科技助力　智慧賦能

李忠東

2022年北京冬季奧運(yùn)會將用科技打造智慧奧運(yùn)，用科技展現(xiàn)奧運(yùn)魅力。為達(dá)到“簡約、安全、精彩”的辦賽要求，各種智能應(yīng)用方案閃亮登場。高科技在助力運(yùn)動員取得優(yōu)異成績的同時，也讓觀眾得以享受精彩的視覺盛宴。在競爭激烈的賽場上，多種突破性技術(shù)令人嘆為觀止，其中三維運(yùn)動員追蹤（簡稱3DAT）技術(shù)平臺、360度VR技術(shù)平臺和VSS（Venue Simulation Service）數(shù)字孿生場館模擬仿真系統(tǒng)等，成為引人注目的科技看點(diǎn)。

3DAT 技術(shù)平臺：揭秘運(yùn)動能力極限

科技巨頭英特爾是奧運(yùn)會的親密合作伙伴，其首創(chuàng)的3DAT技術(shù)平臺，將先進(jìn)的AI（人工智能）和計算機(jī)視覺運(yùn)動追蹤能力從實驗室?guī)У搅速悎?。該技術(shù)平臺使用4個高度靈活、移動迅速的攝像機(jī)捕捉運(yùn)動員的形態(tài)和運(yùn)動情況，接著應(yīng)用由英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器驅(qū)動的算法，從生物力學(xué)機(jī)制的角度對運(yùn)動員的動作進(jìn)行分析，然后從標(biāo)準(zhǔn)視頻源中，提取運(yùn)動員的關(guān)鍵骨骼點(diǎn)信息、身體關(guān)鍵部位的姿態(tài)、運(yùn)動軌跡和位置信息等，應(yīng)用姿勢估計算法和生物力學(xué)算法來進(jìn)行三維重建，生成生物力學(xué)數(shù)據(jù)，并輸出運(yùn)動表現(xiàn)分析。該平臺可將數(shù)據(jù)在20秒內(nèi)最終交付給廣播端口，把運(yùn)動員的相關(guān)信息，比如姓名、國籍、實時速度等更直觀地呈現(xiàn)給觀眾。

3DAT 技術(shù)平臺

3DAT技術(shù)平臺生成的數(shù)據(jù)被整合到奧運(yùn)會轉(zhuǎn)播中，能增強(qiáng)電視直播節(jié)目的效果。該技術(shù)平臺以“接近實時”的方式工作，允許廣播服務(wù)公司實時添加數(shù)據(jù)。它曾在2021年東京奧運(yùn)會舉行的100米、200米、4×100米接力和跨欄運(yùn)動項目的回放過程中，提供疊加的可視化數(shù)據(jù)。例如，在8月1日舉行的東京奧運(yùn)會男子100米半決賽中，觀眾們?yōu)橹袊\(yùn)動員蘇炳添以9.83秒刷新亞洲紀(jì)錄而歡呼。蘇炳添的出色表現(xiàn)之所以能在電視直播中淋漓盡致地呈現(xiàn)在人們面前，完全得益于3DAT技術(shù)平臺。在后續(xù)慢鏡頭回放過程中，3DAT技術(shù)平臺提供了幾組疊加的可視化動畫和數(shù)據(jù)，通過蘇炳添奔跑姿勢的生物力學(xué)圖層，顯示他在各個不同階段的位置和實時奔跑速度，并且對比賽亮點(diǎn)進(jìn)行分析、解讀和復(fù)核，帶給觀眾更全面的認(rèn)識和全新的體驗。

對于裁判員來說，3DAT技術(shù)平臺是確定每一刻每位運(yùn)動員排名的最重要的依據(jù)。特別是在終點(diǎn)沖刺階段，當(dāng)兩位運(yùn)動員的位置極其接近的時候，有時僅憑肉眼難以捕捉到如此微小的差異，無法保證判定的公平公正。在這關(guān)鍵的時刻，裁判員可以通過3DAT技術(shù)平臺收集的有關(guān)速度跟蹤和場景細(xì)節(jié)等數(shù)據(jù)，來確定運(yùn)動員的最終排名。這些數(shù)據(jù)主要包括運(yùn)動員們在賽道上幾個點(diǎn)的速度、完成比賽的耗時和到達(dá)終點(diǎn)線的時間等。

該技術(shù)平臺的信息不僅輸出量大，而且準(zhǔn)確，裁判員和觀眾可以依據(jù)各種信息來比較不同運(yùn)動員的表現(xiàn)。以百米田徑運(yùn)動為例，比賽時間只有短短幾秒到十幾秒，運(yùn)動員跑出的每一步的細(xì)微變化都有可能影響比賽結(jié)果。3DAT技術(shù)平臺提供的視頻顯示了跑步者身后的彩色軌跡，這個軌跡在比賽的不同點(diǎn)顏色不同，裁判員和觀眾可以清晰地看到顏色隨著運(yùn)動員跑動距離的變化而各異。

在競技體育中，每一個動作完成的精細(xì)度對比賽成績都起到?jīng)Q定性的作用，因此，日常訓(xùn)練時對動作進(jìn)行更精準(zhǔn)的把握和更科學(xué)的分析，是幫助運(yùn)動員提升運(yùn)動表現(xiàn)的關(guān)鍵之一。3DAT技術(shù)平臺把計算機(jī)視覺和AI技術(shù)結(jié)合在一起，能夠捕捉到運(yùn)動員的多個關(guān)鍵骨骼點(diǎn)（這些骨骼點(diǎn)對于描述人體姿態(tài)和預(yù)測人體行為至關(guān)重要），并在幾秒鐘內(nèi)提供運(yùn)動員速度、身體角度、加速度、步長等方面的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對運(yùn)動員3D形態(tài)的數(shù)據(jù)提取，為運(yùn)動員的訓(xùn)練提供有力的數(shù)據(jù)支持和科技輔助。3DAT技術(shù)平臺能幫助渴望成功的職業(yè)運(yùn)動員進(jìn)行訓(xùn)練，從而達(dá)到巔峰狀態(tài)。

跑步者身后的彩色軌跡隨著跑動距離的變化而改變顏色。

對此，兩屆奧運(yùn)會十項全能金牌得主、英特爾奧林匹克技術(shù)事業(yè)部產(chǎn)品開發(fā)工程師阿什頓·伊頓表示：“在從事體育運(yùn)動時，人們的自我感覺和真正表現(xiàn)之間存在著巨大差距。當(dāng)我在進(jìn)行100米短跑訓(xùn)練時，我會和我的教練一起進(jìn)行步態(tài)調(diào)整，以減少幾分之一秒的時間。這完全是憑感覺，有時起作用，有時不起作用，因為我不完全知道身體實際上在做什么。但是3DAT 技術(shù)平臺可以讓運(yùn)動員準(zhǔn)確地了解自己的運(yùn)動姿態(tài)，因此可以進(jìn)行精確的分析，并能明確哪些地方須進(jìn)行調(diào)整。”

3DAT技術(shù)平臺利用攝像機(jī)在運(yùn)動員訓(xùn)練時進(jìn)行拍攝，因而他們不會因佩戴傳感器或偏離常規(guī)訓(xùn)練計劃而感到有負(fù)擔(dān)。該技術(shù)平臺將視頻數(shù)據(jù)（每秒60幀）發(fā)送到云端，利用英特爾第二代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器進(jìn)行分析。運(yùn)動員和教練員收到詳細(xì)描述運(yùn)動員訓(xùn)練情況的報告和圖表后，能更深入地研究人體力學(xué)及問題點(diǎn)，以便實施細(xì)微的調(diào)整，來幫助運(yùn)動員充分發(fā)揮潛力。這些都是教練員用肉眼無法捕捉到的信息。另外，借助3DAT技術(shù)平臺記錄的運(yùn)動員的歷史數(shù)據(jù)，還可以實現(xiàn)對訓(xùn)練趨勢的追溯，讓教練員在精準(zhǔn)分析運(yùn)動姿態(tài)、聚合運(yùn)動數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，整理并提出科學(xué)訓(xùn)練計劃和專家策略。

對此，英特爾研究副總裁莫妮卡·勞德米爾克指出：“以前無法用肉眼衡量的指標(biāo)，現(xiàn)在可以通過3DAT 技術(shù)平臺顯示出來。我們通過獲取、綜合這些信息，將其轉(zhuǎn)化為對教練員和運(yùn)動員有用的東西。當(dāng)最微小的調(diào)整為我們的運(yùn)動員帶來真正的、有影響力的變化時，它就會改變游戲規(guī)則?！?/p>

作為一項前沿技術(shù)，3DAT技術(shù)平臺在全民健身、健康和藝術(shù)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用空間，與體育和藝術(shù)等諸多領(lǐng)域相結(jié)合，會形成巨大的跨界影響力。該技術(shù)平臺可通過三維骨骼重建形成一個虛擬人，再通過藝術(shù)加工或渲染使之變成一個虛擬人偶。虛擬人是未來虛擬世界諸多應(yīng)用的主干，如何創(chuàng)造栩栩如生的虛擬數(shù)字人，一直是計算機(jī)視覺、計算機(jī)圖形學(xué)與多媒體等人工智能相關(guān)學(xué)科密切關(guān)注的重要研究課題。

360度VR技術(shù)平臺：提供前所未有的觀賽體驗

在北京冬奧會上，英特爾還將通過360度VR技術(shù)平臺，把沉浸式內(nèi)容提升到更高的檔次——捕捉整個運(yùn)動場地的三維數(shù)據(jù)，從任意角度進(jìn)行直播，定格精彩畫面，并實現(xiàn)360度快速回放，為觀眾創(chuàng)造一個感受體育運(yùn)動魅力的虛擬世界。VR頭盔實現(xiàn)了輕量化、高分辨率顯示、低延時和高刷新率，極大地防止眩暈和不適，用戶已經(jīng)可以較長時間佩戴頭盔欣賞VR視頻。

無論是探索大型體育賽事創(chuàng)新的轉(zhuǎn)播方式，還是豐富觀賽體驗，或者吸引年輕的網(wǎng)民，英特爾的360度VR技術(shù)平臺都取得了成功。作為VR視頻的細(xì)分領(lǐng)域之一，用VR頭盔來觀看專業(yè)賽事已經(jīng)成為一個新的發(fā)展方向。它不僅能帶來強(qiáng)烈的現(xiàn)場感，讓用戶如臨其境，而且現(xiàn)場多臺VR攝像機(jī)的部署還可以讓用戶切換鏡頭，自由選擇不同的視角觀賽。在某種程度上，用戶享受到的觀賽樂趣甚至優(yōu)于親臨現(xiàn)場的觀眾。

360度VR技術(shù)平臺

VSS數(shù)字孿生場館模擬仿真系統(tǒng)：助力場館管理與運(yùn)營

VSS數(shù)字孿生場館模擬仿真系統(tǒng)基于英特爾最新一代高性能處理器的先進(jìn)計算能力，不僅能夠建立虛擬場景、仿真活動全過程，而且提供針對活動流程的三維輔助設(shè)計工具集，多方位地為大型活動的組織搭建一套具備時間和空間等多維度的設(shè)計輔助協(xié)作平臺。該系統(tǒng)一方面將現(xiàn)實世界的物聯(lián)網(wǎng)等智慧場館應(yīng)用的真實信息與其數(shù)字孿生虛擬世界完美融合，為賽事管理方和場館運(yùn)營方提供虛擬現(xiàn)實的智慧管理手段，節(jié)約成本，提升效率，實現(xiàn)科學(xué)防范;另一方面可以基于3D數(shù)字孿生模型和云渲染技術(shù)開發(fā)賽道模擬、攝像機(jī)位模擬、觀眾座位觀賽視角模擬、場館內(nèi)導(dǎo)航等服務(wù)，讓運(yùn)動員、轉(zhuǎn)播商、場館方和觀眾通過5G網(wǎng)絡(luò)訪問基于3D數(shù)字孿生場館的云化服務(wù)。

數(shù)字孿生技術(shù)指的是以場館信息模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等新一代信息技術(shù)，在虛擬信息空間構(gòu)建一個可以表征該物理場館的虛擬實體和子系統(tǒng)，并且這種聯(lián)系不是單向和靜態(tài)的，而是存在于整個產(chǎn)品的生命周期中。作為舉辦體育活動的場地空間，體育場館是體育產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心場景，數(shù)字孿生技術(shù)在減少工作人員、避免不必要的客戶接觸、阻斷病菌傳播渠道等方面將發(fā)揮顯著的效果。

大型活動舉辦期間的人流管理、交通調(diào)度、安防管理和應(yīng)急指揮等重點(diǎn)場景，均可通過基于數(shù)字孿生系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)模型仿真、精細(xì)化數(shù)據(jù)挖掘和科學(xué)決策，出臺指揮調(diào)度指令及決策監(jiān)測，全面實現(xiàn)動態(tài)、科學(xué)、高效、安全的大型活動項目管理。任何活動事件、人員車輛、基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行，都將在數(shù)字孿生系統(tǒng)中進(jìn)行實時、多維度的呈現(xiàn)。對于重大安全事件，可以依托數(shù)字孿生系統(tǒng)，以秒級時間完成問題發(fā)現(xiàn)和指揮決策下達(dá)，實現(xiàn)一點(diǎn)觸發(fā)、多方聯(lián)動、有序調(diào)度、合理分工、閉環(huán)反饋。當(dāng)前，大多數(shù)的體育場館運(yùn)行方式仍以傳統(tǒng)的人力結(jié)合部分樓宇智能化子系統(tǒng)進(jìn)行，這種運(yùn)維方式對建筑設(shè)備的故障處理相對及時，但對建筑設(shè)備故障預(yù)警分析的能力尚有欠缺。場館運(yùn)維服務(wù)應(yīng)以預(yù)防為主、檢修為輔，數(shù)字孿生技術(shù)良好的全面分析和預(yù)測能力，將在場館的運(yùn)維領(lǐng)域大放異彩。

賽事主辦方、場館運(yùn)營方、參賽運(yùn)動員、運(yùn)動觀賽者和健身愛好者是智慧場館服務(wù)的核心對象，也是數(shù)字化轉(zhuǎn)型考慮的關(guān)鍵因素。數(shù)字孿生場館以人作為核心主線，對觀賽屬性、消費(fèi)偏好、運(yùn)動數(shù)據(jù)等進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，納入模型，協(xié)同計算，同時通過電子商務(wù)、在線教育，結(jié)合AR/VR、高清視頻等技術(shù)實現(xiàn)虛擬的觀賽和線上訓(xùn)練，以智能人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)主頁提醒、智能服務(wù)推送等形式，實現(xiàn)服務(wù)的快速響應(yīng)和個性化服務(wù)，形成具有巨大影響力的數(shù)字孿生服務(wù)體系。數(shù)字孿生的核心概念是虛擬與現(xiàn)實的高度融合。對于未來的數(shù)字時代的觀賽與訓(xùn)練而言，數(shù)字孿生是再好不過的選擇，可以把對運(yùn)動的各種反饋更為生動直觀地呈現(xiàn)出來，能進(jìn)行可視化教學(xué)，又能遠(yuǎn)程操作，既有樂趣又切合實際。

VSS數(shù)字孿生場館模擬仿真系統(tǒng)

因新冠肺炎疫情的影響，運(yùn)動場館的管理和運(yùn)營面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，線下的活動和場景也受到了制約。北京冬奧會使用的VSS數(shù)字孿生場館模擬仿真系統(tǒng)主要解決三個問題：一是運(yùn)動員、教練員和裁判員無須來到現(xiàn)場就能挑選自己心儀的房間，類似VR看房;二是幫助負(fù)責(zé)奧運(yùn)轉(zhuǎn)播的奧林匹克廣播服務(wù)公司模擬拍攝角度，選擇合適的機(jī)位擺放位置;三是協(xié)助奧組委工作人員更好地工作，使他們能通過仿真系統(tǒng)隨時對場館內(nèi)的設(shè)施提出修改意見，減少實地勘查的時間成本，讓體育場館更加人性化和智能化。

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歷屆冬奧會主題口號（節(jié)選）

2022年北京冬季奧運(yùn)會：一起向未來！（Together for a Shared Future）

“一起（Together）”展現(xiàn)了人類在面對困難和挑戰(zhàn)時的堅強(qiáng)姿態(tài)，昭示著沖破艱險、開創(chuàng)未來之路?！跋蛭磥恚╢or a Shared Future）”表達(dá)了人類對美好明天的憧憬，傳遞了信心和希望。“一起向未來（Together for a Shared Future）”是態(tài)度，是倡議，更是行動方案，是倡導(dǎo)追求團(tuán)結(jié)、和平、進(jìn)步、包容的共同目標(biāo)，是追求“更快、更高、更強(qiáng)、更團(tuán)結(jié)”這一奧林匹克精神的中國宣揚(yáng)，表達(dá)了世界需要攜手走向美好未來的共同愿望。

2018年平昌冬季奧運(yùn)會：激情同在（Passion Connected）

“Passion”意味著熱情、熱愛、憧憬，平昌作為世界性慶典的舉辦地，將賦予人們靈感，傳達(dá)韓國的溫暖人情。 “Connected”意為連接、結(jié)合、相通，通過韓國的尖端技術(shù)和融合文化，平昌將成為所有年齡段的人都能參與的空間。標(biāo)語表達(dá)著奧運(yùn)的精神與韓國的溫情，意味著新的開始、和諧世界以及冬季奧運(yùn)會的新天地。

2014年索契冬季奧運(yùn)會：激情冰火屬于你（Hot. Cool. Yours）

“Hot”代表火熱的運(yùn)動激情，也暗指舉辦地索契的氣候特點(diǎn)?！癈ool”代表冬奧會舉辦的季節(jié)，也代表著俄羅斯的傳統(tǒng)形象?！癥ours”意味著冬奧會是屬于全世界體育迷的盛事。

2010年溫哥華冬季奧運(yùn)會：用熾熱的心（With Glowing Hearts）

主題口號來自加拿大國歌《哦，加拿大》中的歌詞，它代表了運(yùn)動員贏得獎牌時的激動心情，同時代表著加拿大國家與人民，也包含著加拿大的特征、理念和歷史。

2006年都靈冬季奧運(yùn)會：激情在這里燃燒（Passion Lives Here）

“激情在這里燃燒” 明確而簡潔地表達(dá)了第20屆冬奧會的精神和價值。繼1956年科蒂納丹佩佐冬季奧運(yùn)會、1960年羅馬夏季奧運(yùn)會之后，都靈再次向世人展示意大利人付諸每項行動的巨大熱情。

2002年鹽湖城冬季奧運(yùn)會：點(diǎn)燃心中之火（Light the Fire within）

這一主題口號中的“火”，是正義與純潔的象征。燃燒在內(nèi)心的“圣火”暗喻了這屆冬奧會的精神圖騰?！包c(diǎn)燃心中之火”還是這屆冬奧會會歌的歌名，并作為一個設(shè)計理念成為開幕式的主題。

1998年長野冬季奧運(yùn)會：讓世界凝集成一朵花（From around the World to Flower as One）

主題口號源于長野冬奧會的舉辦理念，即“源自內(nèi)心的奧運(yùn)——與愛同在”。

1994年利勒哈默爾冬季奧運(yùn)會：建設(shè)保護(hù)更好的地球（To Build Unprotect a Better Planet Earth）

自利勒哈默爾冬奧會開始，冬奧會與夏奧會不在同一個奧運(yùn)年舉行，主題口號“建設(shè)保護(hù)更好的地球”更多的是呼喚和平，同時紀(jì)念薩拉熱窩冬奧會舉辦10周年。

1992年阿爾貝維爾冬季奧運(yùn)會：一束光，一世界（One Light ，One World）

在這屆冬奧會中，中國奧運(yùn)軍團(tuán)實現(xiàn)了獎牌“零的突破”：葉喬波在500米和1000米速滑比賽中獲得銀牌。

1988年卡爾加里冬季奧運(yùn)會：一起感受（Can't You Feel It）

在加拿大舉行的1988年卡爾加里冬奧會，共設(shè)10個大項46個小項，有來自57個國家和地區(qū)的1423名選手參賽。