基于生态学的体育专利技术与奥运会竞赛项目协同进化规律研究.pdf

2 0 0 年 第 2 4 期 s i d T 嚣 毫 R h 文章编号 1 0 0 0 7 6 9 5 2 0 1 0 2 4 0 2 1 1 0 5 基于生态学的体育专利技术与 奥运会竞赛项 目协同进化规律研究 黄鲁 成 李江 北京 工业大 学经济 管理 学 院 北京 1 0 0 1 2 4 摘要 运 用种群 生态学和进化 生物 学理 论对体育专 利技 术与奥运 会 竞赛项 目协 同进 化规律 进行 阐述 在 总结前 人对技术 与体 育运动关 系研 究的基础上 系统研 究体育 专利技 术种群 和奥 运会 竞赛项 目种群 数量 波动的制 约 因 素和调 节机 制 协同进化的机制 动 力 方向 种群的进化对 策 数 量变动规 律和进化路径 关 键词 体 育科技 科技 管理 专利技 术 竞赛项 目 协同进化 中图分类号 G 8 1 1 6 F 2 0 4 Q1 4 5 文献标识码 A Eco lo g ica l Co e v o lut io n Pr o ce s s b e t we e n S po r t ing Pa t e nt Te ch no lo g y an d Sp o r t ing Ev e n t s in t he Oly m p ic Ga m e s HU ANG L u ch e n g L I J ia n g S ch o o l o f E co n o m i cs a n d Ma n a g e m e n t B e i j in g U n iv e r s i t y o f T e ch n o l o g y B e i j i n g 1 0 0 1 2 4 1 引言 百年奥林匹克的发展历史 向我们证 明了奥林 匹 克运动和现代 科学技术是分不开 的 一方 面 奥林 匹克运动对体育科技提 出了更 多的难题 更高 的要 求 成为推动体育技术种群数量增长和进化 的动力 另一方面 高科技在体育运动领域 中的应 用 使运 动 员不 断激 发 出人 体 的 巨大 潜 能 不 断 超 越 人 类 的 生理极限 而技术进化 的过程 和规 律同样制约着体 育 运 动项 目的发 展 体育的发展需要体育科技 的支持 当今 奥林 匹 克运动已成为体育科 技应 用的重要场所 体育科 技 在体育运动领域 中的应用 不断激发 出运动员 自身 的巨大潜能 使人类能够不断超越 自身 的生理极限 去实现奥林匹克运 动 更快 更 高 更强 的崇 高 理想 去创造一个个新生的世界纪录 如果没有体 育科技的支持 奥运成绩将会变得平平庸庸 新 的 世界记录的诞生将 会变得寥若晨 星 奥运赛场将黯 然失色 但 是 奥林 匹克运 动并 不是体育科技 的被动受益者 它 同时也对体育科技提 出了更多 的 难题 更高的要求 成为推动体育科技 向前飞跃发 展 的动 力 2 体 育 技术 与奥 运会 竞技 比赛 2 1 体 育专利 技 术在 运动 器材 方 面的应 用 体育科技在运 动器材 的应用非 常广泛 从 小到 大无所不及 包括含钛胶布 鼻腔扩张带 乌斯特 拉 足球和 翼必矢 弓箭等等 数不胜数 在悉 收稿 日期 2 0 1 0 0 4 2 0 修回 日期 2 0 1 0 0 8 1 0 基金项 目 国家 自然科学 基金晕点项 目 奥运科技产 业化 与奥运 市场规 则研 究 7 0 6 3 9 0 0 2 北京科 技 计划项 日 Z 0 7 0 0 1 0 0 0 5 6 0 7 0 9 北 京 创新 人 建 设汁划项 f l 一 一 一 一 一 一 蛳 一 一 一 一 一 一 0 n a s p k 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 帅 薹 一 E三 一 一 一 一 一 一 一 一 一吣 一 一 差 川d 譬 一 一 一 一 一 垂一 一 一 峨 一 一 一 一 一 一 一 咖 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 2 1 2 黄鲁成等 基于牛态学的体育专利技术与奥运会竞赛项 目协同进化规律研究 尼奥运会 为了帮助羽箭沿着正确 的轨道飞行 美 国射箭运动员使用 了箭杆直径只有五分之一英寸的 羽箭 羽箭的前端安装 了比钢还重的由钨做成的箭 头 箭杆 外 面涂 上 了 光 滑 的碳 石 墨 以 减少 空气 阻力 1 8 9 6年的第一届奥运会上使用 的撑杆大多 由山 胡桃木制成 美 国运动员霍 亚特靠着这种沉重 坚 硬 粗笨的实心木杆 创 造 了 3 3米 的世 界纪 录 用竹竿取代木杆 是撑 杆跳高历史一 卜的重大进步 竹竿更富有弹性 天然 的中空结构使撑杆的重量减 轻有利于快速助跑 1 9 0 8年伦敦奥运会上 美国耶 鲁大学学生吉尔伯特第一次使用竹杆跳过 3 7 1 米获 得冠军 盛产上乘竹子 的 日本 曾领尽风骚 历经 5 年时问阴干和炮制的 日本撑杆工艺也首屈一指 各 国好手几乎都把来 自 竹 乡 上野 四国的 日本撑 杆视为珍稀的上选 竹竿时代 的世界纪 录上升 到 了 4 7 7米 自 1 9 2 0年代开始 便有人尝试 的金 属撑杆开始备受青睐 和 自然生 长的竹竿相 比 这 种用瑞典钢和铝合金制成 的空心撑杆更加轻便光洁 尺寸标准 坚牢柔韧 运动员可 以更放心大胆加快 助跑和提高握 杆点 世 界纪 录因此 而提高 到 4 8 0 米 1 9 5 2年 当更轻 更韧 更 富有弹性 的玻璃纤 维撑杆第一次在赫尔辛基奥运会 出现时 谁也没有 预料到撑杆跳高将进 入一个梦幻般 的新 时代 1 9 6 1 年美国运动员戴维斯创造 了玻璃纤维撑杆的第一个 世界纪录 4 8 3米 次年 2月 约翰 尤尔西斯跳过 4 8 9米 1 9 6 4年弗莱德 汉森把 世界纪 录提高 到 5 2 8米 短 短 几 年 问 撑 杆 好 手 群 雄 竞 起 你 追 我 赶 世界纪录墨迹未干便再被刷新 直到突破 6米 大关 和其他奥运会竞赛项 目相 比 撑杆跳高成绩 的刷新速度是绝无仅有的 见图 1 鏖 s 某 5 5 4 5 3 5 2 5 图 1 撑杆跳高项 目成绩的提高 2 2 体 育非 专利技 术在 运动训 练 中的应 用 当今世界体坛 各项运动的竞技水平 已逼近人 的生理极限 仅仅靠刻苦训练或天才运气来培养体 育明星的时代 已一去不复返 只有在训练方法上求 助于高新技术才能获得成功 体育运动中大量运用 的是进入公有领域不能 申 请专利的技术 其主要客体有关键技术动作 成套 技术动作 运动竞赛战术 运动员选材 训练管理 运动创伤的防止和疲劳恢复 运动测试统计 运动 营养 运动治疗 体 育项 目发 明 竞赛裁判 规则 运动会编排 反不正 当竞争等 这些多学科综合 的科学训练方法 已经形成 了一个庞大的系统工程 综观运动训练的发展历程 其实就是科技运用于体 育的发展历史 高度综 合与高度分化 已成为现代科 学技术发展 的总趋势 在运动训 练中 已运用 了多 种测试手段 多种方法 并获取上千参数 进行综 合定量分析和对 比 为改进训 练提供依据 而这一 切都是依靠计算机完成的 微 电子和通讯技术在运 动实践中的运用 使运动训练 负荷安排 体能恢复 得到科学的监测 计算机仿真技术 和数学模型的优 化广泛运用于技术的诊断和分析为运动员在训练中 及时改进动作提供 了帮助 生物技术辅助性训练手 段和方法的科学运用 及新人体材料技术的使用使 运动员运动寿命得到延长这些都充分体现 了科学技 术在运动训练中发挥的作用 2 3 奥运会促进体育技术的进步 首先 奥林 匹克格言明确界定 了体育科技工作 的目标奥林匹克运动 有一句十分响亮的格言 更 高 更快 更强 正是在这一格言的鼓舞下 体育 竞技领域成为人类不断超越 自我 挑战人体极 限的 前沿阵地 体育运动作为人类 的一项重要的实践活 动 有着 自身的特殊规律和科学 内涵 仅仅竞技运 动的训练过程 就包括科学选材 系统训练 技术 诊断 机能评定 医务监督 伤病防治 体能恢 复 等众多环节 现在 奥林匹克运动已经进入更加理 性化 更加科学化 的时代 随着奥林匹克运动在全 球范围的普及 随着竞技运 动水平 的普遍提高 奥 运会 的竞争 日趋 激烈 提高运动成绩 夺取奥运金 牌的难度越来越大 据俄罗斯学者统计 目前 提 高运动成绩 这一 现象所涉及 的因素达 1 5 0多项 包括体能 机能 智能 心理 技术 战术及许多 社会因素 对这一现象 的研究涉及人体形态学 遗 传学 解剖学 组织学 生理学 生物化学 生物 力学 营养 学 医学 心理学 教育 学 管理 学 经济学 信息学等几十 门学科 提高人类特殊人 群 运动员的运动能力 成为体育科技工作 的明 确 目标 其次 奥林匹克运动 为体育技术的发展提供了 特殊的条件 奥林匹克运 动为科技成果的应用提供 了最佳的 科技试验场 从 比赛 装备的革新到裁 判器材的改进 从运动员 的安全保障到违禁药物的 检测 分析 都涉及到诸多领域的科学与技术 奥 运会已成为展示现代体育技术最新成果的橱窗 另外 奥林匹克运动 为科技成果 的交流提供了 特殊的场合 伴 随着体育技术的发展 现代奥林 匹 克运动不断成长壮大 奥林匹克运动会 已经成为世 界上迄今为止规模最大的人际交流活动 来 自全球 黄鲁成等 基于生态学的体育专利技术与奥运会竞赛项 目协同进化规律研究 21 3 各个角落的近 2 0 0个国家和地 区的代表 团共聚 堂 成 为各 国体 育科技 成 果 交 流 和展 示 科 技 水 平 的 特 殊交 流会 其次 奥林匹克运动使科技知识 的传递 速度大 大加快 随着奥林 匹克运 动影 响力 的提高 奥运会 已成为世界各 国媒体 普遍关注 的 热 点 使奥运 赛场上应用的体育技术最新成果和最新 的体育科技 知识的传递扩散速度大大加快 最后 奥林 匹克运动赋予科学技术在体育领域 应用的正确方 向 科学 技术 是一把 双 刃剑 既 可以为恶 也可 以为善 现代科 学技术既可 以制造 危害奥林匹克运动 的毒瘤 兴奋剂 又可 以成为 反兴奋剂斗争的利 剑 然 而 顾 拜旦所提 出的奥林 匹克主义 则决定 着体育科 学技 术必须 以人 为本 促进公平竞争和文明进步的前进方向 3 种 群数 量 波动 的制 约 因素和 调节 机 制 随着奥运会技术化趋势 的愈演愈烈 体育专利 技术种群的发展正处 于成长期 一方面 市场 因素 竞赛规则 价值选择等 因素影 响了体育专利技术种 群的出生率 和死亡率 另一方面 体育专利技术种 群有 自我调节的能力 通过 调节而 实现种群的数量 增长和进化 在体育专利技术 奥运会 竞赛项 目生态 系统 中 专利技术种群数量 的不规则变 动同非密度制约 因素有关 例如竞赛规则 的变化会对体育专利技 术 种群 的数量增长产生 灾难性 的后果 图 2反 映出的 是竞赛规则的改变对乒乓球拍专利技术种群数量增 长 的影 响 图 2 乒乓球拍专 利技 术种群的数量增长 乒乓球技术的不断发展始终 与器材的不断变革 和更新有着直接的关系 乒乓球 器材 主要 由三部分 组成 即球台与球 网 球 底板 与覆盖物 虽 然球 台的面积 球网的高低 球 的软硬 和大小都 曾经对 乒乓球技术 的发展产生过重大影响 但是球拍 及其 覆盖物的创新对现代乒乓球技战术 的发展起 到了推 波助澜的巨大作用 图 x是采用从德 温特专 利数据 库中检索到的乒乓球拍相关技术专利绘制 出的专利 技术种群数量变化图 从 图中可以看 出 从 1 9 8 5年 起到 2 0 0 9年 乒乓球拍相关专利数量总体上呈现 出 持续增 长 轨迹 在此 期 间 国际乒联 分 别于 1 9 9 3 年 1 9 9 8年 2 0 0 1年和 2 0 0 7年对竞赛 规则 中的运 动器材做出重大修改 见表 1 从 图 1中也可 以观 察到在规则 出台的前后会专 利技术 种群往 往会 出现 大幅度的数量波动 这与竞赛 规则的改动对专利技 术种群 出生率和死亡率的影响有关 表 l 乒乓球项 目子种群的进化过程 年份 乒乓球项 日竞赛规则的变动 国际乒联做 出严禁 使用使海 绵胶膨胀 以加快 击球速 度 的 快 干胶 水 并要求运 动员使用的底板必须伞是木 制的 不应附加 诸如碳 素材料制成 的底板 后 来 国际乒联 对底 板的材 质 又作 了新 的规 一 定 底板 的厚度 至少 有 8 5 的天然木 料 同时 规 定加强 底板 的粘合层 可用诸如碳 纤维 玻 璃纤 维或 压缩纸 等纤 维材料 每层 粘合层不超过底板总厚度 的 7 5 或 o 3 5毫米 国际乒联 出台丁第一 张球拍 覆盖物标 准 表 国际乒 联器 材委 员会 在此表 中给 长胶 下 了正式 的定 义 颗粒粒 高与 径之 比大于 1 9 9 8 o 9 另外 1 颗粒粒 高和直径之比大于 1 1 如不作改进 只能 使H j 到 I 9 9 9年的 7月 1 13 2 物理指标在允许误差范围之内 如 作改进 只能使用f i J 2 0 0 0年 1 0月 1日 规则 巾 对 长胶做 出 r限制 规 定颗粒 胶颗 粒直 径 与商度 之 比不 得小于1 0 I I 2 0 0 7 含挥发性有机胶水的粘合剂不得 再使用 专利技术数量变动可 以通过竞赛 规则 的反馈机 制来调节 当竞赛规则 的改变引起 一些 专利技术 子 种群出生率的降低 的时候 替代技术子种群的出生 率就得以迅速上升 使得专利技术种群 仍然能够保 持增长 4体育专利技术种群与奥运会竞赛项 目种群 间的协 同进化 4 1 体育专利技术种群与奥运会 竞赛项 目种群协 同 进 化 的机 制 能在奥运会上夺得金牌是每个职业运动员 的理 想 体育科技公 司在充分 了解运动员对 比赛器材 的 需求的基础上 运用 已有 的技 术或 是开发新技 术 并依据此技术进行小规模 生产 这些产 品先 由部分 运动员进行试用 如果可 以提高运动员 的比赛成绩 就由企业进行大规模市场推广并为新技术 申请专利 运动员在提高 自身素质 的同时 在平时训练和 比赛 中运用新 的体育器材和相应 的非专利技术来提高成 绩 一旦这种竞争者对技术 占有 的不平等损害到了 以公平竞争精神构筑 的奥林匹克运动竞争体系 不平等的技 术前提 导致 了不公平 竞争现 象 的发生 公平竞争精神被破坏 或是新技术成分 的降低了 比 赛 的参与性 竞技性 悬念性 和趣 味性 最终降低 了奥运会竞赛项 目种群具有 的商业价值 各竞赛项 目联合会为了项 目的长远发展 会 通过调整体育器 材 和非专利技术来规范 比赛规则 最终实现体育竞 赛人文价值 与商业价值的兼得以及技 术和体育竞赛 项 目的协同进化 图 3描绘 出了体育专利技术种群 2 1 4 黄鲁成等 基于生态学的体育专利技术与奥运会竞赛项目 同进化规律研究 与奥运会竞赛项 目种群的协同进化机制 图 3 体育专利技术种 群与 奥运会竞赛项 目种群的协同进 化机 制 4 2 体育专利技术种群与奥运会竞赛项 目种群协同 进 化 的过 程 在体育专利技术种群 与奥运会竞赛项 目种群协 同进化的过程中 专利技术种群 内部和跨专利技术 种群的传染行为构成 了协同进化链条 的动力 这种 传染行为采用专利技术个体或若干专利技术个体的 组合为载体 每个奥运会竞赛项 目子种群 的进化 状态都与专利技术种群的变化相对应 技术的革新 不断冲击着原有竞赛规则所维护的奥运会竞赛项 目 种群拥有的人文价值和商业价值 的底线 人文价值 和商业价值的选择作用又反过来决定 了体育技术进 化 的方 向 图4揭示了体育专利技术种群与奥运会竞技 比 赛项 目种群协 同进化的过程 当体育专利技术种群 A通过特定的技术路径进化为体育专利技术种群 A1 的时候 新技术种群的形成会在运动器材和运动训 练等诸多方面引起技术和观念上的变革 这种变革 一 方面促进 了训练和竞赛过程的科学化 有效地提 高了运动项 目的成绩 另一方面 体育专利技术种 群的进化导致了体育人 文价值的背离和商业价值 的 降低 如公平竞争原则的违背 人类在体育运动方 面主体地位的丧失 药物的滥用对人体的伤害 技 术的绝对优势使得竞赛 观赏性降低等等 为 l 保证 奥运会竞赛项 目种群持续地 长远地 健康地发展 各项 目协会需要通过竞赛规则 的修改来保 留体育专 利技术有利于体育发展 的部分 消除或避免体育专 利技术对体育的异化作用 只有这样奥运会竞赛项 目种群的数量增长和进化会达到一个新 的高度 并 实现奥林匹克运动的宗 旨和精神 奥林匹克运动人 文价值和商业 价值 的选择作用左右 了技术 与体育运 动之间的协同进化的方 向 技 术A 图 4 体 育专利技 术种群与奥运会 竞技 比赛项 目种群协同进化 的过程 4 3 体 育专 i f 1 技 术种 群与 奥运 会竞 赛项 目种群 的进 化 对策 环境相对变化快 资源相对短缺 的体育专利技 术 奥运会竞赛项 目生态系统对体育专利技术种 群做出 r 选择 相 比而言 体 育专利技术 奥运 会竞赛项 目生态 系统对奥运会竞赛项 目种群而言环 境相对稳定 资源丰富 对奥运会竞赛项 目种群做 K选择 两者 采用 的进 化策 略分别 为 r策略 和 K 策 略 选择 r 进化策略的体育专利技 术种群 对环境 资源充分利用 根据市场需求积极地进行技术创新 活动 极为迅速地繁殖 种群的数量增长率较少受 环境容纳能力的限制 选择 K策略的奥运会竞赛项 目种群的增 长则较为缓慢 更 为谨慎地进行调整以 适应长期的环境平均供 给 依靠种群发展形成 的长 久稳定性 内部微调 以此适应可利用的环境资源 体育专利技术种群与奥运会竞赛项 目种群 的协 同进化过程是体育专利技术 奥运会竞赛项 目生 态系统中生态环境选择 的过程 体育专利技术种群 在奥林匹克运动人文价值 商业价值 以及竞赛规则 的作用下 从以单纯的提高运动员成绩为导 向转变 为致力于奥运会竞赛项 目的长远发展 实现 由以量 取 胜 向 以质 取胜 5 结论 百年奥林匹克的发展历史 向我们证 明了奥林匹 克运动和现代科 学技术是分不开的 一方面 高科 技在体育运动领域 中的应用 使 运动员不断激发出 人体的巨大潜能 不断超越人类 的生理极 限 去创 造新的记录 另一方面 奥林 匹克运动并不是体育 科技的被动受益者 它 同时也对体育科技提出了更 多的难题 更高的要求 成为推动体育技术 种群数 量增长和进化 的动力 而市场因素 竞赛规则 价 值选择等因素影 响了体育技术种群 的出生率 和死亡 率 体育技术种群有 自我调节的能力 通过调节而 黄鲁成等 基于生态学的体育专利技术与奥运会竞赛项 目协同进化规律研究 21 5 实现种群的数量增长和进化 在体育竞赛人文价值与商业价值的选择作用下 体育专利技术 实现 了与体育 竞赛项 目的协 同进化 在体育专利技术种群 与奥运会竞赛项 目种群协同进 化的过程 中 专利技术种群 内部和跨专利技术种 群 的传染行 为构成 了协 同进化链条 的动力 人 文价值 和商业价值的选择作用又反过来决定 了体 育技术 进 化 的方 向 体育专利技术种 群作为 r 策略者 对环境资 源 充分利用 根据市场需求积极地进行技术创新活动 极为迅速地繁殖 种群 的数量增长率较 少受环境 容 纳能力的限制 选择 K策略 的奥运会竞赛项 目种 群 的增长则较为缓慢 更为谨慎地进行调整 以适应 长 期的环境平均供给 依靠 种群发展形成 的长久稳定 性 内部微调 以此适应 可利用 的环境资源 体育 专利技术种群将会在奥林 匹克运动人 文价值 商业 价值以及竞赛规则 的作用下 从 以单纯 的提高运动 员成绩为导向转变为致力于完善 体育运动项 目的竞 赛规则 提高人们对体育 的认识