物联网、大数据分析、人工智能等技术的进步使智能体育发生了革命性的变化,实现了运动员的实时监控和数据驱动决策。这些现代信息技术的融合促进了体育产业的创新和进步,为智能驱动和自动化的体育应用铺平了道路。其中,有效的数据采集和分析是智能体育发展的根本。目前,体育运动中的数据采集主要依靠各种传感器和固定的监测设备来监测和采集生理信号,如压力传感器、加速度传感器、温度传感器等。但这些传感器应用于体育成绩评估时,大多需要外部电源供电,限制了其实用性。考虑到未来智能社会中的物联网应用将需要大量的传感器,自供电传感器已经成为解决功耗问题的理想解决方案。
王中林院士于2012年提出了摩擦纳米发电机(TENG),它由麦克斯韦位移电流驱动,可以高效地将机械能转化为电能。TENG具有材料选择范围广、工作模式多、结构简单和成本低廉等显著优点,也可以用作压力、运动或触觉等自供电传感器,而无需额外的电源。这些特性强调了TENG用于构建智能运动自驱动系统的可行性,特别是在捕捉低频和小振幅机械刺激方面。因此,基于TENG的自驱动系统为智能体育中的多维数据采集提供了一种切实可行的解决方案,是支撑物联网和人工智能快速发展的一项具有重要潜力的核心技术。
近期,中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究团队综述了近年来TENG在智能体育领域中的研究进展。首先,作者介绍了TENG的工作机制及其与体育大数据的关系;随后,作者重点介绍了TENG在体育设施、可穿戴设备、医疗健康设备等方面的应用;最后,作者还讨论了TENG在智能体育中面临的挑战和未来的发展前景。该文章的第一作者为北京纳米能源与系统研究所的黄丽君和暨南大学的吴家敏,北京纳米能源与系统研究所王中林院士、骆健俊副研究员,暨南大学周海波教授为共同通讯作者。
作者团队介绍:
骆健俊,中国科学院北京纳米能源与系统研究所,副研究员。近年来致力于微纳能源器件与自驱动系统的研究,取得了一系列重要的原创性成果。至今发表学术论文60余篇,以第一作者和通讯作者发表论文20余篇,包括Nature Food、Nature Communications、Advanced Materials、Advanced Energy Materials(3篇)、Materials Science and Engineering: R: Reports、ACS Nano(2篇)、Nano Energy(3篇)、Energy Storage Materials等,SCI引用超过6000次,h因子为40,已授权专利5项。连续两年入选Elsevier全球10万顶尖科学家榜单,兼任Renewables、FlexMat、Wearable Electronics、Carbon Neutralization、Sensors等学术期刊编委和青年编委。
周海波,暨南大学药学院教授,博导。博士毕业于德国慕尼黑工业大学,主要研究方向为表面增强拉曼光谱在生物医药中的应用。参与获得广东省科技进步二等奖两项、国家级教学成果二等奖一项,并先后入选教育部青年长江学者(2023年)、王宽诚青年学者(2023年)、广东省杰青(2018年)、珠江人才计划-青年拔尖人才(2017年)和广州市珠江科技新星(2017年)。主持不同层次科研项目15项,包括国家自然科学基金项目3项、广东省自然科学杰出青年基金等。以第一/通讯作者在Advanced Science(2篇), Advanced Functional Materials, ACS Nano, Nano Energy, Acta Pharmaccutica Sinica B(2篇), Chemical Science, Analytical Chemistry(9篇), Journal of Modicinal Chemistry等发表SCI论文59篇,其中中国科学院大类一区论文45篇,总引用5189次。
王中林,国际顶尖纳米科学家、物理学家、材料学家、能源技术专家,中国科学院外籍院士,欧洲科学院院士,欧洲工程院院士,加拿大工程院院士,韩国科学技术院院士、美国国家发明家科学院院士,佐治亚理工学院终身董事教授,中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所创始所长兼首席科学家。王院士是2019年爱因斯坦世界科学奖、2018年埃尼奖、2015年汤森路透引文桂冠奖、2014年美国物理学会James C. McGroddy新材料奖、和2011年美国材料学会奖章(MRS Medal)等重要国际大奖得主。王中林院士是国际公认的纳米科学与技术领域的领军科学家,是纳米能源研究领域的奠基人。他发明了压电纳米发电机和摩擦纳米发电机,首次提出自驱动系统和蓝色能源的原创大概念,将纳米能源定义为“新时代的能源”,王中林院士开创了压电电子学和压电光电子学两大学科,他提出的原创新物理效应引领了第三代半导体纳米材料的基础研究,使氧化锌纳米结构成为与碳纳米管和硅纳米线同等重要的一类材料研究体系。他对自驱动纳米系统的研究激发了全世界学术界和工业界对微纳能源系统的广泛关注,这已成为能源研究与未来传感器网络研究中的特色学科。
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