冬奥会背后的数字技术

冬奥会背后的数字技术本站　　从场内到场外，从比赛到观赛，北京冬奥会可以说是一场被科技创新成果“武装”的盛会

　　从场内到场外，从比赛到观赛，北京冬奥会可以说是一场被科技创新成果“武装”的盛会。一项项新科技成果得以应用，使冬奥会披上一层酷炫的“科技色彩”。北京冬奥会期间，两地三赛区所有场馆及连接场馆的道路实现5G全覆盖；冬奥气象预测系统实现“百米级、分钟级”精准气象预报；气溶胶新冠病毒监测系统“上岗”，45分钟完成自动化一体检测；京张高铁复兴号列车上架起高铁5G超高清演播室；360度环绕视角的“自由视角技术”云转播实现直播画面“千人千面”的互动体验；核心信息系统实现100%上云……212项技术在北京冬奥会上落地应用，涉及信息工程与软件工程、公共安全、高清视频、5G和新能源等领域，适用智慧、绿色、安全、防疫等60多个细分应用场景，为实现北京冬奥会的“简约、安全、精彩”提供有力支撑。

　　科技巨头英特尔是奥运会的亲密合作伙伴，其首创的3D运动员追踪（3DAT）技术平台，将先进的AI和计算机视觉运动追踪能力从实验室带到了赛场。该技术平台使用4个高度灵活、移动迅速的摄像机捕捉运动员的形态和运动情况，应用由英特尔至强可扩展处理器驱动的算法，从生物力学机制的角度对运动员的动作进行分析，然后从标准视频源中，提取运动员的关键骨骼点信息、身体关键部位的姿态、运动轨迹和位置信息等，应用姿势估计算法和生物力学算法来进行三维重建，生成生物力学数据，并输出运动表现分析。该平台可将数据在20秒内最终交付给广播端口，把运动员的相关信息（比如姓名、国籍、实时速度等）更直观地呈现给观众。

　　该技术平台的信息不仅输出量大，而且准确，裁判员和观众可以依据各种信息来比较不同运动员的表现。以百米田径运动为例，比赛时间只有短短几秒到十几秒，运动员跑出的每一步的细微变化都有可能影响比赛结果。3DAT技术平台提供的视频显示了跑步者身后的彩色轨迹，这个轨迹在比赛的不同点颜色不同，裁判员和观众可以清晰地看到颜色随着运动员跑动距离的变化而各异。

　　在北京冬奥会上，英特尔还通过360度VR技术平台，把沉浸式内容提升到更高的档次——捕捉整个运动场地的三维数据，从任意角度进行直播，定格精彩画面，并实现360度快速回放，为观众创造一个感受体育运动魅力的虚拟世界。VR头盔实现了轻量化、高分辨率显示、低延时和高刷新率，极大地防止眩晕和不适，用户可以较长时间佩戴头盔欣赏VR视频。

　　无论是探索大型体育赛事创新的转播方式，还是丰富观赛体验，或者吸引年轻的网民，英特尔的360度VR技术平台都取得了成功。作为VR视频的细分领域之一，用VR头盔来观看专业赛事已成为一个新的发展方向。它不仅能带来强烈的现场感，让用户如临其境，而且现场多台VR摄像机的部署还可以让用户切换镜头，自由选择不同的视角观赛。在某种程度上，用户享受到的观赛乐趣甚至优于亲临现场的观众。

　　数字孪生场馆模拟仿真系统基于英特尔最新一代高性能处理器的先进计算能力，不仅能够建立虚拟场景、仿真活动全过程，而且提供针对活动流程的三维辅助设计工具集，多方位地为大型活动的组织搭建一套具备时间和空间等度的设计辅助协作平台。该系统一方面将现实世界的物联网等智慧场馆应用的真实信息与其数字孪生虚拟世界完美融合，为赛事管理方和场馆运营方提供虚拟现实的智慧管理手段，节约成本，提升效率，实现科学防范；另一方面可以基于3D数字孪生模型和云渲染技术开发赛道模拟、摄像机位模拟、观众座位观赛视角模拟、场馆内导航等服务，让运动员、转播商、场馆方和观众通过5G网络访问基于3D数字孪生场馆的云服务。

　　受新冠肺炎疫情的影响，运动场馆的管理和运营面临严峻的挑战，线下的活动和场景也受到了制约。北京冬奥会使用的数字孪生场馆模拟仿真系统主要解决三个问题：一是运动员、教练员和裁判员无须来到现场就能挑选自己心仪的房间，类似VR看房；二是帮助负责奥运转播的奥林匹克广播服务公司模拟拍摄角度，选择合适的机位摆放位置；三是协助奥组委工作人员更好地工作，使他们能通过仿真系统随时对场馆内设施提出修改意见，减少实地勘查的时间成本，让体育场馆更加人性化和智能化。

　　开幕式表演是本次冬奥会的重点，也是最直观展现中国科技实力的一个环节。其中令人印象深刻的是全程表演基于地面和垂直的两块巨型LED屏。节目表演时，一群人在屏幕上滑冰，出现了非常漂亮的丝带，且没有因为强烈的踩踏和机械运动出现摩尔纹。这需要在防滑、防眩光、低温等多方位提供技术支持。

　　这块巨大的发光舞台，来自京东方的8K超高清地面显示系统，它的面积达10939平方米，为世界最大。为了完成这一浩大工程，京东方项目团队绘制了3000余份图纸，现场安装的1.8万个显示模块连续装了70车次，现场使用了10万余米的线万米钢结构。

　　此外，冬奥会的火炬台，硬件软件皆来自京东方自主设计。火炬点燃那一刻，巨型雪花屏由中心向四周辐射开来。快速变换、完美同步的显示画面背后，是京东方人工智能物联网技术体系及自主研发的同/异步兼容信发系统，异步集控能在极短时间内将大规模视频内容快速下发，同步集控确保102块双面屏幕实现毫秒级响应。此外，“主路+环路”备份的高冗余控制系统确保了火炬台播控系统的超高可靠性。超55万颗LED灯珠，每一颗灯珠都由驱动芯片的单一信道独立控制；4.8mm的镂空雪花的出光面宽度是目前业内出光面最窄的单像素可控LED显示产品。

　　无论是本次冬奥会各场馆比赛时采用的无人化实时跟拍和转播，还是从奥运村到比赛场地采用的大量无人化设备，包括各种物联网设备，都离不开5G技术提供的基础支撑。

　　本次冬奥会有三个赛区，我国为冬奥会“量身定制”了无人驾驶高铁列车。通过5G链接，在隧道中也能有良好信号。我国科研团队在海拔5000米以上的环境中进行了为期一年的实验，所研发的5G技术可以适应各种极端环境。列车上还具备全球唯一的高清移动演播室，主持人在高速移动中也可以对赛事进行播报。基于5G技术，北京冬奥会采用超高清8K技术对冬奥赛事进行转播。通过在奥运场馆、城市冬奥文化广场、剧院、社区等布设8K显示大屏。让观众体验到流畅的信号和超高清图像，甚至连运动员脸上的细微表情都能看得一清二楚。

　　本次冬奥会基于毫米波的5G多视角赛场直播方案，可将北京张家口国际越野滑雪中心外场运动员的飒爽英姿，通过无人机、头戴摄像机等多角度视频信号，以5G毫米波技术实时传输，充分展现了5G毫米波满足高性能、大带宽、低时延应用需求的强大技术实力。除了高速率、大带宽外，毫米波还能提供高可靠、低时延通讯连接，非常适合用户密集、网络连接状况复杂的运动现场。

　　支撑冬奥会的数字孪生、虚拟数字人、混合显示等技术，同样也是支撑着元宇宙发展的“黑科技”。元宇宙通过在北京冬奥会上的应用，已不再是被网民调侃的“天花乱坠”的概念堆砌，而是来到从概念到应用落地的边缘。

　　谈到元宇宙的落地应用，虚拟人延续了年初的热度，继续在本届冬奥会上崭露头角，展现出了别样的活力，甚至成为了本届北京冬奥会的又一大亮点。冬奥会场内场外的虚拟人随处可见，谷爱凌的数字分身“MeetGu”，新闻播报员“时间小妮”、奥林匹克公益宣传大使“热爱REAI”、冬奥宣推官数字人“冬冬”等等，虚拟人已经服务于冬奥会的各个环节。透过本届冬奥会，我们已经开始看到虚拟人在实际生活中的应用，虚拟人已不再只是一个噱头，本届冬奥会成功为虚拟人过去几年的发展提供了“才艺展示”的平台。“时间小妮”这样的虚拟主持人已经可以达到“以假乱真”的程度，虚拟数字人这一元宇宙核心技术已日趋成熟。

　　冬奥数字藏品在世界范围内大受追捧，国际奥委会官方授权的冰墩墩数字盲盒于2月12日1:00在nWayPlay平台发售，总数为500个。由于IP热度较高而发行数量较少，原价99美元的冰墩墩NFT（非同质化代币）近日已暴涨近千倍。北欧联合北京2022吉祥物冰墩墩的别针系列当前共有13个NFT在售，最低报价已达2000美元，最高报价88888美元。

　　实际上，冰墩墩数字盲盒并不是冬奥数字藏品的首次尝试，早在2021年12月16日，北京冬奥会开幕式倒计时50天起，由中体数科携手国家体育总局冬季运动管理中心打造的4款“冰娃”“雪娃”3D运动形象数字藏品开售即秒磬。除此之外，还有红洞数藏推出的冰壶世界冠军王冰玉、花样滑冰双人滑世界冠军张昊、张丹和越野滑雪世界冠军满丹丹相关的限量数字藏品，也在市场上获得了很好的反响。而阿里巴巴正式发布的“阿里巴巴奥运云徽章数字藏品”包含了短道速滑、花样滑冰等动态样式，每款限量8888份，开售即售罄。

　　冬奥数字藏品的尝试意义重大，是IP进行创新性转化的发展方向，打开了收藏品的新格局，为文化传播和文化输出探索了新的可能性。

　　在北京冬奥组委园区内，试点部署了无人售货车、自助售货机、无人超市等创新应用场景，并推出了支付手套、支付徽章、冬奥支付服装等可穿戴设备。这些试点有效验证了数字人民币系统稳定性、产品易用性。截至2021年12月31日，我国的数字人民币累计开立个人钱包2.61亿个，交易金额875.65亿元。据中国人民银行2月1日消息，人民银行石家庄中心支行成立领导小组、设立指挥部，与人民银行营管部、河北省政府相关部门、各金融机构、人民银行张家口市中心支行形成“三横一纵”一体化共建合力，组织协调推进冬奥会支付服务环境建设。成立冬奥会金融工作专班，制定支付服务改善、数字人民币试点、签约酒店支付服务优化、外币双向兑换等工作方案，健全责任体系，倒排时间表，推进任务落实。在具体措施上，以提升银行网点服务为基础，全面推进设备、设施、厅堂环境、适老化升级改造，深入推进核心区银行网点建设，保障及时接入支付系统。围绕服务冬奥会升级改造张家口地区银行网点53个，冬奥会核心区新建3个临时金融服务区和4家银行网点。

　　北京冬奥会涉及京冀两地三赛区，冬奥“黑科技”背后是更广泛的京张合作。凝聚合力办冬奥，推动两地产业协同发展实现飞跃。科技部会同北京冬奥组委、体育总局等用户部门和北京市、河北省等属地单位，按照“三个共同”的原则（共同凝练科技需求，共同设计研发任务，共同组织项目实施），保障“科技冬奥”重点任务可落地、可实施、能应用。同时，创新项目形成实施机制，比如，对于冬奥场馆类任务，直接由业主单位作为项目承担主体，实现项目研发与工程建设的深度融合。

　　以北京冬奥会筹办为契机，京张两地立足城市功能定位，发挥各自比较优势，积极推动区域间在冰雪产业尤其在冰雪装备制造等冬奥+领域的合作，着力打造互补互促的产业体系。如今，冰雪产业已经成为解决张家口农村劳动力转移和贫困人口就业问题的重要支撑。现在，崇礼每5人中就有1人从事冰雪相关工作，直接或间接从事冰雪产业和旅游达3万多。

　　智慧场馆技术在城市场景落地，可使其运行管理更准确，让城市更具“智慧”。目前，北京已经着手在城市副中心一些大型的公共建筑和枢纽型建筑里推广使用这些新的技术。“智慧崇礼”也在有序推进中。

　　面向冰雪运动，北京及河北将借助冬奥红利推动冰雪运动发展，使“后冬奥”成为中国冰雪运动发展新起点。新型冰雪装备、石墨烯等新型保暖材料，沉浸式、度自由视角等智能交互体验技术，将推动冰雪运动成为消费新时尚，形成中国特色的冰雪运动可持续发展模式。

　　此次冬奥会使用的尖端“云转播”技术、8K高清视频技术、服务型智能机器人等，这些智能技术场景的应用与体验布局未来可期。冬奥科技也将加快绿色低碳技术的推广普及。

　　“科技冬奥”的背后也有新区企业的身影，有“冬奥之门”之称的杏林堡大桥由新区企业林同棪国际工程咨询（中国）有限公司设计。大桥造型宛如飞舞在林间的运动丝带，又如燃烧在冰雪中的火炬之塔，体现“更高、更快、更强”的奥运精神。

　　“冰墩墩”盲盒系列唯一制造商——凯高集团（香港）有限公司，其研发运营基地就在两江新区。近年来，凯高集团以市场为导向，运用数字图像处理、工业模拟、虚拟现实等技术，在资本投入、政策扶持、企业规模和全产业链运维中有着极大的优势。此外，通过前端孵化教育、中端对接北上广资源、后端加强IP产品研发，凯高集团正依托两江新区基地，逐步高效运转全维度全链条运营机制。

　　在新区落户区域总部的奇安信成为“科技冬奥”背后的网络安全保障力量，为保障冬奥会信息网络安全，奇安信总计部署包括防火墙、终端安全管理、Web应用防火墙等各类安全设备近千套，200余名分析人员每天需要处理超10亿条各类网络安全日志，并对其中产生的数千条告警信息进行深入细致研判，在最短时间内实现对安全事件的监测和响应，并基于大数据建模对未来安全趋势进行精准预测。

　　本次冬奥会打造出来自动驾驶综合应用示范标杆——全天候多车型自动驾驶技术开发及首钢园区功能示范项目，是本届冬奥会一张底色亮眼的“技术牌”。公开信息显示，首钢园区有9款共计约100台无人车为民众在冬奥期间的交通需求保驾护航，其中包括：百度和超星未来的Robotaxi在园区内提供载客服务；首钢园与百度联手落地无人驾驶小巴在既定路线上接驳游人；北汽的自动驾驶车队为多人旅游或参观提供服务；九号公司的三轮滑板车可以让人们轻便地到达目的地；美团无人配送车和新石器无人零售车在园区内为大家的餐饮需求随时待命；智行者的蜗小白担负起部分园区内的清洁工作；优必选的智能巡检机器人ATRIS（安巡士）代替安保人员进行巡查，主动识别陌生人员，发现可疑人员便会触发告警功能。

　　随着礼嘉智能网联自动驾驶项目正式开放示范运营，自动驾驶也在新区驶入“寻常百姓家”。两江协同创新区入驻高校院所吉林大学重庆研究院与上海追势科技自动驾驶研究院签订战略合作协议，完成新年“第一签”，双方将围绕自动驾驶领域展开深入合作，共同探索自动驾驶技术在多元化场景的落地应用。新区正走在自动驾驶这一“新赛道”的前沿，冬奥会此次的自动驾驶综合应用试点值得新区借鉴。

　　大型体育赛事、大型博览会等大事件，由于参与人数多、传播速度快、影响地域广，成为推进城市发展轨迹跃迁的突变性因素，可以让城市在短期内发生质变，极大地促进当地社会经济的发展，吸引投资和人才，实现城市功能复兴与竞争力提升。作为城市触媒的发生源，大事件可引发城市发生强烈的连锁反应，并具有一定的延续性。对于一个城市来说，大事件除了可以推动举办地的经济、旅游业、基础设施建设以及房地产市场的快速发展以外，也可以大幅提升举办地的知名度并改善城市形象。

　　两江新区的龙兴足球场作为2023年“亚洲杯”重庆赛区的举办地，一直备受关注。这是两江新区首次承办大型国际赛事，可以充分学习本次冬奥会的成功经验，让此次赛事成为两江新区科技创新成果的展示平台。