一起向未來，科技炫酷冬奧會

席金合

沒有科學(xué)技術(shù)的支撐，就沒有現(xiàn)代奧林匹克運動。

舉世矚目的北京冬季奧運會即將舉行，我國作為東道主，在大力弘揚“互相理解、友誼、團結(jié)和公平競爭”的奧林匹克精神同時，還著眼于科學(xué)技術(shù)的推廣運用。為此，科技部制訂了《科技冬奧（2022）行動計劃》，著力把科技創(chuàng)新滲透到賽場內(nèi)外和社會生活之中。大家可以明顯看到，無論是交通運輸、場館建設(shè)還是賽事保障、訓(xùn)練比賽，乃至相關(guān)活動，高科技從多個方面為冬奧會助力。

“自由視角”隨心觀賽

為豐富觀眾觀賽體驗，冬奧會開啟了“自由視角”模式，即使你不在現(xiàn)場，也能身臨其境地觀看比賽。

不同于攝影師扛著機器跟拍的傳統(tǒng)模式，北京冬奧會在多個賽場都單獨設(shè)置40多臺攝像機，多個機位繞著場地360°拍攝，捕捉比賽的所有細節(jié)，并將所有畫面無縫連接，以彌補傳統(tǒng)直播視角單一、畫面固定不變的缺陷。

五湖四海乃至世界五大洲的觀眾，只要打開手機上的冬奧會直播App，手指長按屏幕然后滑動，就能隨心所欲地調(diào)整視頻角度，感受不同視角下運動員的英姿，將賽場上高速發(fā)生的一切盡收眼中。尤其是將具有虛擬現(xiàn)實功能的VR技術(shù)應(yīng)用于賽事直播，在滑雪等對場地要求較高的運動項目中，能將所有慢動作全方位、無死角轉(zhuǎn)動回放，給觀眾以豐富、震撼的觀賽體驗。

科技助陣提升戰(zhàn)績

歷屆冬奧會上，冰雪運動強國通過科技手段提升選手成績的事例不勝枚舉。無論平時訓(xùn)練還是正式比賽，運動裝備的高科技化趨勢日益明顯，先進的運動裝備能幫助運動員提升訓(xùn)練科學(xué)性和賽場發(fā)揮水平。

內(nèi)置傳感器的高科技運動服是我國備戰(zhàn)冬奧會的重要裝備。其傳感器能感應(yīng)和追蹤肌肉活動，通過應(yīng)用程序報告各部分肌肉運動情況，從而幫助運動員有針對性地提升訓(xùn)練水平。

競技勝負，有時取決于0.01秒，這點時間看似微不足道，但十分寶貴，可憑運動服來爭取。用橡膠材料制成的速滑賽服，彈性比普通纖維服裝強幾十倍，可減少體力消耗;雙臂和雙腿部位蜂窩樣式的聚氨酯材料，也有利于減少高速運動中的空氣阻力。

比賽場地有科技的加持，運動員訓(xùn)練也有高科技助陣，這樣有利于提高競技能力。比如，滑雪運動員從高山上沿雪道一路滑至終點，要在途中精準穿過旗門，難度與驚險超乎想象，哪怕是一個很小的失誤，都可能與勝利失之交臂。所以，每個選手都面臨技術(shù)和心態(tài)的嚴峻考驗。我國滑雪訓(xùn)練隊引入大量科學(xué)設(shè)備，在滑道沿途布設(shè)多個固定攝像機，空中也有無人機追蹤抓拍，并讓運動員在身體的關(guān)鍵部位佩戴靈敏的動作信息感應(yīng)器件。這樣就可以捕捉他們的高速運動狀態(tài)，以便通過監(jiān)測系統(tǒng)掌握他們的動作變化，大到拐彎，小到手指抖動，以及入彎時的速度、哪種姿勢可減少空氣阻力等，這些動作數(shù)據(jù)都會在監(jiān)測系統(tǒng)屏幕上呈現(xiàn)出來。教練據(jù)此對運動員的動作和姿勢進行調(diào)整，實現(xiàn)科學(xué)化、精細化和有針對性的訓(xùn)練，讓運動員不斷提升技術(shù)水平，攻克高難度動作。

超強制服貼心保暖

曾打造過“神舟”系列航天服的北京服裝學(xué)院，運用超強保暖熾熱技術(shù)設(shè)計完成了冬奧會制服。冬奧會制服主要用材有石墨烯、聚熱棉和超級羽絨，這些材料具有快速升溫、高效蓄熱、超級保暖等功效。

石墨烯是一種新型納米材料，能夠通過發(fā)射遠紅外線實現(xiàn)照射性升溫，升溫效果超過國家標準一倍。聚熱棉作為新型立體結(jié)構(gòu)保暖材料，可將來自陽光的熱量牢牢鎖住，阻隔熱量流失，功效比傳統(tǒng)材料提升20%，同時能利用熱能反射原理，通過印花、離子濺射等技術(shù)使織物表面形成熱反射層，達到保暖效果。超級羽絨也是高科技仿真產(chǎn)品，其蓬松度比天然羽絨增強30%，能有效抑制面料夾層中的空氣對流，避免帶走身體熱量。

除了保暖，冬奧會制服還能抗靜電、防滑、向外導(dǎo)濕透濕等，讓穿者感到舒適、暖和和安全。

奧運專列隨時上網(wǎng)

賽區(qū)間隔遠，沒關(guān)系！連通北京、延慶、張家口賽區(qū)的京張高鐵早就完工了，使北京至張家口的運行時間減少了兩個多小時。列車設(shè)計了諸多定制化服務(wù)，凸顯了智能特色，自助購票、“刷臉”進站、行程規(guī)劃、站內(nèi)導(dǎo)航、Wi-Fi全覆蓋……通過車上顯示屏，乘客可實時觀看賽事直播，媒體記者能隨時上網(wǎng)發(fā)送新聞報道。

先進的智能設(shè)備為乘客提供了購票、進站、乘車、觀賽和處理相關(guān)業(yè)務(wù)等全鏈條服務(wù)，用高速加便捷消除了空間距離。

此外，各賽區(qū)的交通部門還可通過專屬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對賽區(qū)的道路暢通、車輛運行、場站占用等情況實現(xiàn)綜合監(jiān)測和預(yù)警，確保對人、車、路、場、站的合理調(diào)度和安全監(jiān)管，實現(xiàn)交通運輸安全管理科學(xué)化。

高科技產(chǎn)品防疫檢毒

在疫情反復(fù)的形勢下舉辦大型國際賽事是非常不易的，面對國內(nèi)外人員頻繁交往帶來的密集人流，能否有效防范新冠疫情，決定北京冬奧會的成敗。為此，消毒機器人在各場館大顯身手啦。

身高1.4米，圓圓的底盤上有個胖乎乎的“肚子”，長頸鹿一樣的脖子上頂著一個小風(fēng)扇，走起路來呼呼往外噴霧……在人員過往的地方，消毒機器人一絲不茍地開展消殺作業(yè)，成為人們眼中的“小明星”。

這種機器人的“肚子”里能裝16升消毒液，通過頭頂上的四向噴嘴噴灑藥劑，一分鐘消毒面積可達36平方米，續(xù)航時間為4～5小時。它還很容易操作，只要每天提前添加好消毒液，到設(shè)定時間后，它就會自行啟動。

病毒檢測同樣重要。北京冬奧會使用的手持全自動封閉式核酸檢測儀，外觀就像一個可視電話機，它以冬奧會快速通關(guān)智能監(jiān)管員的身份，承擔(dān)新冠病毒口岸防控任務(wù)，40分鐘就可完成核酸檢測。

此外，科研團隊還開發(fā)了一種名為“腋下創(chuàng)可貼”的防疫神器。雖然名為創(chuàng)可貼，但它并不是那種用來止血的醫(yī)療用品，而是一種可穿戴式的智能體溫計。這種智能創(chuàng)可貼內(nèi)部安裝了一個測溫芯片，使用時，只要把它貼在皮膚上，然后在手機上下載相應(yīng)程序并綁定，實時的體溫測量結(jié)果就能自動上報后臺。它的測溫精度能達到0.05℃，充電一次可連續(xù)使用10天。作為全球最小、測溫最精準的可穿戴式連續(xù)智能測溫設(shè)備，這種創(chuàng)可貼將在冬奧會防疫工作中發(fā)揮重要作用。

“冰絲帶”展現(xiàn)新潮創(chuàng)意

承擔(dān)冰上競賽的國家速滑館，外部圍繞著22條飄逸的“絲帶”，它對場館幕墻起支撐作用，并將遮陽、立體照明和建筑效果融為一體，被人們形象地稱為“冰絲帶”。它的造型就像運動員在冰上風(fēng)馳電掣滑過的痕跡，象征著速度與激情，體現(xiàn)了冰和速度的結(jié)合。

“冰絲帶”的冰場采用分模塊控制單元，將冰面劃分為若干區(qū)域，根據(jù)比賽項目分區(qū)域、分標準制冰。制冰時產(chǎn)生的余熱，能得到有效的回收利用。并且，整個建筑表面的光伏系統(tǒng)可提供相當于200個家庭的用電量。

“冰絲帶”設(shè)立的數(shù)字孿生和智能化集成管理平臺，集成了45個子系統(tǒng)，將場館的設(shè)備數(shù)據(jù)進行集中管理，可利用電腦對館內(nèi)全景進行圖像和文字瀏覽，點擊鼠標，即可獲得相關(guān)設(shè)備的詳細信息，實現(xiàn)場館運行數(shù)據(jù)采集、趨勢研判、提前預(yù)警和分析決策等的綜合管理。

速凍催生優(yōu)質(zhì)冰場

冬奧會多為“冰”的賽事，包括滑冰、冰球、冰壺等。能否造出高標準冰地，關(guān)乎選手成績的發(fā)揮，還決定比賽的精彩程度。對此，國家速滑館放出大招，舍棄國際慣用的傳統(tǒng)制冰工藝，自主研發(fā)了二氧化碳跨臨界直冷制冰系統(tǒng)，這是當前冬季運動場館最先進、最環(huán)保、最高效的制冰技術(shù)。

這套制冰系統(tǒng)與傳統(tǒng)制冷設(shè)備相比，能效提升20%以上，在全冰面模式下，能節(jié)省200多萬度電，整個系統(tǒng)的碳排放趨近于零。它不僅省電，生成冰面的速度也快，1.2萬平方米的冰場，僅14天便完成制冰，妥妥的中國速度。

高速滑冰對冰面穩(wěn)定性的要求很嚴，若溫度高，則冰面過軟，減緩滑速;若溫度低，則冰面過硬，蹬不住冰，容易打滑、摔倒。該技術(shù)就克服了這樣的缺陷，能讓每一寸冰面的溫差不超0.5℃，從而創(chuàng)造出最佳場地，讓參賽者能發(fā)揮最佳水平，保證比賽的公平性與安全性。

“水立方”冷變“冰立方”

冬奧會期間，國家游泳中心“水立方”搖身一變成為“冰立方”，用來開展冰壺項目比賽。這一改造工程的難點在于，“水立方”原有的建筑布局和設(shè)施主要是滿足水上競技的照明需求，而要達到冰上比賽和賽后水上運動的照明需求，并實現(xiàn)節(jié)能目標，必須拿出靈活性和適應(yīng)性強的方案。

對此，中國建筑環(huán)境與能源研究院努力攻關(guān)，提出運用大功率LED等辦法完成光環(huán)境改造，在打造賽后場景再利用方面，則通過“水冰轉(zhuǎn)換”可拆卸結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)“水立方”冬夏通用場所轉(zhuǎn)換。

總之，在改造工程中，設(shè)計人員最大限度地利用了原場館和既有設(shè)施，并融入5G、大數(shù)據(jù)等新一代科技，把近期和遠期、現(xiàn)有和新建結(jié)合考慮，體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展理念。

經(jīng)現(xiàn)場測試，“冰立方”的各項照明指標符合比賽和電視轉(zhuǎn)播要求，受到冬奧組委的充分肯定，為其他場館建設(shè)提供了參考，特別是為高級別體育照明項目起到重要指導(dǎo)作用。

賽區(qū)設(shè)施環(huán)保節(jié)能

在倡導(dǎo)低碳生活的今天，“綠色辦奧”激發(fā)了建材產(chǎn)業(yè)的潛能，催生了綠色低碳節(jié)能建筑，讓冬奧會充分體現(xiàn)人與自然和諧共生的環(huán)保理念。

碲化鎘發(fā)電玻璃因為具有弱光性能好、抗衰減等特點，不僅具有建筑材料的特性，還可以發(fā)電，是新型綠色環(huán)保建筑材料。作為光伏和建筑一體化的理想材料，碲化鎘發(fā)電玻璃應(yīng)用于國家速滑館、張家口冬奧會配套設(shè)施改造和赤城奧運走廊建設(shè)，既滿足了發(fā)電需求，又兼具經(jīng)濟性和藝術(shù)性，凸顯了綠色和科技相結(jié)合的創(chuàng)新示范效應(yīng)。

赤城奧運走廊碲化鎘發(fā)電玻璃所發(fā)的電，大大超出了該區(qū)域賽事活動用電需求，剩余部分還可輸送給社會用戶。該項目為未來光伏產(chǎn)品的應(yīng)用模式、應(yīng)用場景和應(yīng)用范圍，都提供了重要典范。

快捷支付引領(lǐng)消費

奧運會是參與性廣和聚集性強的全球盛會，必然帶來巨大的消費效應(yīng)。北京冬奧會推出與日常生活密切相關(guān)的新科技，這就是新穎的數(shù)字付款，將單一支付玩出多種花樣，大大豐富了購物體驗。

早前的里約奧運會，由于天氣炎熱，有人戴著一款用陶瓷制成的“支付戒指”，付款時只要伸出手指靠近POS機，瞬間就能搞定，比刷卡還方便。

針對冬奧會的寒冷環(huán)境，“支付手套”閃亮登場，戴上它在POS機上一比畫，錢就到賬，雙手免受寒風(fēng)侵襲。這類產(chǎn)品還有支付貼紙、支付徽章等，使用時可減少接觸，在疫情期間最讓人放心。

優(yōu)質(zhì)直飲水放心喝

為保證冬奧場館高品質(zhì)用水，張家口啟動了崇禮奧運場館直飲水工程，采用北京理工大學(xué)水環(huán)境科學(xué)研究院研發(fā)的水處理高新技術(shù)，對城區(qū)居民用水進行凈化和優(yōu)化，確保水質(zhì)達到國際直飲水標準，讓人可在各場館隨處喝到放心水。

這項技術(shù)通過新的消毒方式，避免了傳統(tǒng)水處理加氯對人體帶來的影響，同時解決了網(wǎng)管二次污染難題，用純物理方法生成礦泉水標準的優(yōu)質(zhì)飲用水。

先進的水處理技術(shù)不僅確保冬奧會安全用水，還惠及民生。早在2018年，張家口懷來縣已率先實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)直飲水入戶，日供水量3萬噸，惠及人口約20萬。目前，按照原有規(guī)劃，張家口市將全面實現(xiàn)直飲水公共服務(wù)，真正造福民眾，取得科技辦奧的社會效益。

2022年北京冬奧會的主題口號是“一起向未來”，可以想象，未來意味著社會文明、人類進步、經(jīng)濟騰飛，其中最關(guān)鍵的是科技水平空前提高。不難看出，我國在辦奧過程中始終貫穿這一鮮明主題。限于篇幅，我們只是有選擇性地予以介紹，而對此感興趣的同學(xué)，可上網(wǎng)搜索相關(guān)信息，全面了解高新科技在北京冬奧會中的廣泛運用，盡情領(lǐng)略冬奧會這一精彩的亮點。