萬(wàn)無(wú)一失？不，萬(wàn)萬(wàn)無(wú)一失！

陳薇薇

為3290人計(jì)算出的“密碼排練手冊(cè)”

黃天羽。北京理工大學(xué)數(shù)字表演與仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)室副主任、計(jì)算機(jī)青年教師、國(guó)慶仿真團(tuán)隊(duì)成員

揭秘如何通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)讓群眾聯(lián)歡3290名演員圓滿完成“流光溢彩”表演、呈現(xiàn)“世界奇跡”，展現(xiàn)出科技報(bào)國(guó)的使命追求。

我所在的數(shù)字表演與仿真技術(shù)團(tuán)隊(duì)，在丁剛毅教授的帶領(lǐng)下，多年來(lái)為歷次國(guó)家盛典提供技術(shù)保障，也形成了數(shù)字表演新的學(xué)科方向。

在新中國(guó)70周年慶?；顒?dòng)中，我們團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了群眾游行、聯(lián)歡活動(dòng)、電視轉(zhuǎn)播、觀禮人員坐席安排和集結(jié)疏散等5項(xiàng)仿真任務(wù)，需完成幾十個(gè)版本的仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，為慶祝活動(dòng)20萬(wàn)人“排兵布陣”，為國(guó)慶盛典裝上“科技大腦”。

接到任務(wù)后，學(xué)校黨委以最高標(biāo)準(zhǔn)在第一時(shí)間組織了專班，成為我們最強(qiáng)有力的后盾。短時(shí)間內(nèi)，團(tuán)隊(duì)18名教師、65名碩博研究生、46名優(yōu)秀本科技術(shù)志愿者全部到位，按照任務(wù)分成5個(gè)戰(zhàn)斗小組，開(kāi)始了為期8到10個(gè)月的國(guó)慶專項(xiàng)工作。 “建設(shè)數(shù)字表演專業(yè)，就是為了這一刻報(bào)效黨和國(guó)家，我們必須得拿出真本事，打贏這場(chǎng)硬仗！”

我們小組的主要任務(wù)是為國(guó)慶聯(lián)歡主題表演“流光溢彩”，規(guī)劃演員的跑動(dòng)路線、實(shí)現(xiàn)光屏內(nèi)容的呈現(xiàn)。對(duì)我來(lái)說(shuō)，就是用數(shù)學(xué)模型，規(guī)劃好每一個(gè)表演畫(huà)面中3290演員的站位，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程，求解3290演員在表演中的運(yùn)動(dòng)路線，把張藝謀導(dǎo)演的創(chuàng)意意圖不打折扣地呈現(xiàn)出來(lái)。每名演員拿著光影屏，間距只有5厘米，需要我們求解高密度人群的表演行為規(guī)劃和調(diào)度問(wèn)題，這在國(guó)際上都史無(wú)前例。最終，我們?yōu)槊棵輪T計(jì)算出一本“密碼手冊(cè)”，在這本排練手冊(cè)上，記錄了每位演員在32分鐘里，3129個(gè)節(jié)拍下的所有運(yùn)行軌跡和表演動(dòng)作，并且每本數(shù)據(jù)都不一樣。而且任何一個(gè)人的數(shù)據(jù)變化和修改，都會(huì)影響到周圍人的手冊(cè)，也會(huì)影響到下一時(shí)刻的數(shù)據(jù)，所以一個(gè)也不能錯(cuò)。

萬(wàn)一數(shù)據(jù)出錯(cuò)了 3290本手冊(cè)就白印了，我們不能讓3290個(gè)演員在烈日酷暑下白學(xué)白練了。當(dāng)我們意識(shí)到，每一個(gè)微小的錯(cuò)誤都會(huì)乘以3290倍的時(shí)候，熬多少通宵都不覺(jué)得困！

4個(gè)篇章、每篇章8分鐘表演，留給演員學(xué)習(xí)和排練的時(shí)間只有15天。每一批手冊(cè)提交印刷廠后，我都有無(wú)數(shù)的擔(dān)心：萬(wàn)一演員運(yùn)動(dòng)路線規(guī)劃的不漂亮怎么辦？萬(wàn)一路線有交叉碰壞了光影屏怎么辦？萬(wàn)一數(shù)據(jù)出錯(cuò)了 3290本手冊(cè)就白印了，還有，我們不能讓3290個(gè)演員在烈日酷暑下白學(xué)白練了。當(dāng)我們意識(shí)到，每一個(gè)微小的錯(cuò)誤都會(huì)乘以3290倍的時(shí)候，熬多少通宵都不覺(jué)得困！

在工作中，每位同學(xué)都拿出了最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度來(lái)研究算法，“建模編程、仿真計(jì)算、可視化驗(yàn)證、效果評(píng)估、出數(shù)據(jù)導(dǎo)手冊(cè)，核查檢驗(yàn)”，一刻不能耽擱，一絲也不敢馬虎。10月1日，在任務(wù)集結(jié)出發(fā)前的6小時(shí)，我見(jiàn)到了演員們交回的密碼手冊(cè)，一本手冊(cè)有15公分厚，3290本，如同小山一樣，有3.7噸重。

5支隊(duì)伍，129人，277天，1150夜的通宵工作，我們完成了任務(wù)。

讓大象變得像兔子一樣靈敏

崔濤。北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院青年教師、國(guó)慶7 0周年閱兵動(dòng)力保障團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)為我國(guó)新一代15式輕型坦克提供全程技術(shù)保障。

15式輕型坦克作為國(guó)產(chǎn)最新型陸軍裝甲突擊力量的優(yōu)秀代表，在解決邊境問(wèn)題等國(guó)防領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，得到了軍方的高度評(píng)價(jià)，是第一款沒(méi)有完全列裝前就參與戰(zhàn)斗值班的裝備，成為我國(guó)在國(guó)際重大戰(zhàn)略抗衡中的“國(guó)之利器”。

如果說(shuō)對(duì)坦克動(dòng)力，戰(zhàn)場(chǎng)要求的是高歌猛進(jìn)，那么閱兵場(chǎng)要求的則是精確控制。閱兵中，車速要控制在小數(shù)點(diǎn)后兩位，才能保持良好的起步行進(jìn)間距，實(shí)現(xiàn)整齊劃一的隊(duì)列。這樣的要求對(duì)普通汽車來(lái)說(shuō)都十分苛刻，更何況是自重幾十噸的15式了。

面對(duì)挑戰(zhàn)，在學(xué)校的統(tǒng)一部署下，一支由總師帶隊(duì)，科研骨干和青年師生參加的精干團(tuán)隊(duì)，迅速投入到保障任務(wù)中。由于裝備新、人員新，15式在訓(xùn)練初期成績(jī)不甚理想，為此，我們保障團(tuán)隊(duì)結(jié)合每名駕駛員的操作習(xí)慣，對(duì)每臺(tái)裝備都進(jìn)行了“個(gè)性化”調(diào)校。驕陽(yáng)下，一臺(tái)車要在1公里的訓(xùn)練路上，來(lái)回行駛6趟，而我們就在悶熱的車艙里反復(fù)調(diào)試參數(shù)。連續(xù)多日的辛苦，終于使車輛成績(jī)達(dá)到了優(yōu)秀，駕駛員興奮地在步話機(jī)里，不斷匯報(bào)著自己的成績(jī)，開(kāi)玩笑說(shuō)：“我們讓大象變得像兔子一樣靈敏”。

在閱兵中發(fā)動(dòng)機(jī)是最重要的動(dòng)態(tài)部件，9臺(tái)受閱坦克的發(fā)動(dòng)機(jī)，有數(shù)萬(wàn)個(gè)零部件，“萬(wàn)萬(wàn)無(wú)一失”從來(lái)不是一句口號(hào)。就在閱兵訓(xùn)練最緊張的時(shí)候，同批次的一臺(tái)備用裝備突然出現(xiàn)故障，上級(jí)要求10天內(nèi)必須查明原因，否則就停止訓(xùn)練。

這故障是批次質(zhì)量問(wèn)題，還是單件偶發(fā)故障，9臺(tái)車輛還有沒(méi)有其它潛在故障？8月底是裝備集中整治的最后一次機(jī)會(huì)，9臺(tái)車是換還是不換？一連串的問(wèn)題撲面而來(lái)。

盡管不是故障責(zé)任單位，盡管只是一個(gè)小小元件失效，但團(tuán)隊(duì)仍然制訂了詳細(xì)的分析排查方案和應(yīng)急處置措施，廢寢忘食240個(gè)小時(shí)，北京、石家莊、太原三地協(xié)同作戰(zhàn)。在現(xiàn)場(chǎng)處置會(huì)上，氣氛異常嚴(yán)肅，專家們仔細(xì)聽(tīng)取了團(tuán)隊(duì)匯報(bào)。10天的細(xì)致工作、詳細(xì)測(cè)試和科學(xué)分析，徹底打消了專家們的顧慮。在之后的多次彩排和高強(qiáng)度的訓(xùn)練中，15式表現(xiàn)出色，我們打贏了閱兵保障的關(guān)鍵一戰(zhàn)！

隱形同軸校步伐

李芙萌。北京理工大學(xué)2018級(jí)本科生、國(guó)慶活動(dòng)中群眾游行第12方陣、“與時(shí)俱進(jìn)”方陣標(biāo)兵排第一排成員

標(biāo)兵排要保證在135秒內(nèi)，以每分鐘116步的頻率、60厘米的步長(zhǎng)走過(guò)157米的天安門核心區(qū)——這是精確到個(gè)位數(shù)的要求！

標(biāo)兵排的訓(xùn)練真的是高強(qiáng)度、嚴(yán)要求。那時(shí)候，我每天聽(tīng)到最多的話就是——“其他人解散，標(biāo)兵排留下”！每天早晚有加訓(xùn)，別人去吃飯，我們一遍遍地練習(xí)，下雨了別人可以解散，我們還要堅(jiān)持、再堅(jiān)持！然而，訓(xùn)練了好幾天，我們還是走不整齊。因?yàn)?499人的方陣太大了，每一排整整有57個(gè)人，按照標(biāo)準(zhǔn)的間距站開(kāi)之后足足有51米，我們總是會(huì)在“向右看”這個(gè)動(dòng)作開(kāi)始后不自覺(jué)地縮小間距向右密集，總是走著走著就蛇形前進(jìn)七扭八歪，總是搞不懂該怎么調(diào)整才能達(dá)到比較好的效果。

隊(duì)伍中一名同學(xué)為此專門去求教物理老師，而物理老師還真的有辦法！老師教我們利用同軸等距的原理，方陣中取每排整數(shù)點(diǎn)位為基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)選步速、步幅標(biāo)準(zhǔn)的師生作為標(biāo)兵，以標(biāo)兵為軸，每列再設(shè)多個(gè)標(biāo)兵，形成隱形同軸;方陣其他成員就近對(duì)標(biāo)，左右前后保持相等距離，這樣就能確保陣型穩(wěn)定有序。比如我們?cè)诘谝慌诺年?duì)伍中間安排了幾個(gè)身高一米六幾的女生，因?yàn)樗齻兊牟椒プ罘蠘?biāo)準(zhǔn)步頻，我們叫她們“七仙女”。

（資料提供 北京理工大學(xué)黨委宣傳部 韓姍衫）

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