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How To 成為飛行員

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2020/07/15 ・2431字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 541 ・八年級

本文由我的青航時代-2020航發會×暑期航空營 委託,泛科學企劃執行

  • 文/黃瑋絜

身著筆挺制服,踏著堅實腳步,領著一群空服員往機艙移動,如此夢幻場景是許多人對飛行員的想像;不少人也曾在童年時期,看著飛機劃過天際,心裡想著長大以後也要駕駛飛機,自在翱翔於藍天白雲中。

然而,要成為飛行員,需要付出的心血和汗水難以計量,飛行員的工作也並非人人都能勝任。究竟成為飛行員須具備哪些條件,又要如何一步步成為飛行員呢?跟著我們走一趟飛行員養成之路,看看自己適不適合、夠不夠格吧!

入場資格:成為飛行員的必要條件

小時候做著飛行夢時,可曾有人以「近視不能當飛行員」為由潑你冷水?其實只要矯正後視力達 1.0 即符合民航局的視力標準。不過空軍的規定較嚴苛,裸視視力須達 0.8 以上才符合國軍體檢標準。

身體素質達標後,還有學歷和英文能力的門檻。國內航空公司大多要求培訓機師擁有大專學歷,但並無限制科系。相關科系如航太系、機械系在學習飛行原理、操作機械時固然較容易上手,但精通法學、商學領域的人,在研讀航空法規時反而占優勢。因此只要跨過學歷的門檻即可,就讀的科系並非篩選的重要條件。另外,由於飛航過程溝通皆以英文為主,「英文能力」自然是飛行員必備條件,國內航空公司皆設有機師報考的英文檢定門檻。

學識能力、身體素質是飛行員的基本配備,但要成為出色的機師,還需具備幾項重要的人格特質。飛行員肩負將乘客安全送抵目的地的重大責任,還要面對大大小小的突發狀況,因此飛行員必須要有遵守團隊紀律、善於溝通協調、處變高壓不驚、臨危不亂的人格特質。

成為機師的三條道路

在臺灣,成為飛行員的主要管道有三:第一是考取航空公司培訓機師,由航空公司出資進行飛行訓練;第二種則是自訓,也就是自行在飛行學校完成飛行訓練,取得商用駕駛員執照 (Commercial Pilot License, CPL) 後,應聘至國內外航空公司;第三種則是加入空軍,退役後至航空公司擔任飛行員。

華航、長榮、星宇等國內航空公司皆會招募培訓機師,應聘者通過考試後,將至飛行學校受訓,訓練費用由航空公司負擔。對夢想成為飛行員的人來說,成本較低。不過,航空公司培訓機師錄取率僅 2-3%,競爭相當激烈。

由於培訓機師名額少、管道相對窄,不少懷抱飛行夢的人會選擇另一條路──自訓。「自訓」就是自行到專門的飛行學校接受飛行訓練,取得商用飛行執照後,再投身飛行相關產業。

自行受訓的成本較高,除飛行學校的學費之外,出國食衣住行也是一筆可觀的開銷。不過,現在臺灣也有飛行學校可完整培訓機師,想要成為飛行員的人多了項新選擇。

最後,空軍退役飛行員也是成為民航機師的管道之一,相較於民間培訓的飛行機師,空軍飛行員對視力、體力的要求就更高了。

受訓之路:成為機師所需的執照與訓練

無論是自訓或是培訓機師,進入飛行學校後,並不會立刻進到飛機駕駛艙學飛,而是要先修習基本數理、飛行原理、航空法規、航空英文等「地面學科」,了解駕駛飛機的原理後,才能進行飛行訓練。

接受一段時間的飛行訓練、累積足夠的飛行時數後,學員才可接受自用飛行員檢定,取得自用駕駛員執照 (Private Pilot License,又稱私人飛行執照,縮寫 PPL)。取得 PPL 的人已經算是合格的飛行員了,但在天氣狀況不理想、能見度低的時候,只有私人執照是不被許可升空。因此,飛行員還需接受訓練,取得儀器飛航資格 (Instrument Rating,縮寫 IR),也就是要能夠只靠機內儀器完成飛行任務。飛行員獲得 PPL 和 IR 兩張證照後,才可以接受商用飛行訓練以取得商用駕駛員執照 (Commercial Pilot Licence,簡稱商用駕駛執照,縮寫 CPL)。

取得 CPL 代表有正式應聘於航空公司的資格,但進入航空公司後,也不表示可以立即駕駛商用飛機,還需接受機種的轉換訓練,操作未來要駕駛機型的模擬機,通過航路訓練(類似實習)及各式各樣的考試,才有機會正式成為一名飛行員。

入場之前:該怎麼為實現飛行夢做好準備?

綜合上述介紹,我們可以知道飛行員是一項「高投入成本、風險高、責任重」的職業。這麼高度的專業養成,仰賴多方能力培養,以及持續不斷的學習。

那麼,有志成為飛行員的人,該如何為未來職涯做好準備呢?

最先也最重要的步驟是「了解」。想成為飛行員,須投入大量的時間和金錢,因此勢必要對飛行員的工作內容、職涯發展有充足的認識。除了網路上的資訊外,航發會(財團法人中華航空事業發展基金會)及坊間的飛行訓練中心也會定期舉辦職涯講座,幫助擁有飛行夢的人認識飛行員的工作、審視自己是否適合這項職業。

另外,飛行員還要具備良好的空間感、方向感、反應力、手眼協調等能力,想加入飛行員行列的人可以透過一些日常活動培養這類技巧,例如藉由參與球類運動加強手眼協調,或是適當接觸電玩遊戲、訓練反應能力等。

看到這裡,如果你對飛行員這個職業有了更多的憧憬,那就心動不如馬上行動,趕快打開手邊的遊戲機⋯⋯不對,是趕快蒐集更多飛行相關資訊,為翱翔天際做好準備吧!

你是 18 歲以上、有著飛行夢的在校生?我的青航時代-2020航發會×暑期航空營 熱烈報名中!傳送門這邊走

參考資料

  1. 如何成為專業的飛行員
  2. 梁群 (2014)。飛行員的學習之路。科學月刊,495,38-45。
  3. 不說你不知道,想取得«自用飛行執照 Private Pilot License,PPL»,也得符合這些資格;快來看看你符合了嗎???
  4. 安捷飛航訓練中心

本文由 我的青航時代-2020航發會×暑期航空營 委託,泛科學企劃執行

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用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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航空器簽派員:陪著你從起飛到降落的地上飛行員
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/06/08 ・4354字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 我的青航時代-2022航發會×暑期航空營 委託,泛科學企劃執行。

當你乘坐飛機,不只有機師、空服員等機組成員在守護與服務你的旅途;陪你從出發地起飛到達目的地後降落,完成一趟「安全、準時、舒適」旅程的背後,還有「航空器簽派員」這個至關重要的角色。

搭乘飛機時不只有機師、空服員在守護與服務,一趟安全、準時、舒適旅程的背後,還有「航空器簽派員」這個至關重要的角色。圖/Pexels

被稱為「地上的飛行員」的航空器簽派員,在做哪些工作呢?這次泛科學特別訪問到華航的簽派督導陳韋如,不只了解這航空公司裡神秘又重要的工作,也要好好了解一下一位優秀的簽派員是如何養成的。

當簽派員沒在工作,才會發現他們的重要

有民航局執照的「Airman」有六大類(航空器駕駛員、飛航工程師、航空器維修工程師、維修員、飛航管制員以及航空器簽派員),其中航空器簽派員的工作是高度專業的職位。他們是航空公司的中樞神經,24小時全年無休,做出的決定牽動著整個航空公司運作;那為何我們好像很少聽到簽派員的工作呢?

Nobody knows what I do, until I don’t do it.」這句話形容簽派員的工作內容再適合不過了。

簽派員主要的工作有:飛行計畫的製作航機簽放航情守望異常狀況處理。他們有許多工作是在幕後、和居中協調許多事情,因此機師所知道的事簽派員也都要很了解,所有的飛行手冊、飛機操作手冊和各國飛航相關法規都必須要如數家珍。

簽派員工作是在幕後、和居中協調許多事情,因此機師所知道的事也必須要如數家珍。圖/Pexels

飛機起飛前——飛行計畫的製作

製作飛行計畫的過程非常繁複,簽派督導用了你我都很熟悉的旅行計劃來舉例:當你要出門的時候,會注意氣象、交通狀況,要檢查並維修交通工具,需要加油、和準備行程中需要的各種文件,當然也要準備可執行的 Plan B。

把旅行計劃的格局放大再放大,就是飛行計畫,要考量包含氣象資料飛航公告航機狀態酬載預估飛越許可航線選擇等因素,才能匯集成一份可以執行的飛行計畫。這其中有哪些「know how 」呢?

出門一定會先看天氣適不適合出遊,飛行也是一樣,簽派員氣象觀測席會收集起降機場、備降機場和沿途航路的天氣報告和預報,確認天氣是否適合飛行、各機場的能見度是否影響航機起降,都會由專業的氣象博士提供資訊讓簽派員參考。天氣的資料包含機場能見度及雲幕高度、溫度、氣壓值、風速、沿途是否有顯著天氣,甚至是火山、颱風影響航線等等,因此才能確認飛機能不能起飛降落或是其他需要特別避讓的地區。

針對起降站及航線做重點氣象監測,內容含各項狀況。圖/Pixabay

還有,你在旅行的時候,也會注意沿途經過的城市是否有道路維修、塞車、下雨等等的狀況,例如國道有一段路正在維修,就會需要避開正在維修的道路走省道。簽派員也會特別注意飛航公告,確認起降機場及沿途的空域是否有臨時運作規定、限制、程序調整或其他注意事項。例如近期烏俄戰爭爆發,航路導航席也要特別確認有沒有會影響飛航的相關資訊,提前列出航路備案以便簽派員製作飛行計畫。另外,經過各個國家的領空時需要的飛越許可,也是由簽派員協助申請的。

再來就是航機狀態酬載預估了,對航空公司來說「在安全的情況下經濟效益是很重要的考量」,因此了解航機適不適合飛行,預估需要多少燃料、能載運多少乘客和行李,也是非常重要的工作。簽派員要準確地預估旅客及其行李和需載貨物的重量後,再計算所需的燃料總量,也需要計算備案可能需要的燃料量,確保飛機從起飛到降落都在規定的安全限重內。

經過上述各種因素的種種考量評估後,需要進行航線選擇,從數條航路[註1]中選擇「安全、準時、舒適」的飛航路徑並做出一份飛行計劃,並且和駕駛員共同在飛行計畫上簽名以示同意本次的航班,而每個簽名的背後都代表著簽派員的專業以及責任。

簽派員經過考量評估各種因素後,製作出「安全、準時、舒適」的飛航計劃。圖/Pexels

飛機起飛後的航情守望與異常狀況處理

不是飛行計畫之後簽派員的工作就結束了:將飛行計畫交給駕駛員後就會進入航機監控的飛航管制作業,其中包含了航班動態氣象監控。

航班動態是指透過 4D/15 服務(4D/15 Service),每隔 15 分鐘確認一次航班的 4D(經度、緯度、高度和時間),簽派員要精準的知道航班的動態。航情守望席便是專門在追蹤航班的動態及油量,確保航班沒有偏離計畫航路,必要時會和駕駛員聯繫確認狀況。

氣象監控則是針對起降站以及航線沿途區域做重點監測,監測內容包含結冰、雷雨、降雪、陣風、風切、亂流、颱風及火山活動等氣象狀況。例如目的地機場跑道臨時關閉,就會提前告知駕駛員。

一趟航班可能會遇到一些突發狀況,例如乘客身體不適需要立即就醫、航線上臨時火山爆發或是遇上鳥擊等異常狀況,簽派員就必須在有限的時間內以符合作業規定安全的前提下採取最適合的處理方式。

若遇上突發狀況需要飛機轉降或是班表調整,為維持班機時間表能夠正常運作而做出適度的調整異動。因為每次的突發狀況都是無法提前預知,簽派員們在遇上事件時需要冷靜且快速的處理及應變,也需要和各單位聯繫協調。

在飛行中還會碰到哪些情況呢?簽派督導舉了火山爆發的例子。由石塊和岩漿的礦物粒子組成的火山灰帶來的威脅,除了可能讓機身受到損傷、部分系統失靈更可能導致引擎熄火無法繼續飛行。

火山爆發帶來的火山灰可能讓機身受到損傷、部分系統失靈,導致引擎熄火無法飛行。圖/Pexels

曾經發生過日本的火山爆發,火山灰蔓延的非常廣,導致當地機場關閉數天,影響了數萬名旅客。一趟航班如果在中途遇上突發狀況——航線附近有火山爆發了!時刻監控著狀況的簽派員會怎麼做呢?

  1. 根據數據判斷火山灰擴散的範圍。
  2. 規劃一條安全優先的避讓航線。
  3. 確認航機上的剩餘燃料量能夠負擔變更後的航線。
  4. 和機師確認變更航線。

這些事情都需要在時限內解決,考驗著簽派員細心及果決的能力,他們就像是一群 24 小時的飛行管家,從起飛前的飛行計畫準備、起飛後的航機監控,一直到落地後的班表調度,簽派員隨時守護著班機。

要如何成為簽派員呢?哪些能力與特質很重要?

臺灣目前並沒有簽派員的相關科系,以華航為例,簽派員是通過航空公司的招考後,先成為航務員熟悉機場的運作方式後再經過 200 小時的簽派員培訓課程,及 90 天的線上訓練,並考取民航局航空器簽派員執照後,才能簽放航機成為一名真正的簽派員。

剛考取執照後簽派員會先簽派六小時內的短程線累積實戰經驗,每年也會參加航路觀摩,會進入駕駛艙觀摩駕駛員執行自己規劃出來的飛行計畫,來增進自己的能力。等到經驗累積足夠後才會簽派飛行時數較長的航線,進入航情守望席、航路導航席。

因為簽派員需要製作一份完整的飛行計畫,所以駕駛員需要的基本知識簽派員也需要懂,一種飛機需要閱讀的手冊至少有 幾十本,一間公司肯定不止一種機型,再加上各國的飛行法規,每一位簽派員需要熟知的手冊就有數十本!這些專業背後都是十分努力的成果。

每一位專業的簽派員需要熟知各種機型、各國的飛行法規等。圖/Pexels

或許你會問:「我不是飛航相關科系,能夠成為簽派員嗎?」其實簽派員並沒有科系的限制,只要你有想成為簽派員的熱誠,都可以來挑戰看看!簽派員的工作會帶給你滿滿的成就感,因為每年都有上萬趟航班需要簽放,服務數萬名旅客平安落地。

想成為簽派員需要具備的能力有:

  1. 良好的英語能力:因為許多手冊及法規大多以英文撰寫,和駕駛員溝通時也會需要用英文溝通。
  2. 獨立思考的能力:面對各種狀況時需要思緒清晰不能慌亂,才能找到好的解決方案。
  3. 溝通協調的能力與團隊合作的精神:居中協調時會需要能夠讓雙方保持良好的溝通。
  4. 健康的身心:面對高壓的工作需要照顧及調適自身的狀況。

簽派員的工作便是解決眼前的事情、見招拆招,每天都會面對不一樣的問題十分具有挑戰性,如果你喜歡變化性及挑戰性都很高的工作,可以嘗試這份工作。也因為每一次的簽名都是在為每趟航班上的生命負責,因此需要高抗壓性的人格特質,才能確保在工作時能夠穩定的面對所有狀況,守護每一趟飛行。

每位簽派員之所以能夠從容的面對各種突發狀況,是他們用專業知識和長期累積下來的經驗在支持他們看起來毫不費力的原因。

註解

  1. 航路是根據地面導航設施建立的走廊式保護空域,供飛機作航線飛行之用。各國對於航路都有自有的規定,包含該行路是單向道還是雙向道。

延伸閱讀

參考資料

  1. A320全座艙飛機駕駛艙都搬來了! 航發會講座還有這2場| 生活新聞
  2. 2018「飛航解密 暢遊天際」系列講座 長榮航空簽派員Emily精彩演講內容
  3. 航空公司全天候的飛安管家-科學人雜誌
  4. 2021飛航講座–長榮航空資深簽派員林俊宇:從起飛到降落全方位的飛行管家
  5. 民航通告 – 交通部民用航空局

本文由 我的青航時代-2022航發會×暑期航空營 委託,泛科學企劃執行。

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AI 讓羽球訓練更聰明!智慧球拍上手,揮拍「爆發力」一測就知道
科技大觀園_96
・2021/10/18 ・3852字 ・閱讀時間約 8 分鐘

「啪!」「啪!」在臺南新豐高中的羽球場上,球拍強力揮擊的聲響不絕於耳,幾位選手正奮力廝殺著。但這場羽球賽有點不同,因為旁邊還架著一具電視螢幕,而選手手上的球拍也不太一樣。練習賽結束後,教練與選手聚集在螢幕前,對著螢幕上的揮拍速度、爆發力指數等數據,熱烈地討論了起來。

會出現這麼特殊的景象,是因為新豐高中的羽球隊從去年(2019年) 5 月起,開始做為科技部計畫「從中樞系統建構雲端 AI 運動訓練歷程分析與疲勞診斷系統:以羽球項目為例」(以下簡稱「AIOT 智能羽球訓練模式」)的實驗基地,而這個計畫由成功大學體育健康與休閒研究所特聘教授蔡佳良領軍,希望利用人工智慧,將羽球的訓練科學化,達到最有效精準的訓練效果。

這項計畫包含五個部分,包括智能球拍、智能手錶、高速攝影動作捕捉,以及雲端 AI 運算中心和顯示各項運動與生理數值的 APP。智能球拍、智能手錶、高速攝影負責收集運動資訊,將資訊以 Wifi 網路上傳到雲端的 AI 運算中心計算後,結果呈現在電腦螢幕及專用的手機 APP 上,讓教練與選手一目了然。 

AIOT 智能羽球訓練模式計畫所研發的智能球拍、感測晶片、智能手錶,以及專用的 APP。圖/簡克志攝

 計畫中使用的雲端計算中心是成大電機系教授王振興所主持的人工智能數位轉型研究中心 ,智能球拍、手錶等裝置不斷上傳的資料,會持續訓練 AI 演算法自身,讓演算法變得愈來愈精準。

為了讓訓練過程面面俱到,蔡佳良組了一支跨領域的「黃金陣容」,除了專研腦波與眼動的自己外,還找了工程專業的成大電機系教授王振興、負責 AI 演算法的逢甲大學自動控制工程學系副教授許煜亮、專研運動傷害的成大物理治療系副教授蔡一如,每位成員的專業領域都不一樣,在計畫中各司其職。

計畫團隊主要成員,左起許煜亮教授、蔡佳良教授、蔡一如教授、羽球教練李宜勳,另外還有成大電機系教授王振興(未參與合影)。圖/簡克志攝

聰明的智能球拍

計畫中的一大重點,就是選手手上那支「智能球拍」,它可以收集選手的揮拍力道、轉動角度等數值,經過計算後,能知道揮拍速度、軌跡,還能分辨出九個不同的球種,這是因為球拍的握把中藏了一個感測晶片。

智能球拍的握把中藏著感測晶片,底部有接線孔以及 2 個 LED 指示燈。圖/簡克志攝
當選手用智能球拍揮拍時,系統可以得知選手揮拍的加速度、拍子轉動的角速度等運動數據。圖/簡克志攝 

在握把中放入感測晶片就能做到,聽起來很容易,但在羽球拍上卻沒那麼簡單。蔡佳良說:「羽球選手對球拍的重量可是很要求的,一般選手使用的球拍大約 80 幾克,重一點輕一點,手感就差很多了。」而一個晶片動輒 10 幾克,直接放上球拍,不但影響重量,還改變了球拍的重心位置,「這樣的球拍沒有人會想用。」蔡佳良說。

後來,蔡佳良找了勝利體育公司合作,在以碳纖維為材料的握把中納入晶片,並盡量減少晶片重量,才做出了目前的智能球拍。蔡佳良說:「不過我們還是想再縮小晶片的重量,看看是否能讓晶片的電池小一點,希望能將球拍再減少 5 公克左右。」

你累了嗎?疲勞狀態對訓練來說很重要!

有了能收集選手打球狀況的智能球拍還不夠,蔡佳良還希望能將選手的「疲勞狀態」也納入訓練的參考,這也是接下來 AIOT 智能羽球訓練模式的發展重點。

蔡佳良與蔡一如指出,疲勞分成「中樞神經疲勞」與「周邊神經疲勞」,中樞神經疲勞反應在腦的專注力、心理上的鬥志等,例如比賽時間過長,或是選手心態上已經認輸等,這可以從選手的腦波及眼動訊號來判斷;而周邊神經疲勞則反應在肌肉的動作,例如選手的移動腳步可能變慢、揮拍動作變小等。此外,長時間受訓練的選手也可能慢性疲勞,儘管身體好像沒怎麼樣,但可能一早起床就覺得特別累,不想練球等。

分析選手的疲勞狀態,還可以進一步預防選手受傷,在選手有一點點受傷徵兆時,例如動作稍微改變時,就及時察覺,讓選手休息或就醫,這對於延長選手的運動生涯來說是很重要的。

你的疲勞,AI 比你先發現

為了偵測選手的肌肉疲勞狀況,重建選手的動作也是這次計畫的重點之一。蔡佳良說:「一般來說,我們是用『光學式動作捕捉系統』來重建選手的運動姿態。」這是一套專門的系統,選手的身上會貼滿光點,由四面八方的攝影機拍攝光點的移動,來重建選手動作。「不過這套系統太昂貴了,」蔡佳良說:「因此我們希望用一般的高速攝影機來取代。」方法是先以光學式動作捕捉系統找出界定選手疲勞與否的標準(稱為黃金標準),再將黃金標準與高速攝影機的影像共同輸入電腦,訓練電腦以高速攝影機的影像重建選手動作,並判別選手疲勞狀態。

蔡一如正在選手身上貼感測用的光點,準備以光學式動作捕捉系統重建選手的動作。圖/簡克志攝
電腦重建模擬選手的姿態及動作。圖/簡克志攝
左右畫面皆為電腦重建模擬選手的姿態及動作,左邊是感測器建立的人物模型,右邊同步對應到現場攝影機的實際圖像。圖/簡克志攝

 蔡佳良補充說:「等到我們把高速攝影機這一塊做起來,就會推廣到一般球館。」換句話說,未來一般民眾在運動中心等球館打球時,或許就能透過場館附設的高速攝影機,看見自己的動作及打球狀態,雖然不是職業選手,也可以研究自己的動作,享受運動科技帶來的好處。

智能手錶則由選手整天佩戴著,記錄選手日常的心跳及睡眠狀態,教練可以據此觀察選手生理狀況,也能輔助判斷疲勞狀態。計畫中使用的智能手錶由王振興研發,蔡佳良表示:「我們自己研發而不採用市面上的手錶,這樣可以依據我們的需求來收集資訊,也可以避免個資外洩的問題。」 

智能手錶可以 24 小時記錄選手的生理狀況。圖/簡克志攝

至於中樞神經的疲勞,可以透過腦波與眼動的狀態來發現,這也是蔡佳良的研究專長。但是蔡佳良說:「我們若要收集這些訊號,得讓選手戴上特製眼鏡,並在頭上貼特殊的貼紙,這會對選手打球造成影響。」因此,蔡佳良希望先將腦波及眼動的訊號,和智能球拍的感測訊號做連結,找出彼此的關聯,建立一個演算法,再將這個演算法寫入智能球拍的晶片中,「如果我們的演算法夠強,球拍感測訊號與腦波、眼動的關聯準確性夠高,就能直接從球拍的訊號,計算出選手的中樞神經疲勞狀況。」

學術與運動的跨領域溝通

AIOT 智能羽球訓練模式發展到目前的階段,已經可以從智能球拍的訊號,計算出個別選手的最快揮拍速度、最大擊球力道,以及爆發力、攻擊力、反應力等指數,蔡佳良笑說:「我們和教練也有一段磨合的過程,因為我們做研究的,想的都是怎樣的數據合適發表,卻不一定是教練真正需要的。」

智能球拍感測到的訊息,經由雲端的 AI 計算中心計算後,轉化為各種淺顯易懂的能力指數,讓教練與選手一目了然。圖/簡克志攝

 新豐高中羽球隊的教練李宜勳也對此舉例:「一開始蔡教授的團隊提供過一個數據叫做『積極度』,判別的方式就是一場雙打比賽中擊球次數多的,就是比較積極。可是事實上,我們比賽的時候,會故意將球打給比較弱的選手,所以他們的擊球次數自然比較多,這不代表他們比較積極。」

不過,李宜勳認為將 AIOT 智能羽球訓練模式納入訓練,對選手的練習的確有幫助,「有時候教練說破了嘴,還不如數據直接攤開來看。」李宜勳笑說。看到明確的數據,選手之間也會有正向競爭,覺得不想輸給同儕,對於自己的動作或缺點也有更明確的認識。

運動訓練科學化

儘管 AIOT 智能羽球訓練模式還未真正完成,但蔡佳良對於這項研究的未來發展深具信心,他說:「我們的研究成果在其他有球拍的運動上都可以應用,例如網球。」

蔡佳良並且認為,運動科技的蓬勃發展下,未來的運動訓練一定也都會走向科學化。「其實我一開始做運動科學時,接觸過一些國家級的教練,他們對運動科學有點排斥,認為運動科學發展起來之後,會搶了他們的教練工作。但其實運動科學只是用數據輔助訓練,真正的訓練專業還是在教練身上。」蔡佳良希望現在還在起步階段,就有機會經歷科學訓練的選手,未來若是成了教練,可以經由自己的經驗,明白如何運用科技,讓訓練變得更有效率。

「我們還希望我們的成果也能普及到一般民眾,因為運動科學的市場是很大的。」蔡佳良希望將智能球拍研發完整後,普及到一般運動用品店,讓民眾也能買來使用。他說:「即使是一般民眾,若能看看自己今天打球的狀況,也是很好玩、很有趣的事情。我相信會有人想買這種智能球拍的。」

科技大觀園_96
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