“数字孪生”与全民健身的融合：智慧健身新模式构建与实施策略

摘要： 数字孪生（Digital Twin）作为实现物理世界与信息世界交互融合的核心技术，为全民健身事业的数字化转型提供了革命性的新范式。本文旨在探讨数字孪生技术与全民健身深度融合的内涵、特征，并构建一种全新的智慧健身模式。首先，阐释数字孪生赋能全民健身的理论内核与典型特征；其次，剖析当前数字健身领域在数据层、模型层、应用层及机制层面临的核心困境；最后，从技术集成、模型构建、场景创新及保障体系四个维度，提出系统化的实施策略，以期为打造高质量、个性化、广覆盖的全民健身公共服务体系提供理论参考与实践路径。

关键词： 数字孪生；全民健身；智慧健身；新模式；实施策略

数字孪生并非单一技术，而是一种集成了感知控制、数据集成、建模分析、决策反馈于一体的综合技术理念。[1]其在全民健身领域的应用，核心内涵在于通过构建一个与物理健身主体完全映射、实时交互、虚实共生的数字虚拟体，实现对全民健身全流程、全要素的深度洞察、精准映射与智能决策。[2]

一、数字孪生智慧健身的特征与模式

与传统数字化健身相比，基于数字孪生的智慧健身呈现出三大典型特征：一是虚实交融的沉浸性。通过VR/AR、全息投影等技术，将数字虚拟模型叠加到物理健身环境中，极大提升了健身的趣味性、互动性和沉浸感，打破时空限制；二是精准个性的科学性。摒弃“一刀切”的健身方案。数字孪生体能够基于个体的实时生理反馈和历史数据，动态调整运动负荷、强度和复杂度，提供“千人千面”的科学健身指导，真正实现从“泛化健身”到“精准健体”的跨越；三是预测干预的前瞻性。通过对运动姿态的实时生物力学分析和疲劳度监测，数字孪生系统能够在运动损伤发生前进行预警，并给出纠正建议。同时，也能预测个体长期的健康趋势，实现从“治已病”到“防未病”的健康管理前移。

人-场-云”一体化智慧健身新模式由三个层次构成，涵盖用户终端层的“人”，场景感知层的“场”，平台决策层的“云”。用户终端层是数据的产生者和服务的受益者。通过智能穿戴设备、手机APP、AI摄像头等，用户成为“数字孪生体”的源头活水，同时接收来自“云”端的个性化反馈与指导；场景感知层包括智慧体育馆、智慧公园、社区健身中心等物理空间。部署各类环境传感器和智能设施，实现对场地人流、设施使用率、环境指标的全面感知，构建“场地数字孪生体”；平台决策层是整个模式的大脑。它汇聚“人”与“场”的数据，构建起个体和群体的高保真数字孪生模型。通过云计算和AI算法进行仿真、分析、决策，并向“人”和“场”输出科学的健身计划、风险预警、场馆管理策略等服务。

二、数字孪生赋能全民健身的现实困境与挑战

尽管前景广阔，但数字孪生技术在全民健身领域的落地应用仍面临多重挑战。在数据层存在采集壁垒与质量困境的问题。不同厂商的设备、不同的健身APP、公共场馆系统之间的数据标准不一，接口开放程度低，导致数据难以互通互联，无法形成完整的个人数字孪生体。另外，民用级可穿戴设备的数据精度有限，而高精度传感器成本高昂，难以普及。同时，持续采集用户精准的生理和位置数据，面临着严峻的数据隐私安全和伦理风险，用户对数据泄露的担忧构成巨大阻力。在模型层存在技术瓶颈与算法缺陷。构建一个高保真的人体运动数字孪生体需要极其复杂的多物理场建模技术[3]。当前技术难以实现低成本、高效率的个性化模型构建，多数模型仍处于实验室阶段或简化应用，预测和指导的准确性有待提高。另外，现有的AI动作识别算法多在特定场景和标准动作下训练，对于大众千奇百怪的非标准动作、复杂环境下的干扰，其识别和分析的较差，容易产生误判。在应用层存在场景单一与普惠难题。当前数字孪生技术多应用于专业体育训练或高端商业健身房，成本高昂。如何降低技术门槛，将其应用于社区、公园、百姓家中，实现技术的“平民化”和“普惠化”，是亟待解决的问题。另外，用户可能需要在多个设备和平台间切换，才能完成数据记录、观看教程、接收反馈等流程，缺乏一个统一、无缝、流畅的体验闭环，降低了用户粘性和满意度[4]。在机制层存在协同缺失与标准空白的问题。

三、推进数字孪生智慧健身新模式的实施策略

针对上述困境，需从技术、模型、场景和机制四个维度系统性地推进，确保新模式的有效落地。

（一）打通数据壁垒，筑牢感知底座

应由政府或行业协会牵头，制定全民健身数据标准与开放接口规范，鼓励平台型企业开放数据接口，推动设备商、应用商、场馆方数据共享，打破“数据孤岛”。另外采用联邦学习、差分隐私等前沿技术，在保障个人隐私的前提下实现数据价值挖掘。明确数据所有权、使用权边界，建立“告知-同意”为核心的透明数据使用机制[5]。

（二）攻坚核心算法，提升模型智能

设立重点研发计划，鼓励高校、科研院所与企业联合攻关高保真、轻量化的人体数字孪生建模技术，降低模型构建成本。打造开源开放的算法平台，汇集更多开发者力量，利用海量真实用户数据持续优化和训练AI算法，提升其在不同场景和人群中的泛化能力和准确性。

（三）聚焦普惠便民，丰富应用生态

政府在新改建公共体育设施中，优先采购和部署普惠性数字孪生解决方案。鼓励企业推出面向家庭和社区的低成本“硬件+内容+服务”套餐，推动技术下沉。探索基于VR/AR的沉浸式虚拟健身社交空间，用户可以使用自己的数字分身与好友异地同场竞赛、参加虚拟健身课程，极大拓展全民健身的时空边界和社交属性。

（四）完善标准规范，优化政策环境

加快制定数字孪生健身系统在技术、数据、服务、安全等方面的行业标准与国家标准。建立第三方评价机制，对产品和服务的效果进行科学评估与认证，引导市场良性发展。建立跨部门的协同推进领导小组，统筹技术和资源。通过税收优惠、政府采购、示范项目补贴等政策工具，激励企业创新和技术普惠。将符合条件的数字孪生健身服务纳入医保卡、职工医保个人账户等支付范围，探索“运动处方”的数字化落地。

数字孪生与全民健身的融合，绝非简单的技术叠加，而是一场深刻的范式革命。它有望彻底改变人们健身的方式，重塑全民健身的产业形态和服务模式。尽管前路挑战重重，但只要坚持“以人为本、技术赋能、普惠共享”的原则，通过系统性的策略稳步推进，必将能构建一个更高水平、更高质量、更可持续的全民健身新格局，为健康中国建设注入强劲的“数字动能”。

参考文献：

[1]刘芳，刘琪，黄美晨，等.数字孪生：跨界赋能于多领域智能的新应用[J].计算机系统应用， 2023， 32（8）：31-41.

[2]钟志贤，张丽芳，邓祯钰.数字主体性：内涵理解，价值意蕴及框架建构[J].中国电化教育， 2025（1）：23-34.

[3]邬樱，李爱群.智慧建筑和建造"城市-建筑-人"耦合视角下数字孪生技术应用与分圈层场景构建[J].工业建筑， 2023（180-189）.

[4]邓鼎盛，肖军，文娬."互联网+"视角下智能设备助力智慧健身发展探讨[J].当代体育科技， 2022， 12（32）：124-128.

[5]朱元利，赵皎卉，蔡勇.智慧健身服务的四元空间模型：内涵特征，理论框架，关键问题与解决策略[J].北京体育大学学报， 2022， 45（12）：43-55.

作者简介：姜英平 男 重庆资源与环境保护职业学院教师，研究方向：体育教育、休闲体育、体育健身与指导。