2020年10月,中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行继大数据、人工智能、区块链之后又一次聚焦前沿领域的第二十四次集体学习,习近平总书记在主持学习时强调,要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性,加强量子科技发展战略谋划和系统布局^[1]。而在 《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标的建议》中也明确指出,要瞄准量子信息等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。截至目前,已有21个省级行政区将量子科技纳入地方 “十四五”规划当中,充分彰显量子科技在国家发展中的重要战略地位。当前,量子信息技术正被应用于加速优化、安全通信、精密测量、人工智能、分子模拟、金融建模、图像处理等领域, 以量子信息技术为代表的量子科技正在激发革命性的创新^[2]。在新时代,体育强国的建设要由人力密集型向科技驱动型转变,走体育行业的高质量可持续发展之路,为实现从体育大国向体育强国迈进提供强有力的支撑和可持续发展的动力。同时鉴于当下我国量子科技在体育领域的研究成果不多,本文旨在探寻量子科技与我国体育行业发展的切入点,研判前沿技术在体育领域的应用与融合,为创新体育新模式新业态提供参考。

1 量子科技的内涵特征

1.1 量子信息技术及特征

1900年Max Planck提出 “量子”概念,宣告了量子时代的诞生^[3]。20世纪一批优秀的物理学家共同创立了一个能够了解整个量子世界运行规律的理论———量子力学^[4]。20世纪80年代,科学家们将量子力学应用到信息领域,从而诞生了量子信息技术^[5],其是量子物理与传统信息科学交叉结合而衍生的信息技术 (图1),其相关应用分类集中在量子保密通信、量子计算模拟和量子精密测量等方向^[6] (表1),其在确保信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面显示出可突破传统经典信息系统极限的诱人前景^[7]。

量子通信技术是利用量子相干叠加、量子纠缠效应,以量子比特为信息载体的一种新型通信技术,主要分量子隐形传态 (quantum teleportation,QT) 和量子密钥分发 (quantum key distribution,QKD)两类,可以通过量子密钥分发保证密钥生成与分发过程的安全^[8-9],这已被证明是一种绝对安全的通信方式。与经典通信技术相比,它具有时效性强、抗干扰性能强、保密性能优越、隐蔽性能高、应用范围广等优势。量子计算是建立在量子比特基础上处理信息的计算技术,在计算速度和能耗方面远超现有超级计算机,可以实现量子通用计算和量子定制计算, 用于揭示各种各样复杂系统规律^[10-11],其中量子机器学习作为量子计算与人工智能研究相交叉形成的新领域,其目标主要是通过设计从数据中学习的量子算法,利用量子特性实现对现有机器学习算法的加速^[12]。量子精密测量与量子传感是利用量子状态对环境的高度敏感性,大幅度提升时间、重力、磁场、成像、遥感等领域的测量准确度^[13]。

1.2 量子管理思维及特征

量子管理学奠基人丹娜·左哈尔首次提出量子管理学的概念,即 “自下而上”的量子组织构想^[14],该构想强调不确定性、“动态”以及 “变迁”,并将量子物理学引入人类意识、心理学和组织领域。量子管理思维强调组织内部构建非层级网络系统,鼓励组织成员共同参与搭建多元动态体系,自下而上地形成决策方案,刺激创新, 促进组织进一步发展。量子管理思维与传统大规模工业制造时代的牛顿管理思维在管理思想、管理机制、管理体系、决策方案、组织成员等维度存在众多不同之处 (表2)。

牛顿管理思维常规的反应式业务形态使其对外部环境变化的响应总是滞后的,而量子型组织会要求打破自上而下的层级权力结构,将权力分散到整个组织系统^[15],在与内部成员和外部市场的共同作用中不断进化。对比牛顿式管理和量子管理模式的优劣,左哈尔指出了企业引入量子变革、构建量子管理系统的原则和路径,明确提出牛顿式思维是工业时代的产物,而量子思维是信息时代和知识文明时代的宠儿^[16],在量子力学思维体系中所表现的异于经典的思维模式也为大数据时代信息决策提供了新思路。

2 “量子 + 体育”介入体育应用的潜在场景

为适应时代变化与需求,要积极探索量子通信技术、量子计算技术、量子精密测量与量子管理思维在全民健身、竞技体育、体育产业与体育文化方面应用的潜在场景。具体来说,全民健身方面,基于量子管理思维整体性的公共体育服务协同治理,基于量子保密通信与网状结构机制的全民健身与全民健康深度融合;竞技体育方面, 基于量子机器学习算法、量子脑成像技术与量子点技术的竞技训练定制化和选材科学化,基于量子计算的电子裁判精准化;体育产业方面,基于量子云平台的多元体育服务供给平台化,基于量子遗传算法的体育设施装备智能化;体育文化方面,基于量子通信技术的运动项目文化培育,基于量子机器学习技术的体育国际交流合作。

2.1 量子科技引领全民健身发展

在全民健身领域,量子管理的思维方式与公共体育服务协同治理理念高度契合,有助于营造共建共享的公共体育服务治理氛围。量子密钥分发技术为部门间数据传输安全提供保障,破除了体育与卫生等部门间的信息壁垒,加速了全民健身与全民健康深度融合,可助力全民健身战略落实。

2.1.1 公共体育服务协同治理

在传统公共体育服务治理模式中,政府一直是公共体育服务治理的核心,形成了 “中心—边缘”的结构,公共事务中政府部门存在 “话语霸权”和社会 “集体失语”的情况,具有利害关系的群众声音往往被政府和专家的声音淹没^[17], 影响市场与社会等公共体育服务治理主体功能的发挥。而量子管理思维的介入有望使公共体育服务治理精准实现 “多元协同”。

量子管理思维中,整体与部分之间相互作用、相互纠缠,整体是不可分割的。海森堡不确定性原理作为量子力学重要原理之一,指出主体不能独立于环境之外,只能参与其中,主体的参与可以增强人们对客观事物的认知并促进世界的发展。基于参与式的量子思维,政府应尊重社会与群众的参与,建立起平台赋能式组织结构,使各方组织可以参与到更多创造和分享公共体育服务价值的过程。量子管理为公共体育服务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体育服务治理模式,且从根本理念上反映出以人民为中心的公共体育服务发展方向。另一方面,政府不再具有掌控信息的优势,公共体育服务资源的配置由政府、市场、社会和公众等多方共同决定并负责治理,治理的结果也由治理参与者共同承担,以此更好地调动市场和社会的主动性。

2.1.2 全民健身与全民健康深度融合

我国人民生活水平正在逐年提高,但慢性病患者的数量也在突增,而防治慢性病的最有效途径即加强体育运动,随着越来越多的人参与到全民健身运动中,人民群众对合理锻炼、科学健身提出了更高的要求。但我国体育部门与卫生部门各自为政,缺乏合作,可以尝试在管理机制和技术手段两方面介入量子科技,促进全民健身与全民健康深度融合。

在技术手段层面,传统密码学依靠数学算法的计算复杂度,随着算力的发展始终存在被破解的可能,而量子密钥分发 (QKD)基于量子力学的基本原理,能够提供独特且长久的安全保障。政府机关单位可以运用量子通信技术搭建政务等关键基础设施网络,在体育、医疗、教育等部门之间安全地共享加密密钥,保证加密文件及数据传输的安全性,以此通过技术手段破除各部门间信息壁垒。而在管理机制层面,体育与卫生部门行政管理体制上的条块管理,难以发挥 “体医结合”的共享和协同作用^[18]。在量子管理思维中,任何组织并非孤岛,而是嵌入在复杂、动态、无清晰边界的网络化系统内,组织形态从环环相扣的链式结构向服务逻辑的网状结构演变, 促进内外部资源的整合与利用。因此将量子思维方式引入组织内部,有助于清除现存于体育、卫生及其他部门之间的体制机制障碍。

2.2 量子科技赋能竞技体育革新

在竞技体育领域,可以借助量子计算的巨大算力优势对量子机器学习算法进行改进,定制最优训练模型,并结合量子脑成像技术与量子点 (QDs)为运动员身体提供保障。通过量子计算优化的计算机视觉技术,使赛事判罚过程实现实时化、数字化、智能化,提升体育赛事质量与效率^[19]。

2.2.1 竞技训练定制化和选材科学化

依靠量子计算严谨的数据量化与分析能力, 可以更科学地拟定运动员的训练周期、训练过程、战术方法及恢复手段等,帮助运动员更精准地改进技术动作、调整身体状态、预防伤病发生^[20]。当前大部分数据采集停留在初级层面, 量子机器学习算法有望更深层次地记录并挖掘出数据背后的训练方法及因果关系。科学家研究发现量子机器学习算法可以实现速度的成倍提升。其中决策树式C4.5量子算法属于预测式决策树分类算法,最突出优势在于模型效率较高,适用于量大、较为繁琐的数据集训练^[21]。可以利用量子机器学习算法迅速判断出运动员最优的动作角度与表达,精准捕捉运动员动作的细微差别,例如双膝与双踝的瞬时距离、下肢关节角度等, 以探索最优动作组合,同时通过对大型或非结构化数据集的有效分析,为运动员科学训练、提升竞技能力表现提供有力数据支撑。对于常年高负荷运动量的专业运动员,运动损伤与运动性猝死疾病的预防问题尤为关键,若能在发病之前及时发现并采取干预措施,不仅可以有效避免伤病发生,还可以延长运动员的职业周期。但此类伤病病情发展缓慢且不易发现,为此可以通过量子脑成像技术研究或量子磁力仪的开发,即利用灵敏度远超传统传感器的量子传感器来捕捉大脑内部产生的最小磁场,绘制出神经活动图,从而监测动作信号并及时发出运动损伤预警及诊断。著名的诺丁汉大学彼得曼斯菲尔德爵士成像中心的研究人员利用一种新型的非低温量子传感器,开发出一款轻便的可穿戴大脑扫描仪,其非常适用于运动障碍人群,其是功能性神经成像的革命性技术^[22]。

在各体育项目的运动员选材阶段,当前依靠教练员经验的主观判断偏多,缺乏更具说服力的选材依据与理论模型数据,而量子技术有望改变这一状况。借助QDs可以比对各项运动中顶尖运动员运动能力易感基因,有助于科学开展青少年运动员早期分子遗传学的选材工作。由于QDs可用同一波长的光激发,就为同时检测所有标记蛋白质与目标蛋白质之间的相互作用提供了可能^[23-24]。QDs作为生物荧光标记物,正逐步地应用于蛋白质及DNA的检测、药物靶向治疗、活细胞生命动态过程的示踪及动物活体体内肿瘤细胞的靶向示踪等生物分析与医学诊断领域,取得了丰硕的研究成果^[25-26]。

2.2.2 电子裁判精准化

高精尖技术配套电子仪器设备已大量应用于大型体育竞赛的裁判工作中。电子裁判较少受到人为因素的干扰,能够保证体育竞赛的公平性。赛场上的智能系统的稳定性非常重要,倘若发生质量问题会严重影响比赛的流畅性和运动员的竞技状态,急需开发时效性高、应用范围广的新型技术手段。

借助量子计算优化后的计算机视觉技术能够突破传统动作识别技术的诸多局限,在赛场中利用摄像机和计算机对目标进行捕捉、跟踪、测量,并通过人工智能算法实现动作自动识别^[27], 记录下肉眼难以捕捉到的动作细节,以助力裁判精准判罚。在赛后通过汇总分析海量技术动作犯规数据,给出智能判罚趋势预测,实现对于犯规动作的预判,有效提升判罚精准度与赛事效率, 为大型赛事质量提供有力保障。电子裁判技术目前广泛应用于足球、篮球、网球等各类赛事中, 最为典型的应用就是2018年的俄罗斯世界杯, 该届世界杯首次引入了VAR (video assistant referee)技术,这是一种视频监测手段,可以协助主裁判对比赛进行监督和判罚^[28]。

2.3 量子科技驱动体育产业升级

在体育产业领域,通过智能终端数据采集, 将海量信息汇集在量子云平台中,为产业链中各个层级拓展更多体育产品、体育活动的生产、服务和增值空间。运用量子遗传算法的优化调度有望实现大型体育场馆的绿色智能管理,量子计算对机器学习算法的改良可以提升机器学习精度, 进而提升运动装备在生物力学方面的模型数据精度。

2.3.1 多元体育服务供给平台化

第四次全国经济普查数据显示,我国体育市场主体不断增加,体育产业从2016—2019年的实际增速超过了16%,产业规模迈上新台阶^[29]。然而各类体育服务系统却存在较严重的数据孤岛、数据牢笼问题,因此可以尝试将量子科技结合物联网、大数据、人工智能等数字技术建立体育产业量子云平台,进一步释放体育产业发展动能。

量子云平台能够以更低的成本和更优质的服务满足用户更多的需求,可以尝试创建基于多种体育项目的量子教学游戏,又或者开发相关量子编程软件丰富量子开发工具,还可以通过量子物联网向量子云平台发送传感器、可穿戴设备、导航通信等智能终端采集到的各类数据,运用平台对信息的综合处理能力对接个性化的健身休闲需求,也可将平台各层级信息通过量子互联网共享到体育的生产、交换、分配、消费等各个经济活动环节中。例如2017年腾讯提出利用量子计算、人工智能、机器人等技术,构建面向未来的基础设施和量子系统研发平台^[30]。一方面,结合自主研发的可视化输出功能和云端集中部署的一系列软件工具提供高效的一站式服务;另一方面, 对云端系统进行技术调整,使云服务更加贴近科学计算的场景与用途。可见,量子云平台能够极大拓展各类体育项目数据汇聚、分析和使用边界,提供更多的生产、服务和增值空间^[31]。

2.3.2 体育设施装备智能化

体育场地设施与体育器材用品是体育服务供给环节中的重要硬件内容,但高昂的能耗和场馆维护费用与国家提倡的绿色低碳、可持续发展理念背道而驰,因此需要思考智能化、低能耗、可持续的体育场馆建造方案。建立一套基于量子遗传算法的优化调度方法,结合量子传感器,可以更智能、更精确地测控场馆能耗、水消耗量、空气质量等指标,运用量子物联网技术,在网络通信、传感器、大数据的融合下实现体育场馆智能管控与智慧化管理,让整个场馆更安全高效地运行,实现用绿色技术创新推动可持续发展。例如在场馆内安装全覆盖的传感器网络,可以对潜在人流隐患、消防隐患等方面进行感知,在隐患发生之前做好应急准备,还可以采集光照、温度、湿度、风力等数据输送至云端后,通过量子遗传算法计算得出最优配置, 并对场馆实施智能调控。

科技创新的力量不光体现在日常的训练与恢复中,比赛装备中科学技术运用能够帮助运动员在赛场中展现最佳的竞技状态。可以借助量子计算改良机器学习算法,提升运动装备在生物力学方面的模型数据精度,减小数据误差。美国学者Booth等首次将机器学习算法应用在运动鞋楦的设计改良方面,研究结果显示随着机器学习算法的改良和大样本数据量的积累,有望将运动鞋楦的设计误差降低至亚毫米级^[32]。在东京奥运会打破纪录夺金的我国著名举重运动员吕小军,其参赛时穿的举重鞋可承载超过一吨的重量且具有足弓减震性能,能充分吸收脚后跟的冲击力,将运动员受伤的风险降到最低。

2.4 量子科技促进体育文化传播

量子通信技术为海量体育赛事数据的高效、实时传送提供了可能,促进了体育赛事文化传播。借助量子计算与量子机器学习技术,实现数据的快速聚类分析和多国赛事语言识别转换,消除语言与信息隔阂,为体育在国际领域的交流合作提供技术保障。

2.4.1 运动项目文化培育

当前短视频盛行,体育赛事的传播与互动呈现出许多不同于传统媒介的新形态。足球比赛现场有22名运动员以及3名裁判,每人高达13个维度的数据,以1000Hz采样率采集数据,加上协议开销和数据校验,数据速率需达到104Mbit/s ^[33],如此大数据信息量需要新方法或新技术解决。量子通信技术的出现大幅提升了信息传送速度,为高效、实时地传送海量数据提供了可能。例如英特尔的true view技术,利用安装在球场周围的多个高清5K摄像头对镜头内三维空间体积进行信息采集,空间中的每一个单位体积被称为 “voxel (三维像素)”,这样的立体信息采集方式每分钟就会产生3TB的采集数据^[34]。而在特殊运动项目环境中,例如游泳和花样游泳运动,可以探索利用量子通信技术提升水下通信距离和数据传输速度,以解决水中体育项目的无延迟直播难题。体育赛事直播信息传递的即时性尤为重要,通过实时动作讲解以及技战术的分析和播报,让观众不必到达现场也能切身感受到赛场内运动竞技的魅力。

2.4.2 体育国际交流合作

体育国际交流合作是加强对外开放和推动 “一带一路”建设的重要组成部分,信息传播的体量与速度是交流合作的实践基础。各个国家地区的不同语言一直是全球范围内信息传播面临的问题,目前机器学习、自然语言、语音处理等技术已被新华社、腾讯、美联社、亚马逊等媒体机构广泛应用于多元场景中^[35],可以尝试量子机器学习技术提供更完善的实时体育信息服务。

采用量子算法,同时利用量子系统的叠加性和量子纠缠,对一些传统的机器学习算法进行优化,大幅提高计算性能^[36-37],可以大规模拓展国际大型体育赛事中所产生的数据处理速度和信息处理量,对多国赛事内容进行智能化聚类与匹配,迅速完成高效精准的内容标记、赛事解析、多国语言识别转换及比赛图像和视频的智能识别与制作,同时对海量数据的提取、挖掘与统计也能够协助分析潜在的体育新闻趋势或赛事走向, 以此帮助消除语言隔阂,实时了解现场赛事信息,增强各国体育粉丝间的交流互动,提高国际体育赛事的观赏性与传播能力,创建良好的体育国际交流合作氛围。

3 量子科技介入体育应用的影响因素 ———基于TOE框架的分析

通过对量子科技介入体育应用的理论依据与潜在场景分析,量子信息技术与量子管理思维具有无可争议的颠覆性、战略性技术特征和广阔的应用前景。然而,技术的颠覆性创新意味着 “变轨”,技术范式和技术轨道可能同时发生改变^[38],面对新兴的颠覆性量子信息技术,如何有效针对量子相关内容进行知识组织与管理,将成为体育行业突破产业化瓶颈并同时获取持续竞争优势的关键。为此,基于TOE框架,从技术、组织、环境的三元视角探讨量子科技介入体育应用的影响因素,并提出 “量子+体育”创新因应策略。

3.1 影响量子科技介入体育应用的关键因素

TOE框架最早由Tornatizky等提出,是在综合借鉴创新采纳相关理论并在其基础上扩充发展而来的一个分析框架^[39],近年来被相关学者应用于信息技术采纳的实证研究中^[40],目前被广泛应用于创新采纳影响因素分析^[41]。TOE框架 (technology-organization-environment framework)将组织采用技术创新的影响因素归纳为技术因素、组织因素与环境因素,综合考虑了组织的外部因素及技术应用的有效性,强调多层次技术应用情景对技术应用效果的影响,具有较强的系统性。其中,技术因素主要是核心技术发展水平及技术兼容程度等方面,包括专有技术研发过程和应用中技术能力和基础构架对组织的影响;组织因素主要是根据组织与管理的视角来探索其中影响技术创新的因素,包括技术支撑 (资源配置)组织与技术应用组织^[42];环境因素主要是指其所在的市场环境及政府部门公共政策等方面的影响因素^[43]。因此,基于TOE框架与体育行业生态发展现状与特征,可以从技术、组织、环境的不同层面分析影响量子科技介入体育应用的关键因素。

在影响量子科技介入体育应用的技术因素中,量子信息技术的发展水平决定着组织因素中体育科技资源向新技术的倾斜程度,同时新科技也会推动体育消费市场新环境的形成,而环境因素中体育消费环境的需求拉动也会反向作用于体育科技资源配置,使其不断做出调适。而技术因素中技术兼容度的优劣和环境因素中宏观政策对于量子科技支持的精准度都在很大程度上影响着组织对于新技术的接受程度。三个层面的因素相互联系相互制约,共同影响着从最初的新技术启动到新技术采纳并应用,再到最后常规化并实现价值创造的过程, 实现组织的创新转变 (图2)。

3.2 技术因素分析

量子信息技术的颠覆性突破将会对该技术与体育领域的深度融合产生重要影响,技术发展进度决定着更多 “量子+体育”应用场景的实现, 因此在技术因素层面,将聚焦于量子信息技术发展水平和技术兼容度如何影响组织创新技术的采纳。

第一,量子信息技术的发展水平在应用方面起到决定性作用。量子保密通信网络的布局与量子物联网技术的研发、量子云计算对于计算机视觉与机器学习算法的优化、量子计算云平台的搭建与特定量子设备的建造都是技术层面中的重要因素。通过对2002—2020年全球量子技术不同行业领域投资额的统计来看 (图3),量子计算机的硬件研发获得投资最多,而在公司数量方面,量子计算机相关硬件部件公司最多,在所统计的269家量子技术公司中占比超过30%。由此可见,业界和投资者都更加关注针对量子计算机研究与开发的未来前景,而量子计算的软件、硬件以及下游应用程序也将会在未来很长一段时间内作为研究和开发的重点。

第二,与技术有关的另一个因素是技术兼容程度,即量子信息技术能否与应用场景融合,将在很大程度上影响着应用效果。运用量子信息技术为体育应用场景搭建的技术架构不兼容会导致系统录入的数据信息、输出的数据格式、传送信息的安全等方面出现一系列问题,从而导致高昂成本以及人力、物力等资源的浪费。目前我国体育用品业的发展方式正从要素驱动向效率驱动进而向创新驱动转变,对照全球价值链升级呈现的新动向,我国体育用品业正面临向全球价值链高端递进的历史发展机遇^[44],我国要抓住此轮机遇,牢牢掌握新一代量子体育科技产品的研发与量子技术标准的制定权,努力改进适用于中国的体育技术产品。

3.3 组织因素分析

体育组织包括政府体育部门与科技部门、体育企业与体育科技企业、体育协会与体育科技协会等,组织内部的管理因素将会影响 “量子+体育”科技需求与应用场景的创造,因此在组织因素层面,将着重分析技术支撑组织的体育科技资源配置与技术应用组织的组织创新接受度。

第一,技术支撑组织的科技资源配置对于量子科技介入体育应用尤为重要,影响着科技、体育等相关管理部门对量子信息技术在不同资源控制主体、不同机构、不同行业之间的规划与布局。政府通过宏观手段的调控,对科技资源配置进行引导并优化,鼓励开展量子相关科技项目, 并提早建立严格的市场准入制度,使符合要求的企业参与到市场中。政府还会引导建立各种科技资源共享平台,对于掌握在不同控制主体中的科技资源进行汇聚并集中建设,通过实时的信息传递和信息交流实现信息进一步增值。要提高我国体育行业的核心竞争力需要前沿的创新科技资源与匹配的体育科技服务,因此政府组织对于量子信息技术的资源合理倾斜较为关键。

第二,技术应用组织内部对于量子信息技术和量子管理思维应用与创新的接受程度,直接影响着新技术在技术应用组织内的业务开展情况。量子信息技术应用在组织内的兼容程度、领导者对于量子科技的学习态度与认知情况、组织内部成员间的交流学习是影响组织内部能否接受新技术新理念的重要因素。无论是量子信息技术参与的具体场景应用还是量子管理思维参与的结构机制变动,如果不能满足体育组织需求,会造成需求与功能脱节,引起系统调试频繁,增加出错几率,进而受到组织成员的抵制,最终导致新技术不被采纳应用。因此,提升组织内部关于量子科技的知识存量,在思想层面统一认知,将有助于推进量子信息技术和量子管理思维与体育行业的融合。

3.4 环境因素分析

无论是体育行业内部升级压力还是外部政策支持力度,环境的改变会不断倒逼激发体育行业科技转型的新动力,创造出新产业、新业态、新模式,助推体育行业升级改造。在环境因素层面,将着重分析体育消费环境与宏观政策支持精准度两个方面带来的影响。

第一,当前体育消费场景及需求正在向多元化、情感化、品质化演进,因此通过量子科技手段以改善消费环境变得尤为关键。例如,可穿戴设备、智能健身器材、智能足球等智能体育产品都是为满足体育市场消费需求应运而生的。新一代信息技术丰富了体育消费场景,拓展了体育消费渠道,创造了新的体育消费环境,增强了体育市场拉动力,从而通过技术变革提升体育行业竞争力。因此,针对超导量子计算原型机、半导体量子计算实体机等具有标准化模块化产品特点的量子元器件,可以通过政府引导,吸纳更多体育科技企业和社会资本参与到 “量子+体育”的新型产品设计制造中。加强营造良好的体育科技营商环境,助力量子科技的介入。

第二,宏观政策支持精准度是环境因素中对量子科技推动体育产业转型升级最直接的影响因素,体育科技产业的发展与量子科技创新技术的采纳都离不开政府政策的精准支持,它影响到量子科技具体推动措施的制定与政策落实的情况。政策内容不仅包含国家对数字技术、数字经济、量子科技等新技术新基建和未来产业发展的引导与支持,还有对科技+体育、数字经济与体育产业深度融合等专项体育政策和规划的支持,并且通过政府制定的产业经济政策,围绕群众体育、竞技体育、体育产业、体育文化发展过程中的痛点问题与量子信息技术相关重大项目布局,引导财政资金的投向与分配,鼓励社会力量共同参与投入建设。近年来我国体育科技产业实力不断提升,但仍然存在诸多阻碍其转型升级的制约因素,需要政府政策的精准把控与支持,加强对量子科技与体育行业的融合发展。

4 推动量子科技介入体育应用的重点策略

通过梳理量子科技介入体育应用的关键影响因素与众多潜在应用的可能,从技术、制度、市场逻辑层面综合提出量子科技介入体育应用的创新策略 (图4)。

4.1 推进量子科技研发转化,明确体育应用突破方向

与量子通信领域的突出成果相比,我国在量子计算、量子精密测量、量子传感等方面的研究力量还较薄弱,现阶段量子信息技术兼容度偏低,还不能较好地融入到各行各业中发挥其独特作用。因此首先从技术逻辑提出相应对策,加速量子科技成果转化以明确体育应用突破方向。

第一,推动量子科技介入体育应用的前瞻规划。从我国体育向数字化、智能化转型的角度出发,将量子信息技术纳入国家发展战略规划当中,对未来体育科技创新方向和研究领域进行战略性前瞻布局,最大限度解放体育生产力,实现重大专项突破。第二,利用量子云平台加速体育产业智能化转型。在稳步推进量子保密通信网络建设的同时,加紧布局相关量子信息技术基础支撑平台,促进核心体育科技资源向社会开放共享。可以借助问天量子云控系统实现量子密钥产生、管理、分发,量子密钥传输、存储加密、接入身份认证等功能,为数据加密传输与存储提供安全防护服务^[45]。第三,加快新型体育基建与多学科交叉融合。新型体育基建将催生新一代体育应用落地,各大高校与科创组织应广泛开展多学科、多领域之间的交叉融合以创新量子技术产品研发,推动量子技术应用创新,支持量子科技与云计算、大数据、人工智能、区块链等技术在体育领域的应用,持续推动 “量子+体育”的信息基础研究和实务研究。

4.2 加强量子信息体系建设,弥补数字体育治理短板

当前,政府科研机构对量子信息技术的资源扶持还不够,体育科技资源流通不畅,体育科技资源与制度管理分配方面还未实现最优匹配,不同部门间、行业间无法形成协同联动效应。在加速 “量子+体育”产业化进程中,对技术转化等配套人力、物力资源分配的重视不足,导致体育组织内的创新接受度出现钟摆效应,无法有效促进研发成果向产业化转变。

第一,对接 “量子 + 体育”创新链与产业链。从匹配相应量子硬件制造到最后提供对应的应用与服务的过程中,整合全产业链尤为重要, 亟需开发集技术研究、核心器件研发、设备产品制造、成果转化应用于一体的 “量子+体育”全产业链。纵观我国产业链发展状况,尚缺乏具有核心竞争力的上游供应商公司。量子信息产业创新链的构建也已被安徽省纳入当地 “十四五”规划之中,支持完善量子信息科学生态体系。第二,完善 “量子+体育”政策引导机制。以满足全民健身科学化、竞技训练智能化需求为目标, 结合量子科技介入体育应用的多种方向与场景, 制定量子信息技术与体育融合的政策规划及配套实施方案,加快量子科技对传统体育领域的升级改造。第三,提升 “量子 + 体育”人才储备力度。以体育科技产业发展需求为导向,协调我国物理学、数学、信息科学、计算机科学等领域的高等院校专业、体育科研院所及相关企事业单位的科技力量构建复合型人才培养体系,培养出一批 “量子+体育”科研人才骨干。新兴技术通常都会面临巨大的人才缺口,因此人才力量的储备至关重要,如圣彼得堡国立信息技术机械与光学大学开设了量子技术硕士课程, 清华大学于2021年开设了量子信息本科班,哈佛大学也将于2022年秋季起开设量子科学与工程专业。

4.3 深化量子科技植入场景,促进体育生产要素升级

在当今体育消费不断升级、场景愈发多样、数字技术迭代的经济环境下,传统的体育业态已经不能有效满足和适应这一变化。数字经济已经渗入到社会经济活动的价值创造中,从体育用品制造业、体育竞赛表演业、健身休闲服务业、体育场馆服务业等体育本体产业到体育广告与会展服务、体育旅游服务、体育健康与运动康复服务、体育金融与资产管理服务等体育衍生产业^[46],数字体育的生产和消费环境建设压力也将逐级增大。若将量子科技纳入体育行业数字标准,还需要从国家宏观政策层面提高对于量子科技应用的精准支持。

第一,创建 “量子+体育”应用试点项目与城市。要深化量子科技植入体育的应用场景,保障高效落地,需要提前规划建立首批试点项目及城市,搭建量子信息网。目前,山东省与广东省都将量子科技纳入到 “十四五”发展规划中,山东省将在济南高新区建设国家级 “量子+”标准应用示范基地^[47],广东省则计划到2025年建成广东 “量子谷”。第二,开发商业应用孕育 “量子+体育”新业态。通过构建企业软件应用程序来解决当下体育行业广泛存在的商业问题,并以量子的方式重新构建它们。当前,安徽电信已经携手银联商务打造出了国内首家量子云数据中心。第三,构建多层次体育科技资本市场支持体系。量子科技应用落地周期长,需要长期稳定的资金投入与支撑,不仅要依靠科技部、体育总局的专项科技经费投入,还应完善地方政府、体育科研机构、金融市场、体育科技企业等多层级的投资服务体系,同时可以设立未来量子体育产业培育与发展基金,使体育科技经费来源向多元化、多渠道方向发展。

参考文献