科技冬奧

勒川

“我們都擁有愛(ài)，來(lái)把所有門(mén)全都敞開(kāi)……”

第24屆冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)（The?XXIV?Olympic?Winter?Games），即2022年北京冬季奧運(yùn)會(huì)即將于2月4日開(kāi)幕，冬奧會(huì)口號(hào)推廣歌曲《一起向未來(lái)》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(huì)將再次來(lái)到北京，北京也成為世界上唯一一個(gè)既舉辦過(guò)夏奧會(huì)又即將舉辦冬奧會(huì)的“雙奧城市”。

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

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

大幕將開(kāi)，一場(chǎng)閃耀科技創(chuàng)新魅力的盛會(huì)正款款向我們走來(lái)。從場(chǎng)內(nèi)到場(chǎng)外，從比賽到觀賽，北京冬奧會(huì)可以說(shuō)是一場(chǎng)被科技創(chuàng)新成果“武裝”的盛會(huì)：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(jí)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(guò)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(huì)，科技先行

科技冬奧——這是2022年北京冬季奧運(yùn)會(huì)冬殘奧會(huì)提出的愿景。科技冬奧的目標(biāo)，是通過(guò)冬奧籌辦，為世界探尋更好的未來(lái)城市生活解決方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)人友好、對(duì)環(huán)境友好、對(duì)產(chǎn)業(yè)友好、對(duì)社群友好的人類(lèi)城市生活永續(xù)目標(biāo)。科技冬奧的理念，則是：冬奧，智能新時(shí)代。

科技部社會(huì)發(fā)展科技司司長(zhǎng)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(guó)家體育總局等地方和部門(mén)研究制定了《科技冬奧（2022）行動(dòng)計(jì)劃》，圍繞“零排供能、綠色出行、5G共享、智慧觀賽、運(yùn)動(dòng)科技、清潔環(huán)境、安全辦賽、國(guó)際合作”等8個(gè)方面開(kāi)展工作，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中設(shè)立“科技冬奧”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)，在科學(xué)辦賽、運(yùn)動(dòng)科技、智慧觀賽、安全保障、綠色智慧綜合示范5個(gè)方面部署任務(wù)，先后部署安排了80個(gè)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(chǎng)館和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、賽事組織、賽會(huì)服務(wù)、場(chǎng)館運(yùn)行、觀賽體驗(yàn)、疫情防控等等，冬奧會(huì)及冬殘奧會(huì)的方方面面都體現(xiàn)著科技辦奧理念。

一是場(chǎng)館更智能。冬奧會(huì)在北京市區(qū)唯一新建的場(chǎng)館國(guó)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?jī)H為傳統(tǒng)屋面四分之一。被稱(chēng)為“雪游龍”的國(guó)家雪車(chē)雪橇中心采用“毫米級(jí)”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(guó)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，20天內(nèi)完成“水—冰”場(chǎng)地轉(zhuǎn)換;首鋼滑雪大跳臺(tái)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(niǎo)巢建設(shè)成為數(shù)字、低碳、智能體育場(chǎng)館;備受關(guān)注的5G信號(hào)覆蓋了所有場(chǎng)館和連接場(chǎng)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(hào)覆蓋。同時(shí)，5G信號(hào)還為超高清視頻、各項(xiàng)智能服務(wù)等新的應(yīng)用場(chǎng)景提供必要的網(wǎng)絡(luò)連接;氣象預(yù)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)“百米級(jí)、分鐘級(jí)”精準(zhǔn)氣象預(yù)報(bào)……這些新技術(shù)在北京冬奧會(huì)上的應(yīng)用，為北京冬奧會(huì)的成功舉辦增添了無(wú)盡動(dòng)力，

二是辦賽更綠色。綠色辦賽，是本屆冬奧會(huì)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(huì)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(yáng)能等生產(chǎn)的綠電輸入北京，賽事期間北京冬奧會(huì)所有場(chǎng)館將實(shí)現(xiàn)100%綠電供應(yīng);國(guó)家速滑館、五棵松體育中心等冬奧場(chǎng)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?xún)?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(huì)，也是奧運(yùn)史上的首次，同時(shí)利用冷熱聯(lián)供一體化設(shè)計(jì)對(duì)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(chē)在張家口賽區(qū)進(jìn)行了測(cè)試，賽時(shí)將在延慶、張家口投入700余輛氫燃料大巴車(chē)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(chē)，替代柴油發(fā)電車(chē)，已在國(guó)家速滑館、國(guó)家高山滑雪中心測(cè)試備用;北京冬奧會(huì)境內(nèi)接力火炬將全部應(yīng)用氫燃料;以玉米、薯類(lèi)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(huì)提供相關(guān)服務(wù)……

國(guó)家跳臺(tái)滑雪中心

“可持續(xù)發(fā)展”是北京申辦2022年冬奧會(huì)提出的三大理念之一，通過(guò)科技創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)綠色、智慧場(chǎng)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(guó)家速滑館“冰絲帶”建成了全球首個(gè)超大冰面采用二氧化碳跨臨界直冷制冰的冬奧速滑場(chǎng)館，碳排放趨近于零，成為低碳綠色運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館建設(shè)的樣板工程。

在既有場(chǎng)館改造中，科技創(chuàng)新有力支撐了鳥(niǎo)巢智能化和水立方冰水轉(zhuǎn)換等場(chǎng)館改造。自主研發(fā)的水立方“冬夏場(chǎng)景轉(zhuǎn)換”關(guān)鍵技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)冰面毫米級(jí)高精度測(cè)量，支撐國(guó)家游泳中心創(chuàng)造性建成世界首個(gè)智能化、快速拆裝的水冰轉(zhuǎn)換場(chǎng)地。成功保留兩屆奧運(yùn)遺產(chǎn)，有效破解了世界上大型場(chǎng)館長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)難題。為破解室外觀賽氣候寒冷的問(wèn)題，研發(fā)場(chǎng)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(chǎng)、物品環(huán)境消毒、環(huán)境中病原體檢測(cè)、人員體溫監(jiān)測(cè)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(duì)北京冬奧疫情防控的支撐作用。

在檢測(cè)方面，有研究團(tuán)隊(duì)在致力于研發(fā)快速檢測(cè)方法，也在測(cè)試賽中測(cè)試應(yīng)用氣溶膠檢測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)病毒，及時(shí)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(guò)濾材料消毒、紫外線(xiàn)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(lái)已來(lái)

《黑客帝國(guó)》中的“子彈時(shí)間”令人印象深刻，而在即將到來(lái)的北京冬奧會(huì)上，觀眾們能在比賽中見(jiàn)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(huì)不可缺少的技術(shù)手段——電視轉(zhuǎn)播，在北京冬奧會(huì)上，也實(shí)現(xiàn)了新的模式：由于有了5G信號(hào)覆蓋，云轉(zhuǎn)播技術(shù)已廣泛運(yùn)用到已經(jīng)進(jìn)行的測(cè)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(chǎng)坡面障礙技巧等項(xiàng)目上提供制作子彈時(shí)間;可直接將前端設(shè)備采集的視頻信號(hào)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)的“云轉(zhuǎn)播5G背包”也將得到應(yīng)用;在混合采訪(fǎng)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(fǎng)。另外，新聞發(fā)布會(huì)視頻服務(wù)系統(tǒng)（InfoAV）、8K高清轉(zhuǎn)播、場(chǎng)館三維仿真、視頻會(huì)議的遠(yuǎn)程同聲傳譯功能、智能會(huì)議翻譯系統(tǒng)、自由視角、場(chǎng)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(huì)上。

在本屆冬奧會(huì)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(huà)面停止，觀賞運(yùn)動(dòng)員的任一動(dòng)作。同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)也將應(yīng)用于裁判判決，及運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練糾正。

由于冬季運(yùn)動(dòng)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(guò)科學(xué)的材料選擇和穿搭組合來(lái)達(dá)到一種平衡，最大程度滿(mǎn)足所有場(chǎng)景下的需求。制服填充絮料選擇擁有國(guó)內(nèi)專(zhuān)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(duì)性改良，滿(mǎn)足寒冷環(huán)境的保暖需求。同時(shí)，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(zhuān)項(xiàng)之一“冬奧會(huì)智慧醫(yī)療保障關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目，針對(duì)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(gè)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(dòng)員在訓(xùn)練中，沒(méi)有疲勞的訓(xùn)練是無(wú)效的，而長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷訓(xùn)練帶來(lái)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(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所房國(guó)梁介紹：“我們研發(fā)的冬季項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員疲勞快速消除系統(tǒng)，外形猶如一個(gè)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(dòng)員縮短恢復(fù)時(shí)間，提高疲勞恢復(fù)效果，提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。”

除了這些“黑科技”外，冬奧手語(yǔ)播報(bào)數(shù)字人“悟道”也將在冬奧會(huì)亮相。該數(shù)字人由清華大學(xué)教授、智源研究院副院長(zhǎng)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(yǔ)言處理技術(shù)等，提供智能化的數(shù)字人手語(yǔ)生成服務(wù)。冬奧手語(yǔ)數(shù)字人實(shí)現(xiàn)了“悟道2.0”的首次實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用。這款基于智源“悟道”大模型的冬奧手語(yǔ)播報(bào)數(shù)字人，將在北京冬奧會(huì)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(yǔ)生成服務(wù)，以方便聽(tīng)障人士也能收看賽事專(zhuān)題報(bào)道，提升他們的社會(huì)參與度和幸福感。這是“悟道”智能大模型在冬奧新場(chǎng)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(yǔ)主播，不僅可以報(bào)道新聞，還可以進(jìn)行賽事手語(yǔ)直播。這將給聽(tīng)障人士帶來(lái)福音，使他們可以酣暢地感受冬奧賽事的精彩。AI主播是語(yǔ)音識(shí)別和自然語(yǔ)音理解等技術(shù)驅(qū)動(dòng)的手語(yǔ)翻譯引擎及自然動(dòng)作引擎，具備手語(yǔ)表達(dá)及手語(yǔ)呈現(xiàn)效果的能力，可提供專(zhuān)業(yè)精確的手語(yǔ)解說(shuō)。冬奧賽事的“速度”與“激情”，她將娓娓道來(lái)。

可穿戴式智能體溫計(jì)助力精準(zhǔn)疫情防控。在“簡(jiǎn)約、安全、精彩”的辦賽要求下，賽場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)館醫(yī)療和防疫副主任尹金淑介紹，需要測(cè)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(cè)者的體溫?cái)?shù)據(jù)變化就會(huì)在手機(jī)頁(yè)面清晰展現(xiàn)，并可自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)上報(bào)后臺(tái)。

作為全球最小、測(cè)溫最精準(zhǔn)的可穿戴式連續(xù)智能測(cè)溫設(shè)備，“腋下創(chuàng)可貼”的測(cè)溫芯片只有米粒大小，但測(cè)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(mǎn)足冬奧會(huì)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(huì)冬殘奧會(huì)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(huì)的場(chǎng)館內(nèi)可以提供多方面智能化無(wú)接觸服務(wù)。如水立方的消毒機(jī)器人，續(xù)航持久、自動(dòng)避障、自行充電，通過(guò)AI大數(shù)據(jù)構(gòu)建的智能化消毒系統(tǒng)將場(chǎng)館消毒做到可視化、數(shù)據(jù)化、可追蹤溯源化，可滿(mǎn)足對(duì)場(chǎng)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。