細節里都是綠色科技

王煜

位于張家口市崇禮區的國家跳臺滑雪中心“雪如意”。

冬奧會不僅是冰雪運動的競技場，更是一場科技進步、綠色低碳技術展示的精彩舞臺。從運動員的成績提升到運動器材的完善，從比賽場館建設到賽事報道轉播，北京冬奧，有你好看。

科技冬奧的上海力量

冬奧會賽場上，中國健兒將奮勇拼搏;賽場下，助力運動員提升競技水平的科技研究同樣在努力前行。

2021年初，張家口崇禮區的國家跳臺滑雪中心“雪如意”，室外氣溫將近零下40攝氏度，一個來自上海的科研團隊頂著大風移動。每到一處捕捉點，他們仔細地檢查設備，演示如何正確架設捕捉運動影像的攝像機。架設的人工智能輔助系統可以實時采集運動員起跳角度、空中姿態、速度、距離等數據，幫助運動員提高訓練水平，助力中國跳臺滑雪備戰北京冬奧會。

這個團隊的負責人劉宇是上海體育學院教授、首批全國高校黃大年式教師團隊運動健康科學教師團隊主要成員、國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項首席科學家。他正好是張家口人，自己也熱愛冰雪運動，在他看來，能參與科技冬奧的工作，這是一種奇妙的緣分。

除了架設在場地的攝像機，劉宇團隊使用的生物力學測試系統還有穿戴在運動員的身上的小型傳感器，它們能采集從助滑、起跳、騰空飛行到落地全過程的速度和位移信息。他表示，依靠自主創新，我們的這些技術處于國際先進水平。

通過技術系統的集成和完善，這些設施可以作為常規的訓練科技輔助手段，架設在訓練場地。即使在沒有科研人員在場的情況下，教練團隊也可以自行操作，及時獲取數據信息。

劉宇團隊在“雪如意”見證“第一跳”、展示科研成果之時，正趕上百年未遇的寒潮，當時崇禮的溫度降至零下40攝氏度，而野外的拆裝設備仍然要繼續，團隊里的有些學生都被凍哭了。人咬牙挺住了，也要想辦法讓機器運轉。最后幾天，他們決定儀器在當天不拆裝，買了一些皮帽皮衣給攝像機罩上，給反饋訓練信息的現場大電視機蓋上棉被，最終讓工作順利開展。

跳臺滑雪是冬奧會上最具觀賞性的項目之一。不過，申辦2022北京冬奧會前，全中國只有71名該項目的注冊運動員。該項運動從武術、田徑等其他項目跨界跨項選才，劉宇團隊的科研成果將對運動員成績的提升，給予相當實用的幫助。

北京冬奧會開幕70天前的2021年11月26日，在奧地利因斯布魯克舉行的2021-2022鋼架雪車世界杯比賽中，中國運動員耿文強獲得男子單人比賽冠軍，實現了中國在這個項目上世界冠軍零的突破。這項成功的背后，同樣有上海體育人的貢獻。

中國鋼架雪車隊夏訓常駐基地就設在上海體育學院。該學校體育教育訓練學院高炳宏教授帶領團隊20余人，從2019年至今，先后參與備戰科技攻關服務，為鋼架雪車國家隊建立了訓練質量監控系統，包括機能狀態、訓練負荷、專項能力、訓練方法、動作技術和心理狀態的監測與調控。同時，團隊還給予運動隊個性化體能訓練、傷病預防與康復、醫療監督與治療、疲勞消除與恢復、營養調節與保障等全方位的技術支持。

團隊里的博士研究生龔敏已在中國鋼架雪車隊工作900多天，是科研醫務團隊的核心人員，負責對重點運動員陸上和冰上推橇動作開展技術分析，以及研究與應用專項體能訓練關鍵技術。團隊研究發現，運動員的小腿三頭肌、臀大肌對他們落地緩沖以及快速蹬伸具有重要作用。研究為教練員與運動員改善推橇技術、提高推橇運動表現提供強大的基礎支撐，有效提升了耿文強、殷正等重點運動員推橇的專項速度。龔敏獲得國家體育總局冬季運動管理中心授予的“2020-2021賽季科醫服務先進個人”稱號，也是全國唯一以學生身份獲此稱號的人員。

高炳宏及其指導的運動人體科學專業方向的博士研究生朱歡組成鋼架雪車的身體機能監控與恢復團隊，通過心率、血乳酸、肌氧飽和度等指標對運動員訓練強度進行監控，并在訓練結束后為運動員制定微高壓氧、超低溫冷療、下肢負壓、推拿按摩和營養結合的疲勞消除計劃，為運動員體能的快速恢復提供保障。

在有冬季項目的“田徑”之稱的基礎大項越野滑雪項目，上海體育學院教授黎涌明擔任國家集訓隊科研總監。

他和團隊成員對運動員每節訓練課的運動學、生理學和心理學負荷進行量化分析，支撐教練員更好地制定和實施訓練計劃。這些運動員中，有人四年前甚至還從未見過雪。黎涌明團隊保障運動員在三到四年的時間內，安全有效地完成國外運動員十年以上的積累，幫助運動員不斷挑戰個人極限，力爭在該項目上取得歷史性突破。

上海市體育局備戰辦冬季項目組組長蘇清明日前透露：上海體育學院是國內唯一獲得國家體育總局授予的“中國冰雪科技聯合攻關單位”稱號的體育類高校。學校共承擔17項“科技冬奧”項目和課題，各項目團隊積極對接我國多支冬季項目國家隊和訓練基地，開展相關科技攻關研究與科技支撐服務，已在跳臺滑雪、高山滑雪、單板滑雪U型場地技巧、自由式滑雪空中技巧、速滑、花滑等項目的訓練監控、體能訓練、損傷康復、護具裝備研發等方面取得了階段性成果。

上海體育學院劉宇團隊在張家口崇禮區工作現場的合影。

此外，上海市經信委選拔8名技術人員參與2022年北京冬奧會無線電安全保障組工作。首批4人已赴冬奧會場館進行駐點保障;3人為預備人員，根據任務需要適時充實到保障一線;同時還配備一名后方技術總負責人，提供技術支持、每日技術保障情況的匯總、分析和報告。

改造后，五棵松體育中心可實現6小時的“冰籃轉換”：當天舉辦籃球比賽后就能完成轉換，第二天搖身一變就能成為承辦冰球、短道速滑、花樣滑冰三項賽事的通用型場館，這在國內尚屬首次。

綠色科技滿冬奧

科技冬奧，也是綠色冬奧。科技、綠色、低碳、節能理念貫穿于北京冬奧會場館的設計、規劃、建設全過程。

北京冬奧會最大限度利用2008年北京奧運會的場館及其他設施，因地制宜，采用新技術和可重復利用材料進行改造升級，實現了冬季項目與夏季項目“雙輪驅動”。

例如，北京五棵松體育中心是2008年北京奧運會的籃球比賽場館，本屆冬奧會將承擔舉辦冰球比賽的任務。2020年4月，對其歷時8個月的改造啟動。改造后，五棵松體育中心可實現6小時的“冰籃轉換”：當天舉辦籃球比賽后就能完成轉換，第二天搖身一變就能成為承辦冰球、短道速滑、花樣滑冰三項賽事的通用型場館，這在國內尚屬首次。

在進行冰場可轉換結構施工的“水立方”。

“國家速滑館數字孿生操作系統”大屏幕。

再如，由“水立方”改造而成的“冰立方”，同樣具有兩用性。如今的“冰立方”不僅是世界唯一水上項目和冰上項目均可運行的雙奧場館，也是世界上首個在泳池上架設冰壺賽道的奧運場館。

國家速滑館“冰絲帶”具備智能化的運動管理、觀眾觀賽管理和場館管理系統，就像給場館配備了一顆“智能大腦”。例如，人們可以通過智慧管理使得館內氣溫分為三層：冰面一個溫度，確保冰面標準穩定;運動員比賽空間一個溫度，保證運動員體溫體感，有利于創造最佳運動成績;觀眾席一個溫度，可以達到16攝氏度，為觀眾營造舒適的觀賽環境。

科技冬奧帶來綠色低碳。國家速滑館的建設運用了數字孿生和智能化集成管理平臺，節省主體結構工期兩個月、鋼材近3000噸。國家冬季運動訓練中心建成環境精準控制平臺，形成場館“能源總管家”，日能耗降低10%以上。

國家雪車雪橇中心結合賽道形狀、自然地形和“人工地形”、遮陽屋頂，研發并實施了地形氣象保護系統，可有效避免陽光對賽道的直射，降低場館運行過程中的能源消耗。

首都體育館的冰面采用了二氧化碳制冰方式，這項技術是目前世界上最先進、最環保的制冰技術，冰面溫差可控制在0.5攝氏度以內，熱能回收率高，比傳統方式效能提升30%。場館還可對制冷過程中產生的余熱進行回收利用，每年可以節省100多萬度電，極大地提升了場館的綠色屬性，碳排放趨近于零。

圍繞“綠色出行”，北京冬奧會開展制、儲、運、加氫全供應鏈關鍵技術研發，氫能發動機已裝配在公交、物流等不同車型。同時，北京冬奧會還搭建了“交通資源管理系統”，實現賽時交通服務車輛的實時監控、車輛調度、數據分析，加快交通疏導速度，及時推送服務班車班次信息，提高交通服務的精準度和運輸效率，實現節能減耗。

北京冬奧會的延慶賽區是一個100%使用風電、太陽能電力的綠色清潔能源賽區，是一個水資源全部實現自我收集處理再利用的“海綿賽區”。

位于北京延慶的國家雪車雪橇中心吸收民間“干欄式”建筑特點。

事實上，北京因冬奧會于2020年就進入了“綠電元年”。國家新建張北±500kV柔性直流電網工程，將張北地區豐富的綠色清潔電能引入北京，不僅滿足冬奧場館的照明、運行和交通等用電需求，還可每年向北京等地輸送清潔電量約225億度，大幅提升了北京地區清潔能源的消費比重。北京冬奧會將成為奧運史上首次全部使用綠色清潔電力的奧運會，賽事期間所有場館均實現100%綠電供應。

北京冬奧會在場館和設施建設過程中，還實施動植物、水體、大氣、土壤等生態環保措施，對戶外場館和周邊區域開展生態恢復，降低對賽區周邊生態系統的干擾。例如，延慶賽區建設國家高山滑雪中心時吸收民間“干欄式”建筑特點，將鋼結構以點狀支撐方式在山體建設架空平臺，體現出“環境弱介入”的特點。國家跳臺滑雪中心采用“局部山體切削面的生態再造格賓支護體系”，對切削后的碎石和土壤進行篩選，組合填充到格賓網箱中形成支護體系，再種植合適的植被，實現生態恢復目標。

在大型場館之外，即使是小小的北京冬奧會火炬“飛揚”，也有很高的科技含量。火炬的外殼采用了碳纖維材料，手感非常輕。碳纖維的質量只有鋼的1/4左右，但是強度是鋼的7-9倍。用碳纖維與樹脂形成的復合材料來做奧運火炬，堪稱世界首創。在輕便與堅固之外，冬季火炬傳遞的時候天氣很冷，傳統金屬材料手感不太好，復合材料可以很好地解決這個問題。

“飛揚”采用氫作燃料，除了具有環保的特點，還因為氫燃料的特性保證了火炬能在極寒天氣的傳遞活動中使用。但氫作燃料，燃燒溫度就會高于800攝氏度，一般的樹脂材料難以勝任。“飛揚”火炬外殼的研制，花了整整三個月時間，攻克了多項技術難題。

由于疫情防控的原因，全球大多數觀眾都要通過視頻對北京冬奧會“云觀賽”，屆時將有70多項科技成果應用在賽事報道、賽事轉播、現場導覽等場景中，讓觀眾能獲得優質的觀賽體驗。

北京冬奧會即將投用的手語播報數字人專門為聽障人群設計，可提供全流程智能化的數字人手語生成服務，方便聽障人士收看賽事專題報道。冬奧會場館將應用基于三維空間重建技術的虛擬導覽系統，包括冬奧場館VR云上體驗平臺和抵離VR導覽服務平臺，實現場景展示、設施說明、活動推廣、線上VR自助導覽服務等功能。

2021年12月31日，全國首個面向廣大觀眾提供8K服務的電視頻道——北京廣播電視臺冬奧紀實8K超高清試驗頻道開播。8K超高清是廣電領域的最新技術，畫面分辨率為7680×4320，是4K的4倍、高清的16倍，可使電視畫面色彩更絢麗寬廣、細節呈現更唯美細膩。

視覺效果提升的同時，8K頻道播出的音頻也升級到5.1的多聲道環繞立體聲，賽事實況將更加真實震撼、更具現場沉浸感。

移動設備同樣能欣賞8K超高清格式冬奧比賽的精彩瞬間。北京廣播電視臺全新研發的8K視頻移動端App有望于2022年1月上線。App與8K頻道同步，觀眾在5G網絡環境下就可流暢觀看冬奧賽事直播，而最大亮點是視頻在播放過程中可以放大，不錯過每一個動人細節。