2月4日，大年初四，恰逢立春，2022年北京冬奧開幕式進入最後的倒數計時。

截至2021年10月，全中國參與過冰雪運動的人數為3.46億人，冰雪運動參與率24.56%，達成了帶動3億人參與冰雪運動的目標，極大加快了冰雪產業的進步。

冰雪運動熱下，新春喜氣中，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。

1.智慧場館，超級大腦

北京冬奧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、環保、節能、低碳、可持續性的綜合體。在這裡，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屋頂、3360塊曲面玻璃打造高工藝曲面幕牆系統（「冰絲帶」名字的由來），還是能直接蒸發製冷的「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、近10萬點實時數據，整合了速滑館的視覺系統、聽覺系統、嗅覺系統、呼吸系統、循環系統、動力系統、運動系統。

這個數位基座如何讓場館有感覺，會呼吸，有記憶，會思考？

整個場館的各類傳感器，實時捕捉室內外溫度、濕度、空氣品質、光照度等場館運行數據。根據氣象參數，進行空氣品質控制和光線控制等；透過數據挖掘和分析，給出場館運行參數。根據不同比賽場景和需求，自動控制座椅送風系統、製冰溫度、場地除濕系統、屋頂電動窗系統、防疫消殺系統等等。據悉，這顆「超級大腦」還能實現毫秒級管控，5萬點數據查詢時間為0.82秒。

基於「超級大腦」，場館可視化維運系統和全域數位孿生系統，讓場館公共安防、設備監控、能源優化、健康環境運行情況直觀可見。周邊城市的資訊也被集成顯示在大螢幕中，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

冰壺有「冰上象棋」之稱。這項起源於16世紀蘇格蘭的運動，於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「策略遊戲」，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，對運動員至關重要。他們要時刻關注冰壺的位置與速度，據此調整策略。為了實現比賽場館真實場景的數位化呈現，此次冬奧採用了「冰壺運動軌跡捕捉」技術。

在冰立方場館內部署的多路高清攝影機，結合視覺AI感知、深度學習、三維建模和空間定位等技術，基於超3500個AI模型，讓這項技術可以在1千平方公尺的大空間範圍內對初速度約6m/s的冰壺進行檢測跟蹤和軌跡捕捉。

冰立方場館內有一個長24米、寬7米，面積達170平方米的大螢幕。冰壺軌跡，透過實時渲染、虛實同步技術被精準還原，投射到大螢幕上，比如運動員擲出冰壺的同時，大螢幕會實時繪出一條曲線。

這個與整個冰場等寬的大螢幕，可以同時展現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佈情況，了解比賽局勢，以及幫助教練員和運動員研究戰術、指導訓練。而觀眾，可以藉此了解冰壺運動的規律和精髓，欣賞之餘關注競技雙方的策略戰術，獲得更多參與感。

3.智慧追蹤拍攝系統，追上時速170公里的選手

高速運動目標追蹤拍攝系統，是登陸冬奧賽場的另一項硬科技。高山滑雪項目以刺激性和挑戰性著稱，運動速度快，迴轉運動多。

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，運動場地地形複雜、天氣環境多變，環境溫度通常會達到零下20度以下，拍攝環境惡劣，對人工操作技術要求頗高。

傳統人工操作，不僅需要在陡峭的雪道上架設數十台專業攝影平台，滑雪賽道也需要人工拍攝駐守。

在前端採集上，冬奧會採用了「高速運動目標追蹤拍攝系統」，攝影機透過智慧控制中台，自動對焦，快速鎖定高速運動目標，自動實時追蹤拍攝，能在5百公尺距離外，進行時速170公里運動目標追蹤拍攝。

4.「百米級、分鐘級」的冬奧氣象預測系統

與夏季奧運不同，冬奧會更加依賴氣象，賽場環境更複雜，對精細度要求更高，氣候要素預報難度更大。影響因素多。比如雪上項目，日照多10分鐘，飄來的一朵雲，都會讓風發生比變化。特例多。不同比賽項目對風、氣溫、能見度、雨雪相態等要素的氣象條件要求不同。可能產生的大風、低溫、低能見度、降雪等複雜的天氣條件，影響賽程安排、比賽成績甚至比賽安全。

比如比賽的山區地形複雜，環境變化大。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9百公尺、坡面長度約3千公尺的賽道，海拔落差每1百公尺，氣象環境就有天壤之別。

充分的氣象預報服務必不可少，但縱觀歷屆冬奧會氣象服務保障，國際上並沒有成熟的、完全適用於北京冬奧的方案。中國的高精度天氣預報「睿圖」模式體系（RMAPS），為冬奧定制研發了「睿圖-睿思」、「睿圖-大渦」等百米級預報技術。不同項目和場地對氣象條件的關注重點不同，冬奧會氣象團隊精細到「一場一策」甚至「一項一策」。

在往屆冬奧期間，客觀氣象預報基本以千米網格為主，時間更新頻率是半小時至1小時。而北京冬奧，空間網格分辨率最高可達67公尺，時間更新頻率最高達到10分鐘。在空間上，每隔1百公尺甚至更短，就有1個預報數據；在時間上，每隔10分鐘，就能更新1組預報。

5.各類智慧機器人上陣

防疫機器人、引導機器人、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。

防疫監督機器人具備多功能，如測量體溫、人臉識別、識別「綠碼」（編按：中國防疫防控的健康碼）、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、自動避開障礙物功能，可適應大流量人群，適應長時長連續工作。

5G送餐機器人和物流機器人，採用5G室內多功能雲端技術，融合3D語義地圖，結合雷射雷達、超音波、攝影機、紅外傳感器等多模態自主導航及避障的智慧行走能力，可以進行自主規劃路徑、自主避開障礙物的智慧送餐服務。

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，透過頭頂上的四向噴頭將液化出來的氣霧噴灑至空氣中，1分鐘消毒面積可達36平方公尺，單台機器人消毒面積最多可覆蓋1千平方公尺以上，續航時間4至5小時。

電力巡檢機器狗，還有「不怕撞牆」的無人機，確保賽時電力保障，實現電力巡檢無人化。

6.超級現場：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，還達到了從現場陣列採集、雲端三維重建、編碼傳輸到終端解碼渲染端到端實時處理。

比如競賽場地，設置了數十台相機組成的相機陣列，可以進行多方位拍攝，再透過VR技術再現空間，讓場外觀眾可以在家觀看比賽。

在終端呈現方面，冬奧場館配有面向移動終端用戶的「超級現場」手機應用服務，透過嵌入多視角、三維聲、VR等技術，提供沉浸式觀賽體驗。

為了更好地呈現冰雪賽事，運動員頭戴的360度攝影機，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、刺激和沈浸感。

現場的觀眾，可以利用「AI+AR」智慧室內定位導航系統提供立體實景導航，以最快速度定位到目的地，VR虛擬導覽系統，也可以讓觀眾自由觀賽視角無死角觀賽。

冬奧會場館還應用了虛擬場館仿真系統（VSS），透過可視化「數位孿生」模型，對賽事場館進行了1:1還原，實現三維場景仿真，工作人員可以在線上進行業務領域流線、區域的規劃和設計，媒體攝影機位的模擬部署等。

據悉，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計和轉播規劃的系統平台。

7.視覺仿真系統

虛擬場館仿真系統其實基平昌冬奧「北京8分鐘」的視覺仿真系統。

隱藏在一面面「冰螢幕」之下的機器人，不僅需要冰螢幕的運動旋轉，更需要與演員、地面投影進行聯動表演，需要精準的機器人導航系統，理解複雜的動作。參演要素多、創意過程複雜、排練關聯複雜度高，現場燈光干擾多。

團隊採用了雷射導航加上慣性導航組合的技術進行精準定位，同時用獨立的無線電技術配合精度和準度，其中用到了兩套視覺系統：「OpenGL表演輔助訓練系統」和「北京8分鍾文藝表演預演系統」，兩者分別充當「眼睛」和「指揮棒」。前者採用了影視虛擬、數位表演與仿真技術，後者則是團隊專門研發的廣場表演預演系統和訓練彩排與數位驗證系統。

兩套系統可以根據導演的創意方案將文藝表演過程全部仿真，以可視化的界面和圖紙、影片等多種形式展現演員的運動軌跡、位置信息、隊形變化、運動速度等，幫助導演把控、決策及完善表演方案。

文藝表演預演系統利用定位系統，加入演員真實排練數據，並融入燈光、音樂、道具、影片、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」，幫助導演把控、決策和完善表演方案。

＊本文獲「雷鋒網」授權轉載，原文：北京冬奧的「科技」底色

責任編輯：李頤欣
核稿編輯：鍾守沂