冬奥会上的科技与艺术之美

科技与艺术支撑冬奥会浪漫之美

车网中国 编辑 心平

第二十四届冬季奥林匹克运动会在北京隆重开幕 习近平出席开幕式并宣布本届冬奥会开幕。
筑梦冰雪，同向未来。2022年2月4日晚，举世瞩目的北京第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在国家体育场隆重举行。国家主席习近平出席开幕式并宣布本届冬奥会开幕。中华文明与奥林匹克运动再度携手，奏响全人类团结、和平、友谊的华美乐章。
夜幕下的国家体育场华灯璀璨、美轮美奂，这座以鸟巢造型闻名于世的建筑，即将创造历史，成为世界上首座举办过冬奥会和夏奥会“双奥”开幕式的体育场馆。

2月4日，恰逢中国农历二十四节气中的第一个节气“立春”。20时整，开幕式倒计时表演在中国传统历法的时光轮转中开篇，大屏幕上依次闪现二十四节气，全场观众随着数字变换齐声呼喊：10、9、8、7、6、5、4、3、2、1……在一片欢呼声中，体育场中央地屏上，一轮明月升起，翩翩彩蝶飞舞，蒲公英的种子飞向空中，绚丽的焰火点亮鸟巢上空，绽放出“立春”的中英文造型，在冬日传递着春的消息。
2月4日晚8时许，北京2022年冬奥会开幕式正式开始。如同北京2008年奥运会一样，冬奥会开幕式再次震惊了世人。

一座巨型冰立方从冰雪天地中形成，呈现出往届23届冬奥举办城市历史，随着24道“激光刻刀”的雕琢，闪回其上，最终定格为“2022中国北京”。6名冰球运动员“滑”入场内，做出挥杆击球动作，带动“激光刻刀”的激烈雕琢，最终将冰立方塑造成为晶莹剔透的冰雪五环。
冰立方、五环，梦精彩绝伦的开幕式背后是中国航天科技集团有限公司作出卓越贡献。
航天科技集团是冬奥会开幕式的重要保障单位，共承担了地面舞台（含旗杆设备）、威亚、火炬、冰立方（含五环）、指挥监控、通信系统、地面显示系统、冰瀑、指挥中心、央视视频播放及VR、视频渲染机房等11个大项目。
“我负责精彩，航天负责成功。”冬奥会开幕式总导演张艺谋曾多次对航天团队说。

冰立方，长宽高分别是22米、7米和10米，重量达400吨，升降重量达180吨，升降载荷超过一般剧院大型升降台的8倍，是整个开闭幕式最大功率的驱动设备。
冰立方升起来之前，它“藏”在一个巨大的地仓里，地仓长度是84米，宽42米，深度是10米。为此，航天科技集团一院15所采用了多级的折叠结构，使冰立方升降的最大速度可达每秒0.28米，完成整个升起过程，最短耗时43秒，运行误差只有正负1毫米。 冰立方升起来后，奥运五环慢慢呈现。五环吊装是难点，有严格的重量限制。因此，它虽然体量很大，但厚度其实很薄。一院15所项目团队做了多次仿真和现场试验，最终完成了五环的完美亮相。

“飞扬”火炬，点亮冰雪夜空 由六院11所（京）和101所研制的主火炬燃烧系统是主火炬的核心组成部分，团队根据组委会要求，针对火焰颜色可视化需求，在氢气火焰区中以特殊方式植入微量显色剂配方，以安全、环保的方式实现氢气火焰的可视性；采用线性多点式耦合燃气分配技术，实现火焰“飞扬”飘逸的造型；在“雪花”异形屏方面，采用彩LED直显屏方案，出光面根据舞美造型随型设计兼顾美观镂空，实现灯光图案的多彩变化。最终，主火炬在外观优美灵动的基础上，实现了手感舒适度、功能完整性的平衡。

作为北京冬奥会和冬残奥会开闭幕式总导演，张艺谋在鸟巢呈现的冬奥会开幕式再次让人眼前一亮。整个开幕式就是一个关于雪花的故事，晶莹的雪花贯穿始终，雪花与表演者之间配合默契，仿佛拥有灵魂。这是怎么做到的？ 首先，作为开幕式场地的“鸟巢”，已经经过了全面的智能化改造，整个地面都铺设了一块LED地屏。这是目前世界上最大的地屏，面积达到了10552平米，包含超过4万块LED模块，从而可以呈现出完美的现场画面。

超大面积的LED屏幕只是基础，真正让屏幕呈现出实时动态雪花效果的，是后端的人工智能系统。节目中，小演员举着和平鸽进场时，走到哪里雪花就跟到哪里，如影随形；运动员划着雪橇入场时，雪花们还知道自动分开，给运动员让出表演空间。为了实现这种效果，英特尔联合第三方技术团队基于3DAT技术（3D运动员追踪技术）开发了“基于人工智能技术的演出实时特效系统”。 首先，通过覆盖全场的4台摄像机实时拍摄场地中演员的位置和动作。之后，将视频信号传送到边缘计算系统中进行三维信号重建及渲染；最后，将即时生成的雪花动效呈现在LED大屏上。从单个环节或者工作流程来说，整个技术方案其实并不复杂。但关键的是，要确保整个动效与现场演员互动的实时性与流畅性，需要强大的算力以及高效的算法来支撑。
为了实现精准捕捉，英特尔与第三方技术团队依靠先进的AI算法，专门设计开发了多个人体检测AI模型，可以稳定精准识别场中上百名演员。从而在只使用4台摄像机的情况下，就实现了覆盖全场的信息采集和真实位置标定。 为了确保实时性，摄像机与计算系统之间使用光纤进行数据传输，基于英特尔第三代至强可扩展处理器的边缘计算系统被直接设置在了国家体育场。“基于人工智能技术的演出实时特效系统”是通过英特尔OpenVINO视觉工具套件开发的，英特尔第三代至强可扩展处理器支持Intel DL Boost技术（深度学习加速技术），可以提供强大的算力实现精准、流畅、实时的视频数据读取和处理，从图像采集、识别到检测和处理，只需要不到几十毫秒的时间。
科技成为了艺术的重要组成部分，正如张艺谋所说：“创新技术帮我们实现了创意，它让艺术发挥更大魅力。”
“技术装置运行一气呵成，平稳流畅，超出了导演团队的预期与想象。”这是张艺谋对承担开幕式11个大项目的航天科技集团的评价。 英特尔联手合作伙伴打造的VSS数字孪生场馆模拟仿真系统服务2022年北京冬奥会。 VSS系统给出了开创性的解决方案，它的应用标志着奥运办赛历史上首次突破空间限制进行赛事筹备，也让多方远程协作进行奥运赛事筹备规划与运行设计的理念成为了现实。

北京冬奥会中的“黑科技“
仅用11个月的时间就自主研发出的首台及新一代信息技术于一身的酷似“变形金刚“的雪蜡车，还是用科技力量助力疫情防控，在“冰立方“里光荣上岗的消毒机器人。
近日，北京冬奥组委为世界各地涉奥人员，提供的安全严谨的防疫环境得到了一致好评，除了基本的检测和防疫规则外，一些小细节也足以彰显北京冬奥组委对于防疫工作的重视。
北京冬奥会的防疫措施有多严格，不戴口罩小机器人都看不下去，除了基本的检测和防疫规则外，一些小细节也足以彰显北京冬奥组委对于防疫工作的重视。
加拿大广播公司体育频道，22日发布的一则视频显示，一台机器人在工作时，发现和他打招呼的外国人没有戴口罩，于是它立刻停下脚步，发出了“佩戴医用口罩“的提醒，后者还没惊讶完，机器人已经转身离开了。这一小插曲，只是北京冬奥会严格防疫工作的冰山一角，事实上从抵达中国到进入闭环，层层严谨的措施早已给全世界留下了深刻的印象。涉奥人员只能在被称为闭环的区域内活动，被指定为闭环区域的，只有体育场，媒体报道处，以及指定的酒店和车辆，相关建筑物，则被铁栅栏围了起来。
此前就有日本的媒体记者表示，北京东奥的防疫泡泡才是真正的泡泡。采用防疫泡泡的东京奥运会，即使是海外入境者，经过一定的隔离期后也可以自由外出，东京奥运会上的防疫措施，因此被批评为有洞的泡沫，但北京奥运会的泡沫与其说是泡沫，不如说是看不见的墙。
与此同时与防疫政策打配合的，除了志愿者工作人员外，还有无处不在的智能设备。 和加拿大媒体一样，美国哥伦比亚广播公司在30日，也分享了一则视频。在北京冬奥会官方酒店中，机器人代替服务员配送食物。而在东奥会媒体中心，机器人更是既当厨子又当服务员，百分百做到了无接触。
据新华社报道，超过10种类型的智能设备将在3700平方米的餐厅中为来自200多个国家和地区的媒体工作人员服务。客人在柜台下单后，旁边的档口内的机械装置就会自动加热面包，现煎肉饼并搭配生菜酱汁，最后叠放好的汉堡被机械装置用纸包好，出餐。
据了解，该机器一次备料可以连续制作300份，能轻松应对用餐高峰需求。汉堡必须搭配薯条，这机械臂似乎在打地鼠从容管理着炸薯条的火候。想吃米饭没问题，这里的智能煲仔饭机，由存储冷库烹饪等模块共同组成，开盖、加油、添料等操作环节自动完成，确保每一位顾客都能享受到带有金黄色锅巴的正宗煲仔饭。 此外餐厅内还配有可以自己大炒、特炒、爆炒的智能炒锅，制作干炒牛河，胡辣鸡块，蒜蓉西兰花，土豆丝，饺子，馄饨都不在话下，想用美食之余还可以再来杯喝的，因为这里有“左右逢源“，“翩迁起舞“的智能调酒机，把调酒所需原料放进容器里，宛若调酒师一样进行充分摇晃后，倒进玻璃杯里。
更绝的还是上菜环节，在餐厅中餐区抬头可见的透明玻璃轨道上，云轨小车自由穿梭，食客只需要按照下单小票上显示的号码找到座位，做好的菜品便会通过空中轨道和下菜机智能传送到座位上，做到真真正正的从天而降。 这波美食“从天而降“的操作也引发了外媒的围观。路透社快看虽说面条是中国的一道相当常见的菜品，但从天而降的面条却不多见，这正是北京2022年冬奥会主媒体中心餐厅的上菜方式。一些已经体验过的记者朋友对此赞不绝口。这些自动化系统，真的让人震惊。
回到酒店，大堂便有来回喷洒消毒液的空气消毒机器人来迎接你，然后会遇见正用拖把打扫地面的清洁机器人，他们一边清扫一边避开行人，如果恶作剧不避开他的话，机器人也不会与你硬碰硬，迅速就能调整方向继续前进。
在京张高铁太子城站还设置了咖啡机器人，工作人员按下启动键后，机器人张开双臂，一手拿热水壶，一手端住带有滤纸的咖啡杯，一边慢慢画圈晃动，一边注水，专注的样子，“俨然一位真正的咖啡师“。
张家口蜜苑云顶乐园，占地100平方公里，夜晚温度可达零下40度，通过部署智能哨兵机器人，在日常监测中能自动精准判断入侵者的类别，并将监测到的情况或入侵者的行踪轨迹，上传至后台的指挥中心，有效提高了安保工作人员效率，确保冬奥会的赛场安全。它最低的耐低温也超过零下40度。智能哨兵机器人，运用了中科智云自有的领先识别算法，以及反入侵技术背后依靠的是中科智云自主开发的X brain平台所拥有的核心自学习框架算法，能够分辨低特征差异，解决防攻击，防伪装稳定性问题，可以解决传统AI负能模式，对样本量的依赖，只需不到传统模式10%的样本便能完成同等精度的算法的提升，这在面临复杂环境和规则时意义重大。目前已有13台智能哨兵机器人上岗，在现场发挥着200个警卫的安防力量，监测距离超过15公里。 北京冬奥会人工造雪系统，采用目前世界最先进的高效节水人工造雪设备和智能化造雪系统，能够根据外界环境动态保持最佳造雪效率，节约用水，并通过对气象等情况的实时监测，选择在最适宜的条件下启动造雪机，避免造雪浪费水资源。 奥运会的几个比赛场馆都是满满“黑科技“，国家速滑馆“冰丝带“采用世界跨度最大的单层双向正交马鞍型索网屋面，简而言之就是用钢量仅为传统屋面的1/4，突出一个字，省。
国家雪车雪橇中心“雪游龙“采用“毫米级“双曲面混凝土喷射，及精加工成型技术，1.9公里的赛道，一次性喷射浇筑成型。头盔需要在高度异行的曲面上加筋，每一簇曲筋涉及几百个设计变量。在头盔的材料方面，科研团队选用了碳纤维、玻璃纤维、弹性体三种成分合成的新材料，在保持冲击韧度不变的情况下，头盔的刚度提高了4倍，拉伸强度提高了3倍。“快、护、暖、美“科技助力打造冬奥健儿战衣。 综合减阻设计、高科技防切割面料、主动加热技术…一切只为让运动员在冰雪赛场上更快、更强。
赛时将实现所有场馆100%使用绿色电力，建设场馆全部满足绿色建筑标准，赛事使用的清洁能源车辆占比为历届冬奥最高，氢能大巴每辆每行驶100公里可减少70公斤二氧化碳排放，相当于14颗普通数目一天的吸收量。 我们的气象预报将精准到每一条奥运赛道，每一个小小的数据都有千钧之重。高标准的要求为比赛顺利进行，减少比赛差错提供了良好保障。 身披“瑞雪迎春“涂装，可实现时速350公里自动驾驶，拥有高铁5G超高清演播室，智能媒体车厢，滑雪器材存放区，高铁移动主题邮局，无障碍设施的新型奥运版复兴号智能动车组，飞飞驰在我国首条建成投用的智能高铁，京张高铁上，大年初四起，让我们一起见证北京冬奥。
这是14亿多中国人民永难忘怀的时刻，这是冬季奥林匹克运动又一辉煌的瞬间。历经6年多精心筹备，克服新冠肺炎疫情不利影响，中国人民以勤劳、勇毅和智慧，必将向世界奉献一届简约、安全、精彩的奥运盛会。
北京拥抱世界
世界瞩目北京

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