Tiết lộ công nghệ đo thời gian chính xác đến 1 phần triệu giây tại các kỳ Olympic

Công nghệ đếm giờ tại các kỳ Olympic đã tiến bộ đáng kể suốt thế kỷ qua.

Công nghệ đếm giờ tại Olympic đã phát triển mạnh mẽ. Cụ thể, việc đo thời gian chính xác đến mili-giây đã giúp Michael Phelps giành huy chương vàng năm 2008 với khoảng cách rất nhỏ so với Milorad Cavic.

Ngày nay, các thiết bị đếm giờ hiện đại đã thay thế hoàn toàn đồng hồ cổ. Các trọng tài Olympic sử dụng camera tốc độ cao, cảm biến với độ trễ thấp, tia hồng ngoại và sóng vô tuyến để xác định đối tượng cán đích.

Công nghệ tiên tiến giúp các giám khảo Olympic đo đạc kỹ lưỡng tới micro-giây, so sánh với thời gian mắt người là 300-400 micro-giây. Mặc dù không phải mọi môn thể thao đều cần chính xác tới micro-giây như vậy.

Omega vẫn là nhà cung cấp chính thiết bị đếm giờ cho Olympic năm nay. Công nghệ hàng đầu của họ hỗ trợ giám khảo và vận động viên hiểu rõ hơn về đỉnh cao của thể chất con người.

Điền kinh

Trong các cuộc đua ngắn như chặng 100 mét, việc kết thúc cuộc đua có thể chỉ mất dưới 10 giây. Với khoảng cách ngắn và thời gian ngắn như vậy, từng giây trên đường chạy là quý giá đến khó tin.

Ngày nay, mọi yếu tố xung quanh đường chạy nước rút đã được điện tử hóa hoàn toàn, đảm bảo tính chính xác và kịp thời. Súng bắn khởi động hiện nay cũng đã là súng điện, được kết nối với loa trên bàn đạp xuất phát của vận động viên. Điều đáng chú ý là tất cả các loa trên bàn đạp sẽ phát ra hiệu lệnh cùng một lúc, ngăn chặn khả năng vận động viên nào đó 'cheat' được một chút thời gian bằng cách nghe hiệu lệnh sớm hơn.

Ở vạch đích, một thiết bị phát tia laser sẽ bắn vào thiết bị thu, tạo ra một dải tia laser như một vạch ruy băng vô hình, xác định thời điểm vận động viên cán đích một cách chính xác nhất.

Tại vạch đích, hệ thống camera tiên tiến mang tên Scan’O’Vision cho phép người hâm mộ chứng kiến khoảnh khắc các vận động viên vượt đích. Khác với máy quay cũ, Scan’O’Vision có khả năng chụp 2.000 ảnh/giây, cung cấp một lượng ảnh phong phú. Những bức ảnh này không chỉ có giá trị lưu trữ mà còn giúp xác định người chiến thắng trong những trường hợp cạnh tranh quá gần nhau.

Trên các đường chạy marathon, công nghệ theo dõi đã được nâng cao. Bên cạnh sử dụng loa xuất phát, các vận động viên còn được trang bị những con chip RFID (Nhận dạng bằng tần số vô tuyến), giúp giám khảo biết được thời gian mỗi người chạy và người về đích trước.

Đua xe đạp

Vì kỹ thuật đếm giờ trong đua xe đạp và điền kinh đối mặt với các thách thức tương tự nhau, nên các công nghệ áp dụng cũng tương đương nhau.

Những con chip RFID được gắn trên khung xe đạp phát ra tín hiệu đặc biệt tới các ăng-ten tại vạch xuất phát, trên đường đua và vạch đích. Các ăng-ten này giúp đếm thời gian của mỗi vận động viên và gửi dữ liệu về thiết bị căn giờ để so sánh kết quả thi đấu.

Bên cạnh đó, các camera tốc độ cao đặt tại vạch đích sẽ hỗ trợ giám khảo xác định người chiến thắng.

Bơi lội

Tương tự như đường chạy trong điền kinh, tại điểm xuất phát của mỗi làn bơi cũng được trang bị một loa nhỏ để phát tín hiệu bắt đầu cuộc thi.

Trong các môn như bơi tiếp sức, vận động viên sử dụng tấm ván đặt trên thành bể để chuyển giao cho người bơi tiếp theo. Tấm ván này được làm từ nhựa PVC mỏng, có cảm biến siêu nhạy nhận biết được cú chạm của vận động viên và sự dao động từ sóng nước trong bể.

Tại Thế vận hội London 2012, môn bơi lội cự ly 10 km trở lên đã áp dụng công nghệ Open Water Gate mới. Thay vì đếm thời gian từ thời điểm xuất phát đến khi vận động viên hoàn thành, từ năm 2012, mỗi vận động viên đeo một thiết bị phát tín hiệu trên cổ tay, đo đạc các chỉ số suốt cuộc đua.

Các môn thể thao dưới nước cũng sử dụng camera tốc độ cao tại vạch đích, có khả năng chụp 100 khung hình/giây. Điều này đã ghi dấu ấn vĩ đại của Michael Phelps tại Thế vận hội năm 2008.

Trượt băng nằm ngửa

Khi vận động viên có thể đạt tốc độ lên đến 154 km/h*, thiết bị đếm giờ cần phải chính xác đến phần nghìn giây để giám khảo xác định người chiến thắng huy chương vàng.

Ngoài ra, khi các môn thể thao diễn ra vào mùa đông, các thiết bị yêu cầu độ chính xác cao này phải hoạt động trong điều kiện lạnh, với nhiệt độ có thể xuống tới -34 độ C. Những công nghệ tiên tiến sẽ phải đương đầu với thử thách này.

Hai bên đường đua đã được trang bị thiết bị phát và thu tia hồng ngoại; mỗi khi dòng tia bị ngắt bởi vận động viên đi qua, tín hiệu sẽ được gửi về một máy tính trung tâm để xử lý. Tại Thế vận hội Olympic 2002 ở Salt Lake, công nghệ laser đã được áp dụng trước khi chuyển sang sử dụng tia hồng ngoại.

Nghiên cứu cho thấy tuyết có thể ngăn chặn tia laser và làm hỏng thiết bị đọc, dẫn đến sai số. Điều này là lý do ban tổ chức đã chuyển từ laser sang sử dụng tia hồng ngoại.

Môn thể thao trượt băng tốc độ

Năm 2014 tại Thế vận hội Olympic tổ chức tại Sochi, công nghệ đếm giờ trong môn trượt băng tốc độ đã có sự cải tiến đáng kể. Vận động viên sẽ sử dụng thiết bị phát tín hiệu trên chân để truyền thông tin về thứ hạng và thời gian hoàn thành chặng đua.

Khi hiệu lệnh khai cuộc vang lên, đồng hồ sẽ bắt đầu đếm ngược; khi vận động viên chạm vạch đích, thiết bị gắn tại mũi giày sẽ dừng quá trình đếm giờ. Với tốc độ lên tới gần 50 km/h và cuộc đua có thể quyết định trong nháy mắt, vạch đích được trang bị 2 camera tốc độ cao, chụp 2.000 khung hình/giây để giúp giám khảo quyết định kết quả cuối cùng.

Chính xác ngày càng cao

Mặc dù kết quả đếm giờ thường dừng ở hàng trăm, quy chuẩn Olympic yêu cầu độ chính xác xuống tới mili-giây. Điều này có nghĩa là sai số càng nhỏ, chính xác càng cao. Công nghệ hiện đại ngày nay đã có thể đo thời gian với độ chính xác cao hơn cả mili-giây.

Tại Olympic London 2012, hai công nghệ Đồng hồ đếm Lượng tử và Đồng hồ đếm Lượng tử Dưới nước đã chính thức được giới thiệu, đem lại khả năng đo thời gian chính xác tới 1/1.000.000 giây, chính xác hơn đáng kể so với thiết bị trước đó.

Độ chính xác của thiết bị mới đã lên tới 0,1 phần triệu. Chỉ số này đo đạc độ chính xác của các lượt đo liên tục, tương đương với khả năng 1 giây sai lệch với mỗi 10 triệu giây được đo. Điều này chứng tỏ tính chính xác không chỉ là một lần đo, mà mỗi lần đo đều phải chính xác.

Lấy con người làm chuẩn, công nghệ tiên tiến

Do nhiều vận động viên thường xuất phát sớm trước khi hiệu lệnh bắn, thiết bị đếm giờ cũng đóng vai trò như trọng tài phụ, đảm bảo sự chính xác trong cuộc thi. Theo nghiên cứu, trung bình một người bình thường mất 1/10 giây để phản ứng với bất kỳ kích thích nào, ví dụ như tiếng hiệu lệnh xuất phát.

Do đó, tại các kỳ Olympic, bộ đếm thời gian sẽ ngừng nếu vận động viên xuất phát chậm hơn 1/10 giây sau khi có hiệu lệnh, điều này chỉ ra họ đã bắt đầu quá sớm. Thông thường, những vận động viên này sẽ bị loại.

Trong môn bơi tiếp sức, thời gian phản ứng không chỉ được đo khi vận động viên xuất phát mà còn khi họ đến tấm ván để báo hiệu cho đồng đội.

Theo tính toán của các nhà khoa học, sẽ mất 27/1000 giây để tay hoặc chân vận động viên rời cảm biến. Do đó, nếu vận động viên xuất phát chậm hơn 0,04 giây sau khi đồng đội ra hiệu, họ sẽ bị coi là bắt đầu quá sớm.

Thêm vào đó, các tấm cảm biến sử dụng trong điền kinh và bơi lội đều chứa cảm biến áp lực điện. Lần đầu tiên xuất hiện tại Olympic London 2012, những tấm ván tiên tiến này không chỉ đo đạc chuyển động của vận động viên mà còn lực mà họ tác động lên cảm biến. Phương pháp này được cho là chính xác hơn.

Thông thường, các phân tích kết quả đếm giờ sẽ ngay lập tức xác định người chiến thắng cuộc thi. Tuy nhiên, nếu có khiếu nại hợp lý, các nhà khoa học sẽ cùng nhau làm việc để cải thiện công nghệ đếm giờ hiện tại.

Ví dụ, khi vận động viên Silke Kraushaar giành huy chương vàng tại Thế vận hội 1998, khoảng cách giữa cô và người đoạt huy chương bạc chỉ là 2 mili-giây, tương đương với sai số của thiết bị đếm giờ. Sự việc này đã khiến Ủy ban Olympic phải cải thiện thiết bị, để tránh việc tương tự xảy ra tại các kỳ Olympic sau này. Thiết bị mới có sai số chỉ nửa mili-giây đã giúp làm cho kết quả các cuộc thi sau đó chính xác hơn rất nhiều.

Khi con người vượt qua giới hạn giống như các loài khác ngày càng xa, các kỷ lục thế giới hiện tại không thể giữ được. Và khi công nghệ không thể theo kịp sự tiến bộ của con người, chính những bộ não sáng tạo sẽ tiếp tục nỗ lực để phá vỡ giới hạn công nghệ, để duy trì việc đo lường những thành tựu vượt trội của con người với độ chính xác ngày càng cao.

Lịch sử các lần Olympic nâng cấp công nghệ