科技冬奧

勒川

“我們都擁有愛，來把所有門全都敞開……”

第24屆冬季奧林匹克運(yùn)動會（The?XXIV?Olympic?Winter?Games），即2022年北京冬季奧運(yùn)會即將于2月4日開幕，冬奧會口號推廣歌曲《一起向未來》正在大街小巷傳唱。正如13年前的《北京歡迎你》，奧林匹克盛會將再次來到北京，北京也成為世界上唯一一個既舉辦過夏奧會又即將舉辦冬奧會的“雙奧城市”。

2021年10月20日，北京2022年冬奧會火種，被置于取形于西漢長信宮燈的火種燈中，順利抵京。一場傳承、弘揚(yáng)奧林匹克的精神之旅正式啟動。

從塞北到江南，從西部邊陲到東部沿海，中國各類群眾體育活動精彩紛呈，點(diǎn)燃了人們參與冰雪運(yùn)動、喜迎冬奧盛會的熱情。北京冬奧會的申辦和籌辦，讓昔日小眾的冰雪運(yùn)動走進(jìn)中國尋常百姓家。

大幕將開，一場閃耀科技創(chuàng)新魅力的盛會正款款向我們走來。從場內(nèi)到場外，從比賽到觀賽，北京冬奧會可以說是一場被科技創(chuàng)新成果“武裝”的盛會：水立方14天智能轉(zhuǎn)換為冰立方、手持火炬實(shí)現(xiàn)零碳排放、秒級精準(zhǔn)氣象預(yù)報(bào)等一批數(shù)字化、智能化新技術(shù)……在冬奧科學(xué)辦賽的過程中，一項(xiàng)項(xiàng)黑科技、新成果得以應(yīng)用，為冬奧披上一層酷炫的“科技色彩”。

盛世遇盛會，科技先行

科技冬奧——這是2022年北京冬季奧運(yùn)會冬殘奧會提出的愿景?？萍级瑠W的目標(biāo)，是通過冬奧籌辦，為世界探尋更好的未來城市生活解決方案，實(shí)現(xiàn)對人友好、對環(huán)境友好、對產(chǎn)業(yè)友好、對社群友好的人類城市生活永續(xù)目標(biāo)?？萍级瑠W的理念，則是：冬奧，智能新時代。

科技部社會發(fā)展科技司司長吳遠(yuǎn)彬介紹，早在2016年11月，科技部就聯(lián)合北京市政府、河北省政府、北京冬奧組委、國家體育總局等地方和部門研究制定了《科技冬奧（2022）行動計(jì)劃》，圍繞“零排供能、綠色出行、5G共享、智慧觀賽、運(yùn)動科技、清潔環(huán)境、安全辦賽、國際合作”等8個方面開展工作，在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中設(shè)立“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)，在科學(xué)辦賽、運(yùn)動科技、智慧觀賽、安全保障、綠色智慧綜合示范5個方面部署任務(wù)，先后部署安排了80個項(xiàng)目。

5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星導(dǎo)航、人工智能……不論是場館和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、賽事組織、賽會服務(wù)、場館運(yùn)行、觀賽體驗(yàn)、疫情防控等等，冬奧會及冬殘奧會的方方面面都體現(xiàn)著科技辦奧理念。

一是場館更智能。冬奧會在北京市區(qū)唯一新建的場館國家速滑館“冰絲帶”，采用世界跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網(wǎng)屋面，用鋼量僅為傳統(tǒng)屋面四分之一。被稱為“雪游龍”的國家雪車雪橇中心采用“毫米級”雙曲面混凝土噴射及精加工成型技術(shù)，1.9公里賽道一次性噴射澆筑成型;國家游泳中心由水立方轉(zhuǎn)為“冰立方”，應(yīng)用裝配式快速拆裝和調(diào)平動態(tài)監(jiān)測技術(shù)，20天內(nèi)完成“水—冰”場地轉(zhuǎn)換;首鋼滑雪大跳臺研發(fā)了正四面體的模塊及正四面體連接節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同比賽的賽道剖面轉(zhuǎn)化。

物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)正在將鳥巢建設(shè)成為數(shù)字、低碳、智能體育場館;備受關(guān)注的5G信號覆蓋了所有場館和連接場館的道路，包括高速行駛的京張高鐵，也有穩(wěn)定、連續(xù)的5G信號覆蓋。同時，5G信號還為超高清視頻、各項(xiàng)智能服務(wù)等新的應(yīng)用場景提供必要的網(wǎng)絡(luò)連接;氣象預(yù)測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)“百米級、分鐘級”精準(zhǔn)氣象預(yù)報(bào)……這些新技術(shù)在北京冬奧會上的應(yīng)用，為北京冬奧會的成功舉辦增添了無盡動力，

二是辦賽更綠色。綠色辦賽，是本屆冬奧會的辦賽目標(biāo)之一。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，高科技、新技術(shù)更是得到了充分利用。

為實(shí)現(xiàn)北京冬奧會碳中和目標(biāo)，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所有場館將實(shí)現(xiàn)100%綠電供應(yīng);國家速滑館、五棵松體育中心等冬奧場館，選用二氧化碳跨臨界制冷系統(tǒng)，冰面溫差控制在0.5℃以內(nèi)，碳排量接近于零，這項(xiàng)技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于冬奧會，也是奧運(yùn)史上的首次，同時利用冷熱聯(lián)供一體化設(shè)計(jì)對制冷余熱進(jìn)行回收利用，能效提升30%-40%;80輛氫燃料電池汽車在張家口賽區(qū)進(jìn)行了測試，賽時將在延慶、張家口投入700余輛氫燃料大巴車提供交通服務(wù)保障;試制的氫燃料電池應(yīng)急電源發(fā)電車，替代柴油發(fā)電車，已在國家速滑館、國家高山滑雪中心測試備用;北京冬奧會境內(nèi)接力火炬將全部應(yīng)用氫燃料;以玉米、薯類及秸稈等可再生資源為原材料生產(chǎn)的可降解餐具，將代替塑料制品為冬奧會提供相關(guān)服務(wù)……

國家跳臺滑雪中心

“可持續(xù)發(fā)展”是北京申辦2022年冬奧會提出的三大理念之一，通過科技創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)綠色、智慧場館建設(shè)，提供便捷化服務(wù)體驗(yàn)，有力支撐了可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。國家速滑館“冰絲帶”建成了全球首個超大冰面采用二氧化碳跨臨界直冷制冰的冬奧速滑場館，碳排放趨近于零，成為低碳綠色運(yùn)動場館建設(shè)的樣板工程。

在既有場館改造中，科技創(chuàng)新有力支撐了鳥巢智能化和水立方冰水轉(zhuǎn)換等場館改造。自主研發(fā)的水立方“冬夏場景轉(zhuǎn)換”關(guān)鍵技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)冰面毫米級高精度測量，支撐國家游泳中心創(chuàng)造性建成世界首個智能化、快速拆裝的水冰轉(zhuǎn)換場地。成功保留兩屆奧運(yùn)遺產(chǎn)，有效破解了世界上大型場館長期運(yùn)營難題。為破解室外觀賽氣候寒冷的問題，研發(fā)場館座席和站席觀賽環(huán)境的舒適性提升技術(shù)，實(shí)現(xiàn)-20℃體感溫度下，設(shè)備表面溫度10秒內(nèi)升至40℃以上，顯著提升觀眾熱舒適感受。

冰絲帶體育館

三是防疫更安全。在新冠肺炎疫情仍在流行的情況下，防疫是成功辦奧的必要前提。北京發(fā)揮疫情防控工作中的科技力量，在人防的基礎(chǔ)上引入技防，助力疫情防控。在人員進(jìn)場、物品環(huán)境消毒、環(huán)境中病原體檢測、人員體溫監(jiān)測等防疫重點(diǎn)環(huán)節(jié)，有序推進(jìn)多項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)成果實(shí)際應(yīng)用，切實(shí)發(fā)揮科技對北京冬奧疫情防控的支撐作用。

在檢測方面，有研究團(tuán)隊(duì)在致力于研發(fā)快速檢測方法，也在測試賽中測試應(yīng)用氣溶膠檢測，及早發(fā)現(xiàn)病毒，及時采取措施，避免病毒傳播;在消殺方面，不僅有傳統(tǒng)的消毒劑，還多方面嘗試應(yīng)用新的技術(shù)手段，如分子篩微納米催化過濾材料消毒、紫外線消毒、等離子消毒等，這些消毒的措施，將分別應(yīng)用于循環(huán)冷卻水和水處理系統(tǒng)的消毒、空氣的消毒以及物體表面的消毒。

黑科技助力，未來已來

《黑客帝國》中的“子彈時間”令人印象深刻，而在即將到來的北京冬奧會上，觀眾們能在比賽中見證這一神奇的“黑科技”走進(jìn)實(shí)現(xiàn)。

作為現(xiàn)代奧運(yùn)會不可缺少的技術(shù)手段——電視轉(zhuǎn)播，在北京冬奧會上，也實(shí)現(xiàn)了新的模式：由于有了5G信號覆蓋，云轉(zhuǎn)播技術(shù)已廣泛運(yùn)用到已經(jīng)進(jìn)行的測試賽上，奧林匹克廣播服務(wù)公司（OBS）將和北京冬奧組委合作，在云頂滑雪場坡面障礙技巧等項(xiàng)目上提供制作子彈時間;可直接將前端設(shè)備采集的視頻信號實(shí)時上傳到云平臺的“云轉(zhuǎn)播5G背包”也將得到應(yīng)用;在混合采訪區(qū)，5G技術(shù)可利用遠(yuǎn)程遙控?cái)z像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)媒體記者跨空間采訪。另外，新聞發(fā)布會視頻服務(wù)系統(tǒng)（InfoAV）、8K高清轉(zhuǎn)播、場館三維仿真、視頻會議的遠(yuǎn)程同聲傳譯功能、智能會議翻譯系統(tǒng)、自由視角、場館全景圖片導(dǎo)覽、室內(nèi)精準(zhǔn)導(dǎo)航等技術(shù)都將出現(xiàn)在北京冬奧會上。

在本屆冬奧會轉(zhuǎn)播中，觀眾可以應(yīng)用自由視角，360度隨意觀賽，并可在任意角度實(shí)現(xiàn)畫面停止，觀賞運(yùn)動員的任一動作。同時這項(xiàng)技術(shù)也將應(yīng)用于裁判判決，及運(yùn)動員的日常訓(xùn)練糾正。

由于冬季運(yùn)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(jì)團(tuán)隊(duì)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。制服填充絮料選擇擁有國內(nèi)專利技術(shù)的多層結(jié)構(gòu)新型保暖絮片，并根據(jù)冬奧的使用環(huán)境進(jìn)行針對性改良，滿足寒冷環(huán)境的保暖需求。同時，制服裝備中，保暖靴使用的防水膜，100%防水、防風(fēng)雪，透氣，可回收;鞋底使用濕冰止滑材料，濕冰防滑顆粒輔以冰爪底紋設(shè)計(jì)，具有優(yōu)秀的冰面防滑性能和抓地能力。

由北京天壇醫(yī)院牽頭的“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)之一“冬奧會智慧醫(yī)療保障關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目，針對冬奧北京市區(qū)、延慶、張家口賽區(qū)一體化醫(yī)療保障需求，研究區(qū)域內(nèi)醫(yī)療資源共享技術(shù)以及研究覆蓋3個賽區(qū)的智能醫(yī)療機(jī)器人、機(jī)械手等智能醫(yī)療器械的遠(yuǎn)程手術(shù)操作系統(tǒng)等，為創(chuàng)新應(yīng)急醫(yī)學(xué)保障新模式提供了可能，也為實(shí)現(xiàn)“科技冬奧”提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

運(yùn)動員在訓(xùn)練中，沒有疲勞的訓(xùn)練是無效的，而長時間大負(fù)荷訓(xùn)練帶來疲勞的積累是影響訓(xùn)練效果和傷病發(fā)生的主要原因之一。據(jù)國家體育總局體育科學(xué)研究所房國梁介紹：“我們研發(fā)的冬季項(xiàng)目運(yùn)動員疲勞快速消除系統(tǒng)，外形猶如一個小方艙，由微壓補(bǔ)氧設(shè)備和經(jīng)顱脈沖電刺激儀構(gòu)成，能夠幫助運(yùn)動員縮短恢復(fù)時間，提高疲勞恢復(fù)效果，提升運(yùn)動表現(xiàn)?！?/p>

除了這些“黑科技”外，冬奧手語播報(bào)數(shù)字人“悟道”也將在冬奧會亮相。該數(shù)字人由清華大學(xué)教授、智源研究院副院長唐杰團(tuán)隊(duì)研發(fā)，以“悟道2.0”超大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型為底層核心技術(shù)，利用虛擬數(shù)字人、基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自然語言處理技術(shù)等，提供智能化的數(shù)字人手語生成服務(wù)。冬奧手語數(shù)字人實(shí)現(xiàn)了“悟道2.0”的首次實(shí)際場景應(yīng)用。這款基于智源“悟道”大模型的冬奧手語播報(bào)數(shù)字人，將在北京冬奧會期間正式投入應(yīng)用，可提供全流程智能化的數(shù)字人手語生成服務(wù)，以方便聽障人士也能收看賽事專題報(bào)道，提升他們的社會參與度和幸福感。這是“悟道”智能大模型在冬奧新場景下，進(jìn)行智能普惠的關(guān)鍵一步，也填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白。

AI手語主播，不僅可以報(bào)道新聞，還可以進(jìn)行賽事手語直播。這將給聽障人士帶來福音，使他們可以酣暢地感受冬奧賽事的精彩。AI主播是語音識別和自然語音理解等技術(shù)驅(qū)動的手語翻譯引擎及自然動作引擎，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。冬奧賽事的“速度”與“激情”，她將娓娓道來。

可穿戴式智能體溫計(jì)助力精準(zhǔn)疫情防控。在“簡約、安全、精彩”的辦賽要求下，賽場的防疫工作是重中之重。在五棵松體育中心，一枚小小的“腋下創(chuàng)可貼”，成為場館內(nèi)600多名工作人員的防疫利器。

所謂“腋下創(chuàng)可貼”，是一款可穿戴式的智能體溫計(jì)。據(jù)五棵松體育中心場館醫(yī)療和防疫副主任尹金淑介紹，需要測試的人員只需將手指肚大小的體溫計(jì)用創(chuàng)可貼貼在腋下或上臂，并在手機(jī)App端綁定設(shè)備，受測者的體溫?cái)?shù)據(jù)變化就會在手機(jī)頁面清晰展現(xiàn)，并可自動測量、自動上報(bào)后臺。

作為全球最小、測溫最精準(zhǔn)的可穿戴式連續(xù)智能測溫設(shè)備，“腋下創(chuàng)可貼”的測溫芯片只有米粒大小，但測溫精度可達(dá)到0.05攝氏度，充電一次能連續(xù)使用10天，可以滿足冬奧會等大型賽事的疫情防控需求。

科技冬奧——這是2022年北京冬季奧運(yùn)會冬殘奧會提出的愿景

人工智能參與其中，提供服務(wù)保障與技術(shù)支撐。其中，AI消毒機(jī)器人在冬奧會的場館內(nèi)可以提供多方面智能化無接觸服務(wù)。如水立方的消毒機(jī)器人，續(xù)航持久、自動避障、自行充電，通過AI大數(shù)據(jù)構(gòu)建的智能化消毒系統(tǒng)將場館消毒做到可視化、數(shù)據(jù)化、可追蹤溯源化，可滿足對場館不同區(qū)域內(nèi)近8600平方米的公共區(qū)域清掃消毒工作。