提出量子科技介入體育應用的創(chuàng)新策略(圖4)。

圖4 量子科技介入體育應用的創(chuàng)新策略

4.1 推進量子科技研發(fā)轉化，明確體育應用突破方向

與量子通信領域的突出成果相比，我國在量子計算、量子精密測量、量子傳感等方面的研究力量還較薄弱，現(xiàn)階段量子信息技術兼容度偏低，還不能較好地融入到各行各業(yè)中發(fā)揮其獨特作用。因此首先從技術邏輯提出相應對策，加速量子科技成果轉化以明確體育應用突破方向。

第一，推動量子科技介入體育應用的前瞻規(guī)劃。從我國體育向數(shù)字化、智能化轉型的角度出發(fā)，將量子信息技術納入國家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃當中，對未來體育科技創(chuàng)新方向和研究領域進行戰(zhàn)略性前瞻布局，最大限度解放體育生產力，實現(xiàn)重大專項突破。第二，利用量子云平臺加速體育產業(yè)智能化轉型。在穩(wěn)步推進量子保密通信網絡建設的同時，加緊布局相關量子信息技術基礎支撐平臺，促進核心體育科技資源向社會開放共享?？梢越柚鷨柼炝孔釉瓶叵到y(tǒng)實現(xiàn)量子密鑰產生、管理、分發(fā)，量子密鑰傳輸、存儲加密、接入身份認證等功能，為數(shù)據(jù)加密傳輸與存儲提供安全防護服務[45]。第三，加快新型體育基建與多學科交叉融合。新型體育基建將催生新一代體育應用落地，各大高校與科創(chuàng)組織應廣泛開展多學科、多領域之間的交叉融合以創(chuàng)新量子技術產品研發(fā)，推動量子技術應用創(chuàng)新，支持量子科技與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術在體育領域的應用，持續(xù)推動“量子+體育”的信息基礎研究和實務研究。

4.2 加強量子信息體系建設，彌補數(shù)字體育治理短板

當前，政府科研機構對量子信息技術的資源扶持還不夠，體育科技資源流通不暢，體育科技資源與制度管理分配方面還未實現(xiàn)最優(yōu)匹配，不同部門間、行業(yè)間無法形成協(xié)同聯(lián)動效應。在加速“量子+體育”產業(yè)化進程中，對技術轉化等配套人力、物力資源分配的重視不足，導致體育組織內的創(chuàng)新接受度出現(xiàn)鐘擺效應，無法有效促進研發(fā)成果向產業(yè)化轉變。

第一，對接“量子+體育”創(chuàng)新鏈與產業(yè)鏈。從匹配相應量子硬件制造到最后提供對應的應用與服務的過程中，整合全產業(yè)鏈尤為重要，亟需開發(fā)集技術研究、核心器件研發(fā)、設備產品制造、成果轉化應用于一體的“量子+體育”全產業(yè)鏈?？v觀我國產業(yè)鏈發(fā)展狀況，尚缺乏具有核心競爭力的上游供應商公司。量子信息產業(yè)創(chuàng)新鏈的構建也已被安徽省納入當?shù)亍笆奈濉币?guī)劃之中，支持完善量子信息科學生態(tài)體系。第二，完善“量子+體育”政策引導機制。以滿足全民健身科學化、競技訓練智能化需求為目標，結合量子科技介入體育應用的多種方向與場景，制定量子信息技術與體育融合的政策規(guī)劃及配套實施方案，加快量子科技對傳統(tǒng)體育領域的升級改造。第三，提升“量子+體育”人才儲備力度。以體育科技產業(yè)發(fā)展需求為導向，協(xié)調我國物理學、數(shù)學、信息科學、計算機科學等領域的高等院校專業(yè)、體育科研院所及相關企事業(yè)單位的科技力量構建復合型人才培養(yǎng)體系，培養(yǎng)出一批“量子+體育”科研人才骨干。新興技術通常都會面臨巨大的人才缺口，因此人才力量的儲備至關重要，如圣彼得堡國立信息技術機械與光學大學開設了量子技術碩士課程，清華大學于2021年開設了量子信息本科班，哈佛大學也將于2022年秋季起開設量子科學與工程專業(yè)。

4.3 深化量子科技植入場景，促進體育生產要素升級

在當今體育消費不斷升級、場景愈發(fā)多樣、數(shù)字技術迭代的經濟環(huán)境下，傳統(tǒng)的體育業(yè)態(tài)已經不能有效滿足和適應這一變化。數(shù)字經濟已經滲入到社會經濟活動的價值創(chuàng)造中，從體育用品制造業(yè)、體育競賽表演業(yè)、健身休閑服務業(yè)、體育場館服務業(yè)等體育本體產業(yè)到體育廣告與會展服務、體育旅游服務、體育健康與運動康復服務、體育金融與資產管理服務等體育衍生產業(yè)[46]，數(shù)字體育的生產和消費環(huán)境建設壓力也將逐級增大。若將量子科技納入體育行業(yè)數(shù)字標準，還需要從國家宏觀政策層面提高對于量子科技應用的精準支持。

第一，創(chuàng)建“量子+體育”應用試點項目與城市。要深化量子科技植入體育的應用場景，保障高效落地，需要提前規(guī)劃建立首批試點項目及城市，搭建量子信息網。目前，山東省與廣東省都將量子科技納入到“十四五”發(fā)展規(guī)劃中，山東省將在濟南高新區(qū)建設國家級“量子+”標準應用示范基地[47]，廣東省則計劃到2025年建成廣東“量子谷”。第二，開發(fā)商業(yè)應用孕育“量子+體育”新業(yè)態(tài)。通過構建企業(yè)軟件應用程序來解決當下體育行業(yè)廣泛存在的商業(yè)問題，并以量子的方式重新構建它們。當前，安徽電信已經攜手銀聯(lián)商務打造出了國內首家量子云數(shù)據(jù)中心。第三，構建多層次體育科技資本市場支持體系。量子科技應用落地周期長，需要長期穩(wěn)定的資金投入與支撐，不僅要依靠科技部、體育總局的專項科技經費投入，還應完善地方政府、體育科研機構、金融市場、體育科技企業(yè)等多層級的投資服務體系，同時可以設立未來量子體育產業(yè)培育與發(fā)展基金，使體育科技經費來源向多元化、多渠道方向發(fā)展。