2月4日，大年初四，恰逢立春，2022年北京冬奧會開幕式進入最后的倒計時。

2015年7月31日，國際奧委會主席巴赫先生向世界宣布中國獲得2022年冬奧會舉辦權(quán)。

與多年前2008年北京奧運會申奧成功一樣，整個中國再次沸騰。

截至2021年10月，全國居民參與過冰雪運動的人數(shù)為3.46億人，冰雪運動參與率24.56%，實現(xiàn)了帶動三億人參與冰雪運動的目標，極大加快了冰雪產(chǎn)業(yè)的進步。

冰雪運動熱下，在新春的喜氣中，全球矚目的北京冬奧如約而至。

從申辦到籌辦，“科技”成為了北京冬奧會的一大底色，這讓拉滿北京冬奧會期待值的，不僅是比賽本身，更來自比賽背后的科技力量支撐。

1、智慧場館，超級大腦

北京冬奧會唯一新建的冰上項目競賽場館國家速滑館（也稱為 "冰絲帶"），就是綠色、環(huán)保、節(jié)能、低碳、可持續(xù)性的綜合體。在這里，它將見證14塊金牌誕生。

它擁有世界上最大跨度的正交雙向馬鞍形索網(wǎng)屋頂、3360塊曲面玻璃單元打造高工藝曲面幕墻系統(tǒng)（“冰絲帶”名字的由來），還是能直接蒸發(fā)制冷的“綠色”冰上運動場館。

它更是一個擁有超級大腦的智慧場館。接入了36個系統(tǒng)、近10萬點實時數(shù)據(jù)，整合了速滑館的視覺系統(tǒng)、聽覺系統(tǒng)、嗅覺系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、運動系統(tǒng)。

這個數(shù)字基座是如何讓場館有感覺，會呼吸，有記憶，會思考？

整個場館各類傳感器，實時捕捉室內(nèi)外溫度、濕度、空氣質(zhì)量、光照度等場館運行數(shù)據(jù)。

根據(jù)氣象參數(shù)，進行空氣質(zhì)量控制和光線控制等；通過數(shù)據(jù)挖掘和分析，給出場館運行參數(shù)。

根據(jù)不同比賽場景和需求，自動控制座椅送風(fēng)系統(tǒng)、制冰溫度、場地除濕系統(tǒng)、屋頂電動窗系統(tǒng)、防疫消殺系統(tǒng)等等。

據(jù)悉，這顆“超級大腦”還能實現(xiàn)毫秒級管控，5萬點數(shù)據(jù)查詢時間為0.82秒。

基于“超級大腦”，場館可視化運維系統(tǒng)和全域數(shù)字孿生系統(tǒng)，讓場館公共安防、設(shè)備監(jiān)控、能源優(yōu)化、健康環(huán)境運行情況直觀可見。周邊城市信息也被集成顯示在大屏中，幫助研判場館外圍交通情況等城市層面運行情況。

2、“冰壺運動軌跡捕捉”技術(shù)

冰壺有“冰上象棋”之稱。

這項起源于16世紀的蘇格蘭的運動，于1998年在第18屆冬奧會成為正式冬季奧會比賽項目。

作為一種“策略游戲”，雖然沒有激烈的身體對抗，但也是智力、體力的雙重較量，兼具技巧與謀略。

冰壺運動軌跡，對運動員至關(guān)重要。他們要時刻關(guān)注冰壺的位置與速度，據(jù)此調(diào)整策略。

為了實現(xiàn)比賽場館真實場景的數(shù)字化呈現(xiàn)，此次冬奧會，采用了“冰壺運動軌跡捕捉”技術(shù)。

在冰立方場館內(nèi)部署多路高清攝像頭基礎(chǔ)上，結(jié)合視覺AI感知、深度學(xué)習(xí)、三維建模和空間定位等技術(shù)，基于超3500個AI模型，讓這項技術(shù)可以在1000平方米的大空間范圍內(nèi)對初速度約6m/s的冰壺實現(xiàn)檢測跟蹤和軌跡捕捉。

冰立方場館內(nèi)有一個長24米、寬7米，面積達170平方米的大屏。冰壺軌跡，通過實時渲染、虛實同步技術(shù)被精準還原，投射到大屏上，比如運動員擲出冰壺的同時，大屏?xí)崟r繪出一條曲線。

這個與整個冰場等寬的智慧大屏，可以同時展現(xiàn)4個大本營的實時畫面，也能還原運動員捕捉制勝瞬間。

參賽隊伍可以判斷大本營的冰壺分布情況，了解比賽局勢，以及幫助教練員和運動員研究戰(zhàn)術(shù)、指導(dǎo)訓(xùn)練。而觀眾，可以借此了解冰壺運動的規(guī)律和精髓，欣賞之余關(guān)注競技雙方的策略戰(zhàn)術(shù)，獲得更多參與感。

3、智能跟蹤拍攝系統(tǒng)，追上時速170公里的選手

高速運動目標跟蹤拍攝系統(tǒng)，是登陸冬奧賽場的又一項硬科技。

高山滑雪項目以刺激性和挑戰(zhàn)性著稱，運動速度快，回轉(zhuǎn)運動多。

滑雪過程中，高山滑雪速降選手滑行速度在每小時110公里至130公里，甚至能達到170公里/小時的速度。

此外，運動場地地形復(fù)雜、天氣環(huán)境多變，環(huán)境溫度通常會達到零下20度以下，拍攝環(huán)境惡劣，對人工操作技術(shù)要求頗高。

傳統(tǒng)人工操作，不僅需要在陡峭的雪道上架設(shè)數(shù)十臺專業(yè)攝影平臺，滑雪賽道也需要人工拍攝駐守。

在前端采集上，冬奧會采用了“高速運動目標跟蹤拍攝系統(tǒng)”，攝像頭通過智能控制中臺，自動對焦，快速鎖定高速運動目標，自動實時跟蹤拍攝，能在500米距離外，進行時速170公里運動目標跟蹤拍攝。

這項技術(shù)由北京理工大學(xué)開發(fā)，這是冬奧場景中首次實現(xiàn)高速運動目標的無人化全局搜索、自動捕捉與智能跟蹤拍攝。

4、“百米級、分鐘級”的冬奧氣象預(yù)測系統(tǒng)

與夏季奧運會不同，冬奧會更加依賴氣象，賽場環(huán)境更復(fù)雜，對精細度要求更高，氣候要素預(yù)報難度更大。

影響因素多。比如雪上項目，陽光多十分鐘，飄來的一朵云，都會讓風(fēng)發(fā)生比變化。

特例多。不同比賽項目對風(fēng)、氣溫、能見度、雨雪相態(tài)等要素的氣象條件要求不同。

可能產(chǎn)生的大風(fēng)、低溫、低能見度、降雪等復(fù)雜的天氣條件，影響賽程安排、比賽成績甚至比賽安全。

比如比賽的山區(qū)地形復(fù)雜，環(huán)境變化大。不僅“一天變四季”、“十里不同天”，同一時空的不同位置氣候也不同，高山滑雪，垂直落差約900米、坡面長度約3000米的賽道，海拔落差每一百米，氣象環(huán)境就有天壤之別。

充分的氣象預(yù)報服務(wù)必不可少，但縱觀歷屆冬奧會氣象服務(wù)保障，國際上并沒有成熟的、完全適用于北京冬奧會的方案。

中國的高精度天氣預(yù)報“睿圖”模式體系（RMAPS），為冬奧定制研發(fā)了“睿圖-睿思”、“睿圖-大渦”等百米級預(yù)報技術(shù)。

不同項目和場地對氣象條件的關(guān)注重點不同，冬奧會氣象團隊精細到“一場一策”甚至“一項一策”。

在往屆冬奧會期間，客觀氣象預(yù)報基本以千米網(wǎng)格為主，時間更新頻率是半小時至1小時。而北京冬奧會，空間網(wǎng)格分辨率最高可達67米，時間更新頻次最高達到10分鐘。

在空間上，每隔100米甚至更短，就有一個預(yù)報數(shù)據(jù)；在時間上，每隔10分鐘，就能更新一組預(yù)報。

“百米級、分鐘級”，是往屆冬奧會從未實現(xiàn)過的氣象服務(wù)目標。

人工智能預(yù)報技術(shù)也在國際上首次被應(yīng)用于冬奧會氣象服務(wù)。

基于人工智能深加工技術(shù)的0-10天冬奧關(guān)鍵點位‘定時定點定量’預(yù)報，通過對海量的數(shù)值天氣預(yù)報模型預(yù)報數(shù)據(jù)和大量的氣象觀測數(shù)據(jù)進行“再解讀”，從而實現(xiàn)客觀氣象預(yù)報的“再訂正”，提升冬奧氣象預(yù)報的精準度。

5、各類智能機器人上陣

防疫機器人、引導(dǎo)機器人、遞送機器人、物流機器人、炒菜機器人、送餐機器人等各類機器人一一亮相場館。

防疫監(jiān)督智能機器人，具備多功能，如測量體溫、人臉識別、識別綠碼、迎賓接待、講解介紹、物品速遞等。它們還具備自動充電和維護、自動避障功能，可適應(yīng)大流量人群，適應(yīng)長時長連續(xù)工作。

5G送餐機器人和物流機器人，采用5G室內(nèi)多功能云端技術(shù)，融合3D語義地圖，結(jié)合激光雷達、超聲、攝像頭、紅外傳感器等多模態(tài)自主導(dǎo)航及避障的智能行走能力，可以進行自主規(guī)劃路徑、自主避障的智能送餐服務(wù)。

翻譯機器人，不僅進行各國語言翻譯，還能將進行手語、言語翻譯，為聽障人士與外界交流提供了便利。

消毒機器人，通過頭頂上的四向噴頭將液化出來的氣霧噴灑至空氣中，一分鐘消毒面積可達36平方米，單臺機器人消毒面積最多可覆蓋1000平方米以上，續(xù)航時間4-5小時。

電力巡檢機器狗，還有“不怕撞墻”的無人機，確保賽時電力保障，實現(xiàn)電力巡檢無人化。

6、超級現(xiàn)場：三維仿真、VR、自由視角

冬奧場館除了5G信號全覆蓋、8K比賽畫面實時傳輸，還實現(xiàn)了從現(xiàn)場陣列采集、云端三維重建、編碼傳輸?shù)浇K端解碼渲染端到端實時處理。

比如競賽場地，設(shè)置了數(shù)十臺相機組成的相機陣列，可以進行多方位拍攝，再通過VR技術(shù)再現(xiàn)空間，讓場外觀眾可以在家觀看比賽。

在終端呈現(xiàn)方面，冬奧場館配有面向移動終端用戶的“超級現(xiàn)場”手機應(yīng)用服務(wù)，通過嵌入多視角、三維聲、VR等技術(shù)，提供沉浸式觀賽體驗。

為了更好地呈現(xiàn)冰雪賽事，運動員頭戴的360度攝像頭，在高速滑行的雪撬上進行拍攝，把拍攝的畫面保存下來，觀眾可以以第一視角體驗在雪撬上的高速、刺激和沉浸感。

現(xiàn)場的觀眾，可以利用“AI+AR”智能室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)提供立體實景導(dǎo)航，以最快速度定位到目的地，VR虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)，也可以讓觀眾自由觀賽視角無死角觀賽。

冬奧會場館還應(yīng)用了虛擬場館仿真系統(tǒng)（VSS），通過可視化“數(shù)字孿生”模型，對賽事場館進行了1:1還原，實現(xiàn)三維場景仿真，工作人員可以在線上進行業(yè)務(wù)領(lǐng)域流線、區(qū)域的規(guī)劃和設(shè)計，媒體攝像機位的模擬部署等。

據(jù)悉，這是奧運賽歷史上首次使用虛擬場館仿真方式進行運行設(shè)計和轉(zhuǎn)播規(guī)劃的系統(tǒng)平臺。

7、視覺仿真系統(tǒng)

虛擬場館仿真系統(tǒng)其實基于北京8分鐘的視覺仿真系統(tǒng)。

在全世界面前，以科技形式呈現(xiàn)中國繽紛多彩的文化，那場驚艷世界的北京8分鐘，離不開技術(shù)團隊的支持。

隱藏在一面面“冰屏”之下的機器人，不僅需要冰屏的運動旋轉(zhuǎn)，更需要與演員、地面投影進行聯(lián)動表演，需要精準的機器人導(dǎo)航系統(tǒng)，理解復(fù)雜的動作。

參演要素多、創(chuàng)意過程復(fù)雜、排練關(guān)聯(lián)復(fù)雜度高，現(xiàn)場燈光干擾多。

團隊采用了激光導(dǎo)航加上慣性導(dǎo)航組合的技術(shù)進行精準定位，同時用獨立的無線電技術(shù)配合精度和準度，

其中用到了兩套視覺系統(tǒng)：“OpenGL表演輔助訓(xùn)練系統(tǒng)”和“北京8分鐘文藝表演預(yù)演系統(tǒng)”，兩者分別充當“眼睛”和“指揮棒”。

前者采用了影視虛擬和數(shù)字表演與仿真技術(shù)，后者則是團隊專門研發(fā)的廣場表演預(yù)演系統(tǒng)和訓(xùn)練彩排與數(shù)字驗證系統(tǒng)。

兩套系統(tǒng)可以根據(jù)導(dǎo)演的創(chuàng)意方案將文藝表演過程全部仿真，以可視化的界面和圖紙、視頻等多種形式展現(xiàn)演員的運動軌跡、位置信息、隊形變化、運動速度等，幫助導(dǎo)演把控、決策及完善表演方案。

文藝表演預(yù)演系統(tǒng)利用定位系統(tǒng)，加入演員真實排練數(shù)據(jù)，并融入燈光、音樂、道具、視頻、場景等，對演出全要素進行同比例建模，從而用可視化的界面將各種方案的真實效果進行逼真的線上“彩排”，幫助導(dǎo)演把控、決策和完善表演方案。