盘点奥运背后科学家 研究者跟踪预测流行性疾病

　　奥林匹克运动会是荟萃了人类体能极限、运动技巧的全球盛会，但奥运背后也离不开科学的支持。在伦敦奥运金牌争夺战即将拉开序幕之际，英国《自然》杂志介绍了一批在幕后默默为奥运作贡献的科学家们的工作。

　　跟踪预测流行性疾病的科学家

　　伦敦奥运会期间，医疗研究人员卡姆兰·卡恩并不会出现在伦敦附近，他在数千公里之外的加拿大多伦多大学工作，但他将密切关注伦敦奥运会。

　　奥运会组织者预计，奥运期间将有数百万人从世界各地来到伦敦，伴随着他们一起到来的，可能还有各种病毒和细菌。卡恩是一个国际研究小组的成员之一，该研究小组的宗旨是在人群大量抵达伦敦之时，对潜在的新的流感病毒等疾病的传播进行预测，并采取应对措施。

　　很可能，他们什么也不会发现。但是为防“万一”，卡恩必须时刻保持清醒的头脑。已往的历史表明，疾病大规模暴发往往与人群大量集中有关，包括2010年在加拿大温哥华举行的冬季奥运会上的麻疹大流行，2008年在澳大利亚悉尼天主教青年节时的流感大暴发等。“像奥运会这样的盛大群众集会，我们必须要考虑到对公众的健康威胁，特别是有可能在全球范围内传播开来的传染性疾病，”英国健康保护署负责奥运会公众健康问题的布赖恩·麦克洛斯基说道。

　　为了评估这类威胁，卡恩将重新启动曾于2008年运行的Bio.Di aspora项目，这是一个基于网络的计算机程序，它将汇集数10亿人的飞行路线信息，使研究人员能够看到人们是如何在世界各地移动的。评估这些人携带病原体的风险，并与在奥运会期间实时获取的疾病监测信息联系起来。例如，如果一种新的流感病毒在亚洲出现，卡恩就可以绘制出疾病的传播路径图，并以此来预测其在伦敦暴发的可能性。这种类型的预警将为当地卫生官员带来至关重要的时间，向公众发出警告并采取预防性行动。

　　麦克洛斯基说道，事实上奥运会将是对Bio.Di aspora项目和全球卫生系统效率的一个重大考验。卡恩希望，从全球人员大流动中获得的数据，可反馈给“大规模集会药物”的研制者共享，宗教集会、音乐节和体育赛事等大规模集会都会吸引更多的人，以及来自更偏远地方的人，对公众构成比以往任何时候都要严重的健康风险。他比喻说，“全球运输就像联络世界各地的动脉，人们通过这些动脉移动，就像一种生理现象。正常的生理活动若被打乱或改变，就会出现某种不可预知的事件，这类事件将对全球健康和安全产生潜在影响，我们需要更好地了解它们。”

　　研究流体动力学的科学家

　　在2008年北京奥运会上，游泳运动员破了25项世界纪录，比其他任何运动项目都多，许多人将此成绩归功于可大为减少阻力的高科技泳衣。但是，继北京奥运会之后，国际上规范游泳竞技规则的机构重新规定，限制运动员从泳衣上获得优势，于是一些运动员转而寻求其他方式来获取优势，例如，英国游泳运动员将目光转向了流体动力学研究员斯蒂芬·特诺克。

　　特诺克的研究专业是流体力学，特别是在船舶设计方面，对于他来说，他的研究专业与研究人体周围空气或水的流动之间，并无很大的区别。在过去3年中，他曾指导了英国南安普敦大学运动工程实验室(PSEL)的工作。该实验室此前曾与英国自行车队合作，以设计出更符合空气动力学的骑乘位置，这对“英国队”自行车运动员从北京奥运会上带回14枚奖牌至少起到了一部分作用。游泳运动员也需要类似的帮助，他说，“英国游泳项目缺乏的是在游泳过程中对流体动力学的理解。”为提高运动成绩，体育工程师使用绞车系统拉动游泳选手在水中行进，运动员可选用绞盘线的张力来感受评估水的阻力和推进力。

　　运用科学方法来提高游泳成绩是一个巨大的挑战。“比如，难道你能将自行车车手置于风洞中，然后让他去感受‘降低阻力的最佳骑坐位置吗？’”特诺克说道，“要获得仪器仪表检测的最佳位置是一个极为复杂的过程，但从流体动力学上来说，却相对要简单一些，因为通常来说，骑坐自行车和身体的位置是相对固定的。”

　　但对于游泳运动来说，要受到一系列因素的影响，其中包括沿身体长度的水体流动，手臂和腿部的运动，从四肢传送到水中的力，以及水的压力和运动对身体形态的影响力等。“运动员要面对如此多的变数，而这一切极为迅速地发生在一个非常嘈杂的环境中，在每一次游泳测试中，完全重复相同的条件是非常困难的，”特诺克说道，“当你面对所有这些不确定性时，无疑是极具挑战性的。”

　　PSEL的研究团队设计了一些技术性的解决方案。主要是利用一种轻便绞盘帮助运动员训练，通过绞盘拉动游泳选手前进的速度稍快于他们通常的游泳水平，他们将这种技术称之为“超速游泳”。在对英国一些优秀游泳选手进行测试训练中，特诺克的研究小组测量绞盘线的张力，以对水的阻力变化进行评估，研究人员并通过录像进行研究，例如，调整姿势甚至泳帽的位置，都有可能改变水的流量和速度。“当游泳运动员从水中出来时，我们对他们的表现已经非常了解了。”特诺克说道，他们了解到的信息都将全部反馈给教练员和运动员。

　　特诺克的研究团队还要解决运动员训练中的一些更为广泛的问题。例如，使用绞盘系统对运动员自愿者和蜡制人体模型进行测试，他探索了体毛对水流阻力的影响，其答案是：修光体毛者游泳速度更快。研究小组还利用计算机建立模型，分析骨骼肌肉系统工作对提高游泳动作效率的影响。

　　特诺克和英国游泳运动员的协同研究和训练在奥运会开始之前结束，他希望，对人体流体力学的研究成果将反馈到海洋生态系统的研究中，如设计在水下压力下更符合水力动力学形态的方向舵。与此同时，他还在提高自己的游泳技能，他说，“在我的孩子学习游泳时，我就可以将我学到的东西向他们炫耀一番了。”