從北京冬奧會開幕式開始，我們就看到人工智能(AI)、5G、AR、裸眼3D和云等多種科技成果帶給觀眾震撼體驗。
現(xiàn)在，隨著冬奧的進行，各種技術(shù)應(yīng)用盲盒也充分打開，體現(xiàn)在場館基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、綠色環(huán)保等方面實現(xiàn)技術(shù)的改進，各種創(chuàng)新的技術(shù)和材料也在在綠色環(huán)保、智慧服務(wù)、后勤保障、場館建設(shè)、節(jié)能出行、通信等方面實現(xiàn)了飛躍的進步。
“冰絲帶”背后的制冰秘密
國家速滑館又稱“冰絲帶”，是本屆賽事唯一新建冰上競賽場館，也是冬奧歷史上第一個使用二氧化碳作為制冷劑的速滑場館。冰面是場館運行的關(guān)鍵設(shè)施，國家速滑館擁有亞洲最大的全冰面設(shè)計，面積達(dá)到了近1.2萬平方米。利用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)在這樣大的冰面上制冰，在此前的冬奧速度滑冰場館中并沒有先例。
本次“冰絲帶”啟用的二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)，制成的冰面冰溫非常均勻，最大溫差能夠控制在0.5攝氏度以內(nèi)，冰面硬度始終一致，有助于運動員創(chuàng)造運動成績。
二氧化碳制冷相比傳統(tǒng)制冷方式，制冰能效可提升30%，經(jīng)過研究人員測算，國家速滑館的二氧化碳制冰系統(tǒng)每年可以節(jié)省約180萬度電量。制冷系統(tǒng)通過制冷劑或載冷劑帶走冰層下面的熱量來實現(xiàn)冰場的迅速降溫，這些被帶走的熱量一般都是直接排到室外環(huán)境中，但在這里，工程師們憑借著科技手段，實現(xiàn)了回收利用，可以提供70℃熱水以用于生活熱水和除濕再生等用途。
“綠電”助力冬奧碳中和
北京冬奧會將全面實現(xiàn)碳中和。在交通上，氫燃料電池車的使用本屆冬奧會的亮點，成為一場“氫能秀”，冬奧會將示范運行超1000輛氫能源汽車，配備30多個加氫站，是全球最大的一次燃料電池汽車示范。
北京冬奧會期間，212輛“100%國產(chǎn)”氫燃料電池客車通過5座“100%綠氫”加氫站提供加氫服務(wù)，預(yù)計可實現(xiàn)每輛車每千米0.28升的節(jié)油效益，總節(jié)油量約9.6噸，實現(xiàn)每輛車每千米0.75千克的減碳效益，總碳減排量約30噸。節(jié)能和清潔能源的車輛在小客車中占比幾乎達(dá)到了百分之百，在所有車輛中的占比達(dá)到了八成以上。
為實現(xiàn)北京冬奧會碳中和目標(biāo)，冬奧實施了張北柔性直流電網(wǎng)工程，將張北地區(qū)的風(fēng)能、太陽能等生產(chǎn)的綠電輸入北京。賽事期間，北京冬奧會三大賽區(qū)26個場館將實現(xiàn)100%綠電供應(yīng)。當(dāng)然一些電力供應(yīng)的安全巡檢，也引入了智能協(xié)作機器人，對重點保障點位進行不間斷巡視，全力保證可靠供電。
從餐飲到安防，機器人在冬奧無處不在
機器人在冬奧會大放異彩，包括餐飲機器人、配送機器人、消毒機器人等。
由碧桂園千璽機器人集團研制的智慧餐廳面積達(dá)到5400平方米，能同時容納1700余人用餐。機器人元素?zé)o處不在，有機器人負(fù)責(zé)炒菜，有機器人負(fù)責(zé)做煲仔飯，想吃中餐或者西餐都可以，等機器人做好飯之后，送餐機器人會利用空中的云軌傳送系統(tǒng)將飯菜送到點餐人所在的位置。
北京獵戶星空科技有限公司的雙臂協(xié)作機器人“大白”，則化身咖啡“大師”，大白由兩條六軸協(xié)作式機械臂組成，左右機械臂可以同時開工，能精準(zhǔn)執(zhí)行各種不同的動作，只需4分鐘就可完成取豆、稱重、取水、上水、沖泡等一系列咖啡制作工藝。
由九號公司提供的配送機器人，進行一定的模塊化改造和測試后，可在冬奧場館內(nèi)提供室內(nèi)巡邏安防服務(wù)，對場館內(nèi)情況進行實時監(jiān)測和管理，也可以為人提供物品配送服務(wù)。
有一些專職消毒的機器人是在場館中默默地工作，與普通的消毒機器人不同，在面對復(fù)雜物體表面時，冬奧會中的消毒機器人不僅能自適應(yīng)地識別物體的形狀，還能自主規(guī)劃消毒軌跡，實現(xiàn)高效、精準(zhǔn)的消殺，更適合在無人操作的環(huán)境下工作。中國科學(xué)院自動化研究所為消毒機器人配備準(zhǔn)分子消毒燈，發(fā)出222納米波長的紫外線，對被照射的空氣實現(xiàn)消毒，并且不會對人體產(chǎn)生傷害。
高速攝像機、北斗導(dǎo)航輔助運動員訓(xùn)練
在冬奧會項目比賽中，AI、高速攝像機、北斗導(dǎo)航技術(shù)得到大范圍使用，用于運動員訓(xùn)練。
比如跳臺滑雪生物力學(xué)快速反饋系統(tǒng)，以往教練員主要是借助普通攝像機和影像拍攝設(shè)備，把運動員的運動軌跡拍攝下來，事后觀看分析，提出改進訓(xùn)練方案。通過架設(shè)多臺高速高清攝像機采集三維運動數(shù)據(jù)，AI可以自動識別運動員各關(guān)節(jié)點位置，并計算起跳蹬伸距離、起跳關(guān)節(jié)角度、起跳垂直速度等重要指標(biāo)，實現(xiàn)跳臺滑雪三維動作捕捉及分析。
對于花樣滑冰這樣的運動而言，評判標(biāo)準(zhǔn)更多，AI系統(tǒng)通過三維骨架節(jié)點檢測與姿態(tài)估計，幫助運動員改善姿勢的規(guī)范度與美觀度。而運動目標(biāo)3D模型可視化，則為運動員技術(shù)分析提供了清晰的運動模型。
北斗導(dǎo)航數(shù)字化雪場反饋系統(tǒng)利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)的場地信息數(shù)字化和運動員滑行軌跡數(shù)字化，可以反饋騰空高度、射出速度、起跳角度、位移信息和數(shù)據(jù)對比等信息。
超高清轉(zhuǎn)播背后的5G云轉(zhuǎn)播“大考”
5G、云轉(zhuǎn)播技術(shù)在本次冬奧會大規(guī)模采用，成為未來體育轉(zhuǎn)播技術(shù)的練兵場。目前，5G信號已覆蓋北京冬奧會的競賽場館、配套設(shè)施及京張高鐵、京禮高速公路等交通干線。
5G云轉(zhuǎn)播優(yōu)勢在于，轉(zhuǎn)播商不用把笨重昂貴的轉(zhuǎn)播設(shè)備運到冬奧會現(xiàn)場，把導(dǎo)播、制作、剪輯、字幕等工作從傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)播車上轉(zhuǎn)移到云上去，在云端完成制播流程，真正實現(xiàn)奧運賽事高畫質(zhì)、低成本轉(zhuǎn)播。
本屆冬奧會將首次以4K超高清格式轉(zhuǎn)播，部分重要賽事更是以8K格式轉(zhuǎn)播。在賽事時長上，整體時長月1000小時，轉(zhuǎn)播內(nèi)容含量將達(dá)6000小時，是歷屆冬奧會規(guī)模最大的一次。云上轉(zhuǎn)播平臺OBSCloud是阿里巴巴與奧林匹克轉(zhuǎn)播服務(wù)公司聯(lián)手打造的轉(zhuǎn)播技術(shù)，在東京奧運會上實現(xiàn)首次使用，為全球轉(zhuǎn)播機構(gòu)提供云上轉(zhuǎn)播支持，這也是奧運歷史上首次采用云計算支撐全球轉(zhuǎn)播。
在冬奧期間啟用的高鐵5G超高清演播室，是全球首次在350公里時速的高鐵列車上，依托5G技術(shù)打造超高清直播演播室，實現(xiàn)超高清信號的長時間穩(wěn)定傳輸。中國聯(lián)通對京張高鐵全程全網(wǎng)部署了3.5G 200M網(wǎng)絡(luò)，同時將5G信號引入到車體內(nèi)，這在全球尚屬首例。
全球首臺8K+5G超高清視頻全業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)播車。 圖片來源：中聯(lián)超清/協(xié)同中心
北京冬奧會期間，觀眾在觀看短道速滑和花樣滑冰賽事時，用戶將會享受到更清晰的畫面和更豐富多彩的觀賽角度。由中聯(lián)超清/協(xié)同中心完成的全球首套5G+8K超高清視頻全業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)播車，將承擔(dān)這兩項賽事的轉(zhuǎn)播服務(wù)，轉(zhuǎn)播車及技術(shù)支持服務(wù)團隊將與中央廣播電視總臺合作對2022北京冬奧短道速滑和花樣滑冰賽事進行全程8K公共信號制作。預(yù)計實際賽事轉(zhuǎn)播將從2月4日一直持續(xù)到20日，總計連續(xù)轉(zhuǎn)播17天，總轉(zhuǎn)播時長約為46小時，總素材錄制時長超過230小時。
針對冬奧會冰雪運動的特點，采用自主研發(fā)的冬奧賽事8K+VR直播系統(tǒng)和自由視點(6DoF VR)技術(shù)，對冰雪運動項目進行示范播出，用戶可以通過手機、VR頭盔和電視大屏，實現(xiàn)VR直播觀看。
總臺央視新聞于11月份正式推出AI手語主播，基于北京智源人工智能研究院“悟道2.0”超大智能模型進行研發(fā)，自主搭建的系統(tǒng)。AI手語主播不僅可以報道新聞，還可以進行賽事手語直播，通過肢體動作、表情、手指等動作進行手語播報，AI主播具備手語表達(dá)及手語呈現(xiàn)效果的能力，可提供專業(yè)精確的手語解說，便于殘障人士收看賽事報道。
服裝背后的技術(shù)創(chuàng)新
由于冬季運動特殊氣候條件的需求，制服既要抵御嚴(yán)寒、防風(fēng)保暖，又要透氣透濕、輕便舒適，但防風(fēng)和透氣、保暖和輕便在客觀上互相矛盾。
為此，冬奧制服裝備研發(fā)設(shè)計團隊在材料使用上通過科學(xué)的材料選擇和穿搭組合來達(dá)到一種平衡，最大程度滿足所有場景下的需求。冬奧制服填充絮料是一種多層結(jié)構(gòu)保暖絮片，在燈光1分鐘照射下，光譜蓄熱纖維比普通蓄熱纖維溫度高8℃，滿足寒冷環(huán)境的保暖需求。
冬奧會競速類項目中，0.01秒就有可能決定一塊獎牌的歸屬。為了最大限度地減少風(fēng)阻，提高運功員的速度，緊身服裝已普遍應(yīng)用于速度滑冰、高山滑雪、雪車、雪橇等競速類項目中。
由北京服裝學(xué)院牽頭開發(fā)的競速類緊身比賽服，服裝表面為凹坑結(jié)構(gòu)，能有效減小風(fēng)阻搜集和測試150多種面料的基礎(chǔ)性能，根據(jù)中國運動員體型特點設(shè)計，主要涉及短道速滑、速度滑冰、高山滑雪等競速類項目，研發(fā)的多款比賽服減阻率均超過10%。
在顏色和搭配上，比賽服挑選更加靚麗的色彩，體現(xiàn)設(shè)計感。此外，通過色彩學(xué)分析、紋樣等視覺因素心理評價研究，結(jié)合3D模擬方式，研究服裝視覺因素對競技評價產(chǎn)生的影響。
