Hé lộ những công nghệ đếm giờ chính xác đến 1 phần triệu giây tại các kỳ Olympic

Công nghệ đếm giờ tại các kỳ Olympic đã tiến bộ nhiều trong suốt thế kỷ qua. Cũng nhờ cách đếm giờ ngày một chính xác xuống tới từng mili-giây, kình ngư Michael Phelps mới giành được huy chương vàng hồi năm 2008, khi anh về đích trước Milorad Cavic với thời gian chỉ 1/100 của một giây. Camera với khả năng chụp 100 hình/giây đã cho thấy Phelps bỏ “xa” đối thủ nhường nào.

Giờ đây, đồng hồ bấm giờ đã trở thành cổ vật, thay vào đó các trọng tài tại Olympic sẽ sử dụng những thiết bị đếm giờ công nghệ cao, bao gồm camera chụp hình tốc độ cao, công nghệ cảm biến với độ trễ thấp, tia hồng ngoại và sóng vô tuyến để xác định vật thể cán đích, v.v…

Công nghệ tiên tiến giúp giám khảo Olympic đo đạc màn trình diễn của vận động viên tới mức micro-giây, tức là 1/1.000.000 giây; để so sánh, thời gian con người thực hiện một cái nháy mắt là 300-400 micro-giây. Tuy nhiên, không phải môn thể thao nào cũng cần chính xác tới micro-giây, ví dụ như môn bơi chỉ cần máy đếm giờ đúng tới 1/100 giây, hay môn đua xe đạp chỉ cần đúng đến 1/1.000 giây.

Năm nay, cũng như nhiều năm trở lại đây, Omega vẫn tự hào là đơn vị cung cấp thiết bị đếm giờ cho giải Olympic. Công nghệ hạng nhất của họ giúp giám khảo và vận động viên có cái nhìn đúng nhất về đỉnh cao của thể chất con người. Dưới đây là một số môn thể thao Olympic áp dụng những công nghệ đếm giờ tối tân này.

Điền kinh

Trong những đường chạy nước rút như đường 100 mét, thì cuộc đua có thể kết thúc với thời gian dưới 10 giây. Với cự ly cực ngắn và thời lượng khiêm tốn như vậy, có thể thấy ngay từng giây, từng tích-tắc trên đường chạy nước rút quý giá nhường nào.

Ngày nay, mọi yếu tố xoay quanh đường chạy nước rút đều đã được “điện hóa”, đảm bảo tính chính xác và tức thời. Khẩu súng báo hiệu nay cũng đã là súng điện, được nối tới từng loa trên bàn đạp khởi động của vận động viên. Một điểm đáng chú ý khác: loa trên các bàn đạp phát hiệu lệnh cùng lúc, nên sẽ không còn trường hợp vận động viên gần tiếng hiệu lệnh hơn có thể “ăn gian” được chút xíu thời gian.

Ở cuối đường chạy, một thiết bị phát tia laser bắn vào một đầu nhận, căng ngang tia laser tại vạch đích như một dải ruy-băng vô hình, xác định thời điểm vận động viên cán đích một cách chính xác nhất.

Cũng tại vạch đích, một hệ thống camera tân tiến có tên Scan’O’Vision giúp người hâm mộ chứng kiến khoảnh khắc các vận động viên chạm đích. Khác với máy phim thuở xưa, Scan’O’Vision có thể chụp 2.000 tấm ảnh/giây, cung cấp một số lượng dồi dào những tấm ảnh quý giá. Chúng vừa có giá trị lưu trữ, lại vừa để phân định thắng thua trong trường hợp khoảng cách giữa các vận động viên quá sát sao.

Ở những đường chạy marathon, công nghệ theo dõi khác chút đỉnh. Cũng khởi đầu bằng loa, nhưng theo sát vận động viên là những con chip RFID (Radio-frequency identification - nhận dạng bằng tần số vô tuyến), chúng được gắn trên người vận động viên và có thể báo cho ban giám khảo biết rõ họ chạy trong bao lâu, ai về đích trước.

Đua xe đạp

Bởi lẽ kỹ thuật đếm giờ trong bộ môn đua xe đạp và điền kinh đối đầu với những bài toán khó giống nhau, nên công nghệ áp dụng tương tự nhau.

Những con chip RFID (Radio-frequency identification - nhận dạng bằng tần số vô tuyến) được gắn trên khung xe đạp, phát ra một tín hiệu đã được mã hóa riêng tới các ăng-ten đặt tại vạch xuất phát, trên đường đua và vạch đích. Những ăng-ten này đếm thời gian của mỗi vận động viên và gửi về một thiết bị căn giờ để so sánh kết quả thi đấu.

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

Bơi lội

Tương tự những đường chạy điền kinh, tại điểm xuất phát của mỗi làn bơi đều được gắn một loa nhỏ để phát tín hiệu bắt đầu cuộc thi.

Trong những bộ môn như bơi tiếp sức, vận động viên chạm vào tấm ván đặt trên thành bể để báo hiệu cho người tiếp theo; tấm ván được làm từ một tấm nhựa PVC mỏng, được gắn cảm biến siêu nhạy có thể phân biệt được cú chạm của vận động viên và tác động từ sóng nước trong bể.

Sự kiện Olympic London 2012 áp dụng một công nghệ mới được gọi là Open Water Gate cho bộ môn bơi lội cự ly 10 kilomet trở lên. Trước đây, thời gian được đếm tại thời điểm xuất phát và khi vận động viên hoàn thành chặng bơi. Nhưng từ các thế vận hội tính từ 2012, mỗi vận động viên đeo trên cổ tay một máy phát tín hiệu, đo đạc các chỉ số của vận động viên xuyên suốt cuộc đua.

Các môn thể thao dưới nước cũng ứng dụng công nghệ camera tốc độ cao ở vạch đích, với tốc độ chụp 100 khung hình/giây. Đây chính là thứ đã khẳng định ngôi vương của Michael Phelps tại thế vận hội năm 2008.

Trượt băng nằm ngửa

Khi vận động viện có thể di chuyển với tốc độ lên tới 154 km/h*, thiết bị đếm giờ phải chính xác tới phần nghìn giây để giám khảo xác định người giành huy chương vàng.

Bên cạnh đó, khi môn thể thao diễn ra vào mùa đông, các thiết bị yêu cầu độ chính xác cao này sẽ phải hoạt động trong môi trường lạnh, nhiệt độ có thể xuống thấp tới -34 độ C. Khi đó, những công nghệ tiên tiến khác sẽ vào cuộc

Hai bên đường đua nay đã được gắn một thiết bị phát và một thiết bị nhận tia hồng ngoại; mỗi khi dòng tia bị ngắt bởi vận động viên di chuyển qua, tín hiệu sẽ được gửi về một máy tính trung tâm để xử lý. Trước đây, ban tổ chức Olympic sử dụng công nghệ laser, nhưng mọi sự thay đổi tại Olympic 2002 tổ chức tại thành phố Salt Lake.

Nghiên cứu cho thấy tuyết rơi có thể chặn tia laser và hiện tượng đóng băng khiến thiết bị đọc tia laser trục trặc, qua đó làm giảm độ chính xác. Đó là lý do ban tổ chức đã sử dụng tia hồng ngoại để thay tia laser.

Trượt băng tốc độ

Năm 2014 tại kỳ Olympic tổ chức tại thành phố Sochi, công nghệ đếm giờ trong môn trượt băng tốc độ đạt tầm cao mới. Vận động viên sẽ đeo thiết bị phát tín hiệu trên chân để truyền đi thứ hạng cũng như thời gian hoàn thành chặng đua của mình.

Đồng hồ sẽ bắt đầu đếm khi hiệu lệnh khai cuộc nổ ra, và khi chạm vạch đích, thiết bị gắn tại mũi giày trượt sẽ kết thúc quá trình đếm giờ. Vì tốc độ của một vận động viên có thể lên tới gần 50 km/h và một vận động viên có thể chiến thắng với khoảng cách rất nhỏ, vạch đích sẽ được trang bị 2 camera tốc độ cao, chụp 2.000 khung hình/giây để giúp giám khảo đưa ra quyết định cuối cùng.

Độ chính xác ngày một cao

Mặc dù công chúng thấy kết quả đếm giờ chỉ dừng ở hàng trăm, nhưng quy chuẩn Olympic yêu cầu thiết bị phải đúng đến mới mili-giây. Chỉ số càng nhỏ, độ chính xác càng cao, đồng nghĩa với việc sai số càng nhỏ. Công nghệ hiện đại nay đã có thể chính xác hơn cả mức mili-giây.

Tại Olympic London 2012, hai công nghệ Đồng hồ đếm Lượng tử và Đồng hồ đếm Lượng tử Dùng dưới nước chính thức ra mắt, với khả năng đếm thời gian chính xác tới 1/1.000.000 giây, chính xác hơn thiết bị tiền nhiệm tới 100 lần.

Độ chính xác của thiết bị mới lên tới 0,1 phần triệu. Chỉ số “độ chính xác” này đo đạc độ đáng tin cậy của những lượt đo đạc liên tục, con số “0,1 phần triệu” tương đương với sác xuất 1 giây bị sai với mỗi 10 triệu giây được đo. Nói một cách khác, chỉ số không chỉ chính xác, mà lần đo nào cũng phải chính xác.

Lấy con người làm chuẩn, công nghệ dàn hàng

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

Vì thế, tại các kỳ Olympic, đồng hồ sẽ dừng đếm nếu như vận động viên xuất phát trong khoảng 1/10 giây sau khi có hiệu lệnh, điều đó chứng tỏ vận động viên này xuất phát “sớm”. Thông thường, những vận động viên này sẽ bị loại.

Trong bộ môn bơi tiếp sức, thời gian phản ứng không chỉ được đo khi vận động viên xuất phát, mà còn ở lúc họ chạm vào 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. Vì thế, nếu như vận động viên tiếp sức xuất phát trong khoảng 0,04 giây sau khi đồng đội của họ ra hiệu, họ sẽ bị coi là xuất phát sớm.

Chưa hết, những tấm cảm biến dùng trong các bộ môn điền kinh và bơi lội đều chứa tấm cảm biến áp lực bằng điện. Lần đầu tiên xuất hiện vào Olympic London 2012, những tấm ván tiên tiến này không còn đo đạc chuyển động của vận động viên, mà là lực mà vận động viên tác động lên cảm biến. Được biết, phương pháp này chính xác hơn.

Thông thường, các phân tích kết quả đếm giờ sẽ ngay lập tức xác định được người chiến thắng cuộc thi. Tuy nhiên, một khi xuất hiện khiếu nại hợp lý, thì các nhà khoa học sẽ bắt tay vào việc, tìm cách cải thiện công nghệ đếm giờ đương thời.

Ví dụ, khi vận động viên Silke Kraushaar giành huy chương vàng tại Thế vận hội 1998, người ta thấy rằng khoảng cách giữa cô và người đoạt huy chương bạc chỉ là 2 mili-giây, tương đương sai số của thiết bị đếm giờ. Sự việc này khiến Ủy ban Olympic bắt tay vào cải thiện thiết bị, để sự lạ không lặp lại tại kỳ Olympic tiếp theo. Thiết bị mới với sai số chỉ nửa mili-giây, đã khiến kết quả các cuộc thi sau đó chính xác hơn nhiều.

Khi con người đẩy giới hạn giống loài ngày một xa, các kỷ lục thế giới hiện tại sẽ không thể đứng vững. Và khi công nghệ không thể bắt kịp khả năng loài người, chính những bộ óc lỗi lạc sẽ tiếp tục tìm cách phá vỡ giới hạn của công nghệ, để tiếp tục đo đạc đỉnh cao giống loài với độ chính xác ngày một cao.

Lịch sử những lần Olympic lên đời công nghệ