揭秘東奧會背后的科技

大臉兔

疫情的原因，2020東京奧運(yùn)會被迫推遲一年舉行。為了讓賽事能夠順利進(jìn)行，科技工作者作出了很大的貢獻(xiàn)。科技，不僅能讓體育賽事更加高效、便捷、公平，還盡可能地幫助恢復(fù)奧運(yùn)往日的面貌，為缺少觀眾的冰冷環(huán)境增添些許溫暖。

●機(jī)器人服務(wù)隊(duì)

東京奧運(yùn)會舉辦期間，每天約有幾十萬外國人涌入東京。為了更好地為大家服務(wù)，避免疫情期間人員高頻率接觸、降低感染概率，也為了減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，日本設(shè)立了機(jī)器人服務(wù)隊(duì)，分別提供服務(wù)機(jī)器人、警衛(wèi)機(jī)器人、隨身機(jī)器人等不同類別的機(jī)器人。

這些不同種類的機(jī)器人，有的可以提供不同語言的翻譯、導(dǎo)航或叫車服務(wù)，有的可以干一些重活，例如幫運(yùn)動(dòng)員提行李、收快遞等，警衛(wèi)機(jī)器人則會在會場執(zhí)行巡邏、支援等維護(hù)治安等任務(wù)。

●2D圖像跟蹤技術(shù)

對于鐵人三項(xiàng)、馬拉松和水上馬拉松等流程較長的項(xiàng)目，無論是裁判還是觀眾都希望可以實(shí)時(shí)跟蹤每個(gè)運(yùn)動(dòng)員所處的位置，這就離不開2D圖像跟蹤技術(shù)。除了有GPS定位之外，2D圖像跟蹤技術(shù)還能結(jié)合運(yùn)動(dòng)跟蹤的高級圖像處理技術(shù)，給每位運(yùn)動(dòng)員都設(shè)置一個(gè)標(biāo)簽。在整場比賽中，每個(gè)運(yùn)動(dòng)員會一直使用同一個(gè)標(biāo)簽，以方便裁判和觀眾對其所處的位置、身體狀態(tài)以及行進(jìn)速度和排名進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。

●3D運(yùn)動(dòng)員追蹤技術(shù)

在這次奧運(yùn)會上，英特爾公司專門為田徑比賽提供了AI技術(shù)支持，以幫助觀眾跟蹤比賽進(jìn)程。在比賽的視頻中，可以看到運(yùn)動(dòng)員身后出現(xiàn)一條彩色軌跡，顯示運(yùn)動(dòng)員在賽道上不同位置的速度，該技術(shù)稱為3DAT（3D運(yùn)動(dòng)員追蹤）。

3D運(yùn)動(dòng)員追蹤技術(shù)是裁判確定每一時(shí)刻每位運(yùn)動(dòng)員所在排名最重要的依據(jù)。當(dāng)臨近終點(diǎn)沖刺時(shí)若兩位運(yùn)動(dòng)員的位置極其接近，靠肉眼難以公平公正確認(rèn)，這時(shí)就需要3D運(yùn)動(dòng)員追蹤技術(shù)，通過回放速度跟蹤和場景細(xì)節(jié)來確定每位運(yùn)動(dòng)員的最終排名。這一技術(shù)還能通過場景回放收集有用的訓(xùn)練資料，幫教練和運(yùn)動(dòng)員在觀看后及時(shí)做出戰(zhàn)術(shù)調(diào)整和制訂訓(xùn)練計(jì)劃。

●生物識別技術(shù)

在射箭比賽中，我們的注意力通常只集中在箭命中靶心那一刻的成績說明上，至于運(yùn)動(dòng)員本身有哪些身體變化我們則無法了解。但本屆奧運(yùn)會的射箭比賽，會有4臺放置在離運(yùn)動(dòng)員約12米處的攝像機(jī)聚焦于運(yùn)動(dòng)員面部，并從拍攝的視頻中分析血管收縮產(chǎn)生的皮膚顏色的輕微變化。觀眾能夠通過屏幕上的圖形見證射手在射箭時(shí)所經(jīng)歷的心跳變化和腎上腺素激增等身體反應(yīng)。通過生物識別技術(shù)來獲得運(yùn)動(dòng)員身體機(jī)能的實(shí)時(shí)狀態(tài)，可以幫助我們了解射箭運(yùn)動(dòng)員在參賽時(shí)身體發(fā)生的變化，更可以進(jìn)一步地幫助運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行針對性訓(xùn)練。

●“云觀眾”和“云吶喊”

疫情下的東京奧運(yùn)會，成了歷史上首個(gè)“空場奧運(yùn)會”。體育賽事沒有觀眾的助威，確實(shí)少了很多應(yīng)有的熱情。為此，主辦方想到一個(gè)解決辦法：沒有觀眾，那么我們就自己“制造”觀眾。他們建造了一批“球迷視頻矩陣”，也就是所謂的“云觀眾”：在觀眾席上立起一塊大屏幕，用于顯示觀看比賽的觀眾們的反應(yīng)和表情，讓他們通過屏幕成為比賽的一部分，增強(qiáng)他們的參與感，也盡可能地增強(qiáng)了運(yùn)動(dòng)員們的沉浸體驗(yàn)。

有了“云觀眾”，自然也不能少了“云吶喊”。國際奧委會主席巴赫早就表示，本屆奧運(yùn)會將通過數(shù)字化手段盡可能減小空場比賽對運(yùn)動(dòng)員的影響。利用沉浸式聲效系統(tǒng)、鼓掌聲音系統(tǒng)，在比賽進(jìn)行到關(guān)鍵時(shí)播放觀眾鼓掌聲，為運(yùn)動(dòng)員助威加油。

●貴金屬提煉制成獎(jiǎng)牌

日本從1980年就開始實(shí)行垃圾分類回收，本屆奧運(yùn)會自然離不開環(huán)保主題。據(jù)東京奧組委介紹，日本從2017年4月1日開啟對廢舊手機(jī)家電的收集活動(dòng)，耗時(shí)兩年在全日本收集了約78985噸小家電和621萬部舊手機(jī)，從中提煉得到純金約32公斤、純銀約3500公斤、銅約2200公斤，本屆奧運(yùn)會所有的獎(jiǎng)牌均來自這些回收提煉的金屬。

在科技的幫助下，廢舊電子垃圾得到充分利用，變成制作獎(jiǎng)牌的原料;借助科技的力量，獎(jiǎng)牌上可以輕松做出美麗的浮雕圖案。

●3D+AI跳水訓(xùn)練系統(tǒng)

分秒之間見成績，是跳水比賽的性質(zhì);實(shí)現(xiàn)“一根針”入水的完美一跳，則是跳水隊(duì)的終極目標(biāo)。為了讓訓(xùn)練更科學(xué)有效，中國跳水隊(duì)采用了3D+AI跳水訓(xùn)練系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)會給運(yùn)動(dòng)員的一連串入水動(dòng)作建模，用數(shù)據(jù)標(biāo)注出運(yùn)動(dòng)員做每一個(gè)動(dòng)作時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，比如起跳高度、入水夾角等。有了高科技手段的助力，教練就可以對運(yùn)動(dòng)員的相關(guān)量化指標(biāo)進(jìn)行針對性地指導(dǎo)，運(yùn)動(dòng)員也可以使用這套系統(tǒng)像復(fù)習(xí)功課一樣及時(shí)地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)不足。

●風(fēng)洞技術(shù)助力水上項(xiàng)目

“風(fēng)洞”原本被用來研究飛機(jī)、導(dǎo)彈等會遇到氣流問題的飛行器，現(xiàn)在拿來研究會遇到氣流或水流問題的運(yùn)動(dòng)員也一樣適用。

在體育綜合訓(xùn)練風(fēng)洞中，游泳隊(duì)的張雨霏、楊浚瑄、徐嘉余、劉湘、閆子貝、余依婷等6名頂級選手接受了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)?zāi)M運(yùn)動(dòng)員在游泳過程中所受流場，通過測量運(yùn)動(dòng)員在游泳過程中每一秒的姿態(tài)、呼吸情況，以及在泳池里每一次往返的劃頻、劃幅、劃次、轉(zhuǎn)身時(shí)間等多項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對每個(gè)動(dòng)作的精細(xì)量化評估，為教練團(tuán)隊(duì)確定訓(xùn)練方案、改善運(yùn)動(dòng)員身體流線型、優(yōu)化技術(shù)動(dòng)作等提供科學(xué)依據(jù)。

中國賽艇隊(duì)也通過風(fēng)洞技術(shù)模擬運(yùn)動(dòng)員抓水、驅(qū)動(dòng)、出水、回槳等不同動(dòng)作姿態(tài)的氣動(dòng)力大小，并對4名運(yùn)動(dòng)員不同編隊(duì)組合對氣動(dòng)阻力的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，成功開發(fā)出一套基于氣浮裝置的三維力測量平臺。測力裝置經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和調(diào)試，完全滿足高精度小載荷風(fēng)洞測試項(xiàng)目的要求，為運(yùn)動(dòng)員比賽提供科學(xué)參考。

本屆奧運(yùn)會，中國體育健兒以優(yōu)異的表現(xiàn)收獲了88枚獎(jiǎng)牌。在爭金奪銀的背后，除了運(yùn)動(dòng)員的刻苦訓(xùn)練和教練員的悉心教導(dǎo)，其實(shí)還“隱藏”著很多高科技的訓(xùn)練設(shè)備和手段呢——