冬奧幕后故事：從低碳火炬到AI裁判，十四年后中國科技再上場

北京冬奧會開幕后，一個段子在社交媒體上流傳甚廣：“夏奧開幕式和冬奧開幕式就差半年，這半年人類科技進(jìn)步真大啊?！?/p>

2月4日晚，北京冬奧會開幕式來到了萬眾矚目的主火炬點燃時刻，兩名運動員共同點燃了冬奧會最后一棒火炬。可這一次，沒有碩大的火炬臺、也沒有熊熊燃燒的巨大焰火，而是在90余個國家名稱組成的巨大“雪花”中心，升起了一團(tuán)微小的火焰。

這種顛覆性的改變，與時下低碳、環(huán)保的浪潮息息相關(guān)。根據(jù)《中國青年報》報道，北京冬奧會開幕式主創(chuàng)團(tuán)隊在回顧2008年資料時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時點燃的火炬一小時要消耗近5000立方米燃?xì)?，總?dǎo)演張藝謀和團(tuán)隊開始思考：“火焰是否可以更環(huán)保？”

這就有了我們今天看到的“微火”，它由清潔氫能源作為燃料供給。在600多名小朋友合唱的《雪花》歌聲中，現(xiàn)場主持的旁白響起：“微火雖微，永恒綿長，生生不息。”

“微火”背后的節(jié)能低碳理念只是“科技冬奧”的開始。

2021年10月27日，北京冬奧組委執(zhí)行副主席張建東表示，北京2022年北京冬奧會碳排放將全部中和。

延慶和張家口賽區(qū)的冬奧會場館設(shè)施都采用綠色電力，從供暖到造雪，所有的綠色電力來自大約一兩百公里外農(nóng)村地區(qū)生產(chǎn)的太陽能、風(fēng)能、水電，這些電力被轉(zhuǎn)換并儲存至發(fā)電廠中，然后輸送到奧運場館中。

十四年前，北京奧運的圣火點燃了全球華人的心，鳥巢和水立方則借科技美學(xué)讓世界記住了中國，與2008年“科技奧運”的口號相比，十四年后的冬奧顯得更加從容和篤定。

從“水”到“冰”

2008年，北京奧運場地水立方專為水上項目建設(shè)，用“水”做裝飾元素，內(nèi)部使用的室外空氣交匯技術(shù)，使水立方成為了世界上速度最快的泳池。

十年后，2018年9月，國際奧委會副主席小薩馬蘭奇來到水立方，國家游泳中心以動畫形式現(xiàn)場演示了“水立方”變身“冰立方”的過程。小薩馬蘭奇看后驚嘆，“北京正在用一個充滿智慧的方式舉辦奧運會。”

從2008年“科技奧運”到2022年“科技冬奧”，前沿科技的魅力正在賽場中顯現(xiàn)。

2022年2月2日晚，北京冬奧會冰壺比賽最先舉行，在與瑞士組合的對陣中，中國冰壺混雙選手凌智/范蘇圓穩(wěn)步進(jìn)攻，在兩名隊員關(guān)鍵的最后一投中，凌智“一箭雙雕”，范蘇圓大力擊打又拿到一分，中國隊首站告捷。

一場冰壺比賽中，看似簡單的摩擦和擊打，卻可能影響每一次投壺的結(jié)果，冰壺運動對場地也有極高要求，冰壺場地冰面特殊，是帶有“水珠點”的冰面，需要凍底冰，噴白漆，然后測量、標(biāo)記、補(bǔ)水，最后修正冰面，使冰壺運行速度更快。

很多人沒有想到的是，北京冬奧會的冰壺場地，選在了2008年提供“世界速度最快游泳池”的水立方，從游泳到冰壺、從“水立方”變?yōu)椤氨⒎健?，運動項目的變化背后，是一個不小的工程。

時間回到2015年，北京冬奧會剛申辦成功，水立方總經(jīng)理楊奇勇拉著設(shè)計師鄭方商量，如何將“水立方”改造成冬奧場館。經(jīng)過一系列方案的比較，兩人最終向世界冰壺聯(lián)合會介紹了“水立方”變“冰立方”的計劃：利用可拆卸制冰系統(tǒng)，進(jìn)行水冰轉(zhuǎn)換實驗和測試。

世界冰壺聯(lián)合會支持這一方案，但給出的條件是：如果實驗不成功，立即采取澆筑混凝土的方案。

這意味著，一旦水冰轉(zhuǎn)換實驗失敗，耗時四年打造的水立方游泳池將被直接澆上混凝土，改成冰場。

楊奇勇?lián)牧?，“我覺得不成，這是全世界最快的游泳池，真要澆上砼（混凝土），我就當(dāng)場辭職?！蓖械泥嵎桨参克?，國家建筑工業(yè)化體系發(fā)展了這么久，預(yù)制裝配場地的水冰轉(zhuǎn)換，也一定能達(dá)到與現(xiàn)澆混凝土場地一樣的性能。

從不可能到可能，往往從大膽和不懈的嘗試開始。

為解決問題，楊奇勇和鄭方分別找到了哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)建筑學(xué)院的專家教授，研究力學(xué)結(jié)構(gòu)和環(huán)境制冷，攻克讓冰場堅固穩(wěn)定、成功制冷的難點。

經(jīng)過來自清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京交通大學(xué)等4所大學(xué)和中建一局、商湯科技等科研團(tuán)隊近60天的協(xié)作，2019年底，一套包括可轉(zhuǎn)換場地、可調(diào)節(jié)環(huán)境、智慧場景控制和增強(qiáng)觀賽體驗等關(guān)鍵技術(shù)的冬夏場景智能轉(zhuǎn)換體系得以成功自主研發(fā);在比賽大廳中部，也搭建了可轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及安裝可拆裝制冰系統(tǒng)，形成具有多條標(biāo)準(zhǔn)賽道的冰壺場地?！八D(zhuǎn)換”從暢想變成了現(xiàn)實。

更精準(zhǔn)的力量

“力量來自公平”?；赝麏W運的歷史會發(fā)現(xiàn)，百余年來，人們一直沒有放棄追求的，是體育競技的精準(zhǔn)和公平。在今年的冬奧會上，科技也為體育競技提供了更精準(zhǔn)的方案。

在冬奧會測試賽中，AI裁判得到了最大程度的利用。在自由式滑雪、花樣滑冰等技巧性項目中，AI評分系統(tǒng)通過捕捉、記錄運動動作，根據(jù)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分。

基于數(shù)字化和3D技術(shù)的AI裁判，可以克服高度、光線等復(fù)雜因素，捕捉在運動員的細(xì)微動作，通過回放和分解動作，還可以在賽前為運動員提供定制方案。

2022年1月21日，花樣滑冰AI輔助評分系統(tǒng)1.0產(chǎn)品發(fā)布，由中國花樣滑冰協(xié)會與中關(guān)村數(shù)智人工智能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共同發(fā)起，同時啟動花樣滑冰AI輔助評分系統(tǒng)2.0建設(shè)，AI頭部企業(yè)第四范式將提供人工智能算法、平臺等全面支持。

這套輔助系統(tǒng)目前主要應(yīng)用于賽前訓(xùn)練的評分和檢測，運用計算機(jī)視覺技術(shù)算法與深度學(xué)習(xí)，對運動員的整體運動軌跡進(jìn)行實時追蹤，實現(xiàn)穩(wěn)定性可視化的比賽評判。

對技術(shù)團(tuán)隊來說，“AI 裁判”的研發(fā)是一次不簡單的探索。

中關(guān)村數(shù)智人工智能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長賈昊對36氪說，在花滑自研AI輔助系統(tǒng)的需求被提出的時候，盡管科研團(tuán)隊的工作者都積極性極高、愿意嘗試，但花樣滑冰是比賽規(guī)則最復(fù)雜也是評分難度最高的體育項目之一，一直以來，我國人工智能在花滑運動領(lǐng)域的應(yīng)用基本處于空白，團(tuán)隊成員并不能確定這一項目能夠成功落地。

為了推進(jìn)項目，中關(guān)村技術(shù)團(tuán)隊摸清了花樣滑冰的國際挑戰(zhàn)規(guī)則后，和相關(guān)高校團(tuán)隊合作交流，對近百個視頻，幾千張動作樣本進(jìn)行逐幀的標(biāo)注和記憶，使AI系統(tǒng)通過捕捉運動員的肩跨膝踝等八個點位，準(zhǔn)確進(jìn)行動作識別和判定。

兩個月時間內(nèi)，花滑自研AI輔助系統(tǒng)1.0版本推出，能夠通過平面視頻判斷運動員動作，抓取人和人之間的互動;在2.0版本中，這套輔助系統(tǒng)將能夠通過人像捕捉，分辨運動員重合的場景，以3D形式呈現(xiàn)和評分。

同樣站在更精準(zhǔn)的運動追蹤角度，英特爾則將3DAT技術(shù)（三維運動員追蹤技術(shù)）從實驗室應(yīng)用到了賽場上。

東京奧運會中，英特爾利用這項技術(shù)抓取運動員實時的位置、速度，通過可視化的視頻進(jìn)行鏡頭回放，做賽事直播的增強(qiáng)效果。

2022年冬奧，這項技術(shù)則落地在越野滑雪和速滑這兩支國家隊的專業(yè)訓(xùn)練當(dāng)中。3DAT技術(shù)利用計算機(jī)視覺和人工智能技術(shù)在視頻中抓取運動員的關(guān)鍵骨骼點和關(guān)鍵節(jié)點的三維位置，形成一個三維的人體姿態(tài)，輸出生物力學(xué)模型，精準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)，由生物力學(xué)專家、教練和運動員自己進(jìn)行運動表現(xiàn)分析。

3DAT技術(shù)從研發(fā)到落地的過程，更像在“摸著石頭過河”。

英特爾北京奧林匹克項目辦公室總經(jīng)理趙宏對36氪表示，團(tuán)隊成立的初衷是為專業(yè)運動員的專業(yè)訓(xùn)練準(zhǔn)備，而在研發(fā)的過程中，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在3DAT精確度、實時性之外，3DAT還可以應(yīng)用到大場面、大團(tuán)體的位置識別乃至藝術(shù)創(chuàng)作中。

冬奧會開幕式上，來自全世界各地的普通人民走在舞臺上，走過后的場地形成一條長長的河流，幾百幅中外人民生活的影像陳列其上。

這一作品被命名為《致敬人民》，其中英特爾基于3DAT技術(shù)，聯(lián)合第三方專業(yè)團(tuán)隊定制開發(fā)了“基于人工智能技術(shù)的演出實時特效系統(tǒng)”，憑借AI算法，開發(fā)了多個人體檢測AI模型，可以穩(wěn)定精準(zhǔn)識別場中的上百名演員，最終利用多相機(jī)標(biāo)定結(jié)果實時輸出他們的真實位置信息，只采用了4臺攝像機(jī)就做到了覆蓋全場并完成信息采集。

2021年疫情反復(fù)，除了技術(shù)攻關(guān)，英特爾的科研團(tuán)隊也需要克服國際協(xié)作問題。成員不能線下見面，云端協(xié)作成了溝通的主要途徑。

“遠(yuǎn)程辦公是完全可以實現(xiàn)的。”趙宏說到，英特爾的一部分團(tuán)隊成員已經(jīng)進(jìn)入了奧運閉環(huán)內(nèi)，目前，雖然大家都在北京，但項目進(jìn)展依然遠(yuǎn)程進(jìn)行，技術(shù)工作者通過云端閱讀相關(guān)技術(shù)共享文檔和線上例會，完成雖不接觸、但卻親密無間的合作。

時代總在催生技術(shù)的革新。如果將時間定位到1960年，人們會發(fā)現(xiàn)在那年的羅馬夏季奧運會上，體育賽事計時仍然使用肉眼判斷，而在男子100米自由泳比賽上出現(xiàn)的爭議，就已經(jīng)是科技即將賦能競技體育的第一個信號。

當(dāng)時，第一、二名的游泳選手幾乎同時到達(dá)終點，賽道水花遮擋視線，肉眼難以直接判斷先后，裁判團(tuán)也在決定冠軍時出現(xiàn)了分歧。最終，該項目的金牌給了澳大利亞運動員約翰·德維特，美國運動員蘭斯·拉森 （Lance Larson） 則居第二，爭議認(rèn)為，肉眼計時的不精確可能導(dǎo)致這并不是最公正的結(jié)果。

那也是最后一屆使用肉眼評分的奧運會。

隨后的時間里，包括追蹤器、光感應(yīng)攝影、量子計時在內(nèi)的技術(shù)不斷出現(xiàn)，被應(yīng)用在體育賽事中……到今天，AI裁判、計算機(jī)視覺追蹤已經(jīng)構(gòu)成了體育賽事的重要組成部分，技術(shù)的賦能還在革新，有關(guān)“精準(zhǔn)”的更多力量正在到來。

視角和速度

1896年，雅典的第一支火炬點燃了現(xiàn)代奧運的開端，到場的各國運動員和現(xiàn)場近8萬觀眾，共同見證了世界上的第一次奧運會。

在馬拉松項目中，希臘運動員路易斯第一個跑到終點，拿到了屬于希臘的第一塊金牌。但由于當(dāng)時技術(shù)有限，這一振奮人心的消息直到半個月后，才被登載到大洋彼岸其他國家的報紙刊物上。

一個半世紀(jì)前在報紙上看延期體育報道的觀眾當(dāng)然不會想到，現(xiàn)代奧運開始的第125個年頭，人們已經(jīng)可以用電影般的效果和以4K/8K的超高清格式實時觀看比賽。

據(jù)國際奧委會消息，北京冬奧會將通過阿里云向全球轉(zhuǎn)播超過6000小時內(nèi)容，這也是奧運首次全程以4K超高清格式轉(zhuǎn)播，部分重要賽事還將以8K格式轉(zhuǎn)播。

同時，這一轉(zhuǎn)播云技術(shù)還提供類似“子彈時間“的高自由視角觀賽特效，借助大規(guī)模，高并發(fā)，低時延的特性，將幾十路高清畫面實時傳輸，再由智能算法進(jìn)行毫秒級合成和建模，將超慢動作、全景觀看的電影特效式畫面，帶進(jìn)冬奧賽事轉(zhuǎn)播中。

更豐富的視角和更快的速度正在通過云端走向全球。

北京冬奧會此次的轉(zhuǎn)播，也是1964年奧運會開始衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播以來，又一次重大的技術(shù)進(jìn)步：奧運轉(zhuǎn)播將不再僅依賴衛(wèi)星傳輸，而是通過奧運轉(zhuǎn)播云，走向全球數(shù)十億觀眾。

這已是阿里云籌備云端轉(zhuǎn)播平臺的第四年。2018年，奧林匹克廣播服務(wù)公司與阿里云合作開發(fā)奧運轉(zhuǎn)播云OBS Cloud，該平臺于2021年東京奧運會首次投入使用，而北京冬奧會的轉(zhuǎn)播云應(yīng)用，則意味著技術(shù)全面上云的開始，高清電視直播和網(wǎng)絡(luò)渠道直播將同時在云上轉(zhuǎn)播。

對阿里云冬奧項目工程師張曉銳來說，在整個項目落地過程中，最難的不是技術(shù)的攻克，反而是由技術(shù)衍生的團(tuán)隊溝通問題。

冬奧項目中，團(tuán)隊的合作伙伴來自各國，因此如何頂著時差跨洋溝通，是需要克服的關(guān)鍵問題。

一個方案做出后，下午和國外團(tuán)隊開會探討，第二天早上又要和國內(nèi)團(tuán)隊同步，在高節(jié)奏運轉(zhuǎn)的項目時間里，張曉銳和其他同事需要不停的“切換”，切換語言、切換思路、切換表達(dá)邏輯……和技術(shù)本身比起來，時刻保持狀態(tài)在線要復(fù)雜得多。

一位連續(xù)支持了東京奧運會和北京冬奧會的工程師，被張曉銳和同事們戲稱為“追著晨昏線”的工程師。東京奧運會結(jié)束后，他需要隔離結(jié)束后返回歐洲工作，2021年底，又因為要支持北京冬奧會，從法蘭克福重返國內(nèi)。

彼時，歐洲疫情嚴(yán)重、航班中斷，回程成了問題。對他來說，有且僅有一個選擇：必須從法蘭克福直飛回國。疫情正嚴(yán)重，每天的回國航班只有一班，機(jī)票難搶，張曉銳早上留言問搶到機(jī)票沒有，下午的釘釘上總會出現(xiàn)一個聲音：“還沒搶到?！?/p>

這位追著晨昏線跑的工程師輾轉(zhuǎn)幾次、終于搶到機(jī)票回國時，團(tuán)隊里的伙伴感到從未有過的親切，張曉銳對36 氪回憶到，雖然平時工作都是遠(yuǎn)程溝通，見面也不多，但為了一件事做相同的努力，“就感覺像一位老朋友從歐洲回來，有種家人的感覺?！?/p>

每次有項目的新進(jìn)展和上線時，張曉銳和團(tuán)隊的其他成員都會拍一張合照，因為疫情，團(tuán)隊的成員可能是跨國溝通或在家辦公，視頻會議里，所有的冬奧工作者會開啟攝像頭，拍下一張云合照，“照片會保存下來，”張曉銳認(rèn)為，這是他們最值得記錄的精彩瞬間。

阿里云的“云上奧運”轉(zhuǎn)播技術(shù)還在嘗試普惠全球更多國家。

據(jù)介紹，阿里云為俄羅斯、巴西、墨西哥、日本等地轉(zhuǎn)播電視臺增設(shè)了專屬云網(wǎng)絡(luò)通道，確保4K/8K內(nèi)容實現(xiàn)遠(yuǎn)程高質(zhì)量傳輸，并將時延降低30%，各國可以通過溝通，提出進(jìn)一步的優(yōu)化方案，在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行地域信號的升級，帶來更高清同步的畫面。

2008年，張曉銳來北京上大學(xué)，開學(xué)報到時，奧運會的比賽已經(jīng)結(jié)束，學(xué)校組織他們參加殘奧會的觀看活動，還是大學(xué)生的張曉銳在心里藏了一個種子：“大學(xué)里很多學(xué)長都參與了奧運會的志愿者活動，我在想，自己有沒有機(jī)會去當(dāng)一次志愿者?！?/p>

十四年過去，張曉銳沒想到的是，畢業(yè)工作這么多年之后，自己已經(jīng)以參與者的方式，再次為中國自己的奧運貢獻(xiàn)了一次力量。

冬奧會前，完成了轉(zhuǎn)播云的最后一輪全球網(wǎng)絡(luò)測試后，張曉銳一直在想自己開幕式的時候要發(fā)一個什么樣的朋友圈，“還是很自豪的?！?/p>

冬奧已來。事實上，不論是通信還是管理、醫(yī)療還是籌備，被技術(shù)賦能的服務(wù)最終都指向冬奧工作者、冬奧運動員的需求，指向人性化的需要——因為技術(shù)的邏輯，最終是人的邏輯。

可以想見的是，未來的每一場奧運還會不斷豐富更多科技的應(yīng)用，從人眼觀測到鷹眼定位，再到AI裁判;從延期傳播到實時轉(zhuǎn)播，再到轉(zhuǎn)播上云;從文字記錄到電視直播，再到VR觀賽……競技體育還在不斷被技術(shù)賦能。

而對于中國來說，體育只是日益崛起的技術(shù)賦能的方向之一。在不遠(yuǎn)的將來，新的智能故事會被書寫，關(guān)于技術(shù)革新的曙光將迎來續(xù)篇。

來源：新浪科技