谷爱凌和冰墩墩之外，冬奥的“顶流”还有它们？

    
    出品 ｜ 探客深科技（又名探客Tanker）
    作者 ｜ 尹太白
    编辑 ｜ 蛋总
    时针指向了20：00，倒计时归零，2022年北京冬奥会正式拉开帷幕。
    无人机编队呈现的漫天雪花与楼宇华灯交相辉映，身着56个民族服饰的机器人载歌载舞；冰晶雪花与生命花束的视觉元素，在灯火辉煌的黄浦江畔演绎出摩登与浪漫；涓涓水流从冰瀑上飞流直下，在地屏上汇集成了层层波涛扑面而来…
    “跟2008年奥运会开幕式完全不同，冬奥会开幕式是一个充满了未来感的表演，既有文化的内涵又有科技的加持，而且还运用一些很炫酷的呈现方式，将中国文化和科技进行了无缝衔接。”一位观看了冬奥会开幕式的观众向「探客深科技」描述了他的感受，“这场融合了科技、艺术与文化的开幕式让人深深地感受到了一种对于中国文化的自信。”
    将一场惊艳世界的开幕式完美地呈现在众人眼前并不容易，其背后是一系列创新技术成果的综合运用与合理编排。
    据了解，冬奥会开幕式不仅全程使用了数字表演和仿真技术，而且还开拓性地运用了AI、5G、AR／VR、8K、裸眼3D、3DAT技术、360度环拍技术、ALPD激光显示技术和云计算等数十种技术。
    事实上，不仅是开幕式，“科技”也是北京冬奥会的底色和主题之一，并且贯穿了整个赛事始终。
    2021年11月，北京冬奥组委曾表示，在此前133项创新技术成果落地应用的基础上，“科技冬奥”重点专项又有61个项目228项技术陆续在测试赛、运动员训练及冬奥会相关筹备工作中测试应用。
    根据《“科技冬奥”重点专项定向项目申报指南》公布的数据，为支持“科技冬奥”项目顺利建成落地，2018－2021年度国拨经费总概算约14．9亿元。而支持力度空前的另一面是，无论是比赛场馆、基础设施建设、赛事和生活服务，还是场馆运行、观赛体验、疫情防控，北京冬奥会的方方面面都展现出了科技的魅力与科技带来的便利。
    来，「探客深科技」带您一起深入探寻科技冬奥背后的奥秘！
    1、开幕式的壮观：世界最大地屏
    一滴蓝色的水墨从天而降，幻化成黄河之水倾泻而下，巨浪奔涌而至，使人瞬间迸发出一种身临其境的压迫感。
    
    实现“黄河之水倾泻而下”景象的是一块58米高、20米宽的LED屏。在平地上竖起一块巨大的屏幕并非易事，竖屏下面没有地基，无法搭建塔架，一场大风便能将其吹倒。为此，屏幕提供商利亚德的项目团队最终决定采用铝条结构的格栅屏，并且将竖屏的宽度从30米调整为20米。
    “格栅屏的抗风能力极强，安全性更高，透风率能达到70％。”一位利亚德人士向「探客深科技」透露。
    在竖屏上实现流畅的水流画面也非易事。“屏幕中的水流图像，是经过图像处理算法而形成的。机器‘学习’完大量中国传统水墨画，建立水墨纹理特征模型，以此生成风格化的山水图像。”冬奥会开闭幕式视效总监王志鸥解释道。
    竖屏连接着地屏。作为承载了开幕式60％以上创意演出的舞台，地屏是观众感知最为明显，且集合了众多尖端科技的基础设施之一。
    截至目前，鸟巢地屏是世界上最大的地面显示系统。该地屏平铺在鸟巢中心，一直延伸至跑道，整体面积达10393平方米，屏幕模组超过了42000块，视效画质更是达到了空前的16K，可以完美呈现裸眼3D效果。
    一位显示屏行业人士告诉「探客深科技」，如果说2008年北京奥运会的地屏画卷相当于4台高清电视拼接而成，那么2022年北京冬奥会地屏则相当于64台高清电视拼接而成。
    地屏的科技含量不止于此。另一屏幕供应商京东方BOE采用了多个8K＋级分辨率的画面融合技术，超大规模的光学校正算法可对每个显示画面进行像素点级的光学校正。
    有接近京东方BOE的人士表示，京东方BOE的项目团队绘制了3000余份图纸，现场安装了1．8万个显示模块，使用了10万余米的线缆以及近8万米的钢结构。
    与此同时，地屏还搭载了京东方自主研发的超大规模显示模组控制与同步系统，若干台架设在6层观众席的高清摄像机，对地屏上的演员进行了实时跟踪和捕捉，从而实现画面与演员的零延迟互动。
    相比竖屏、地屏铺设以及尖端科技和算法的引入，更大的难度在于如何防水、防寒以及在极端环境下依旧表现稳定。
    “鸟巢为露天场馆，这意味着每一块LED模组都要经历雨雪、烈日、风沙和严寒的考验。”上述利亚德人士对「探客深科技」表示。
    为此，利亚德研发出具有防水、防滑、防眩目、高荷载的高性能LED显示模组。“LED屏及其部件全部达到IP66防护标准，可以适应各种极端环境，即使面对冬季－20℃的低温和机械设备的碾压，依旧能稳定呈现出流畅的超8K高清视频效果。”上述利亚德人士称。
    他还表示，“冰五环”的雕刻效果也是由利亚德供应的LED屏实现的，其主要借助了裸眼3D效果。雪花形主火炬台的硬件和软件则均由京东方BOE研发，采用的是业内发光面最窄的异形镂空LED双面屏。
    2、冬奥的酷炫：大批机器人“入职”
    在全球疫情尚未“被消灭”的情况下，顺利举办“科技冬奥”的一个重要前提在于疫情防控工作的严谨到位。在冬奥会期间，科技力量为此提供了有力保障。
    据了解，担纲防疫工作的是由汉特云智能研发的服务机器人“笨小宝”。
    在工作时，笨小宝可以按规定路线主动寻找人员并测量体温，而且还能发现方圆5米内未佩戴口罩的人员，并及时发出佩戴口罩的提醒。笨小宝采用了红外测温模组，可以同时检测5个人。检测速度极快的同时，检测误差仅有0．1－0．2℃，一旦发现体温异常者，笨小宝便会主动将人脸数据存储、报警。
    
    与防疫机器人形成配合，布科思研发的雾化消毒机器人和UV紫外线消毒机器人则担任起了消毒工作，其采用全自动、无接触的工作方式，通过底盘上的视觉传感器和激光雷达扫描识别前方路况，避开障碍物。
    其中，雾化消毒机器人最多能装16升消毒水，通过头顶上的四向喷头喷洒药剂，单台雾化消毒机器人一分钟的消毒面积可达36平方米，单次续航约为5－6小时。
    
    而UV紫外线消毒机器人可以针对电梯按钮及其他经常需要接触的封闭区域进行消毒，无论是消毒效果还是消毒效率，都有着远胜于真人的优势。
    布科思COO张东泉表示，“雾化消毒机器人和UV紫外线消毒机器人可定时、定点、定量完成工作，在节省人力物力的同时，还能有效防止交叉感染。”
    除了防疫机器人和消毒机器人外，北京冬奥会上还配备了炒菜机器人、送餐机器人、递送机器人、清洁机器人等各类服务机器人，这些机器人工作时的视频也曾在抖音、微博、微信甚至Instagram、Twitter等社交网站刷屏。
    在冬奥会智慧餐厅中，厨师和服务员都是机器人。智慧餐厅配备了120台由碧桂园千玺机器人研发的制餐机器人，能同时服务数千人。制餐机器人24小时不间断运行，只需等待2－4分钟，菜品即可通过空中轨道传送至指定座位，实现无接触智能送餐。
    
    不仅如此，还有20秒就可以制作一个新鲜汉堡的智能汉堡机器人、会自己开盖加油的智能煲仔饭机器人、像真人调酒师一样能完成复杂调酒过程的智能调酒机器人以及会取豆、称重、冲泡咖啡的咖啡机器人。
    物流配送也是需要机器人参与的一项重要工作。冬奥会期间，物流服务商京东物流在多个冬奥会场馆内陆续投放了14辆室外智能配送机器人和3台室内智能配送机器人。
    室外智能配送机器人的承重能力在30－300kg，可以自由移动、自主避障、自动回充，还可以智能规划路径。同时，京东物流还陆续投放了23套双面智能配送柜，立在闭环内与闭环外的分隔线上，双面智能配送柜可以从外存、从内取，实现了存件和取件的双向操作。
    
    担任气氛组重任的机器人也必不可少。在开幕式上，优必选专门为冬奥会研发的56台悟空机器人身穿56个民族的传统服饰，基于14个自主研发的高性能伺服驱动器，完成了一场极具生命感的集体舞蹈表演。
    
    一位优必选人士向「探客深科技」透露，将机器人和冰雪运动结合起来并不容易，其难点一是在于不仅要呈现经典动作和技巧，还要模拟运动员比赛时的表情并保持稳定性；二是通过集群控制系统驱动伺服驱动器，以做到动作整齐划一。
    另外，智能哨兵机器人在冬奥会上同样大放异彩。投放在张家口赛区的智能哨兵机器人能自动精准判断入侵者的类别，还能将监测到的情况或入侵者行踪轨迹上传至指挥中心，有效提高了安保效率。
    3、AI的妙用：让比赛更公平透明
    自冬奥开幕以来，除了冰墩墩、谷爱凌、王濛、短道速滑、花样滑冰等热度十足的话题外，在赛事中各种AI的落地应用也成了一大亮点，引发人们的热议。
    一些比赛项目由于参赛场地海拔高、落差大，运动员高速移动、动作复杂等因素，仅凭人眼观测或传统技术手段难以看清楚每个动作细节。
    比如在自由式滑雪、花样滑冰等比赛项目中，AI不惧高度、光线等复杂因素，能及时捕捉、记录动作，并且通过回放和分解动作进行评估，从而辅助裁判给出更为精准的评分。
    作为冬奥会的AI裁判，小冰AI竞技体育国际赛事评分系统是由传感器、一台用于传感器控制的计算机、数字前端服务器、存储系统、负载均衡器、评分服务器和另一台用于评审系统的计算机共同构成，在赛事中给真人裁判提供了很好的助力。
    花样滑冰AI辅助评分系统1．0也是一位AI裁判，该系统采用云计算架构，分为基础设施层、应用平台层、支撑平台层和应用终端，运用了人体姿态估计、目标跟踪算法、ReID算法、视频动作识别等技术。
    中关村数智人工智能产业联盟秘书长贾昊表示，由于还没有大量的花样滑冰数据集可供AI学习使用，目前主要应用于赛前训练的评分和检测，未来将逐步应用到跳水、体操、花样游泳等比赛项目中。
    
    （图 ／ 摄图网，基于VRF协议）
    在赛事之外，商汤科技通过SenseMARS火星混合现实平台为冬奥会研发了智慧AR导航应用，以解决在动态复杂场景下实现精准定位和跟踪的难题。
    进入商汤科技设计的专属APP后，用户只需要打开摄像头识别周边实景，便可轻松锁定所在位置。输入目的地后，跟随地面上的AR虚拟贴地箭头，便可直达餐厅、健身中心、居住区等地点。
    “相较于传统导航方式，AR导航将路线标识与真实场景融为一体，拥有更加沉浸、直观的视觉体验，大大节省了时间。”一位商汤科技人士向「探客深科技」表示。
    在研发过程中，商汤科技面临着两大难题：一是张家口冬奥村及周边区域覆盖面积大在极短时间内完成高精度三维地图构建，对其数据采集和算法效率都是极大的考验；二是张家口冬奥村内建筑群风格统一，并且常有冰雪覆盖道路、植被和建筑，而基于图像精准识别自身位置难乎其难。
    但突破口最终被找到。商汤科技通过GPS与视觉融合的数据关联方法和参数分块优化方法，最终完成了对张家口冬奥村厘米级的高精度三维地图构建，“智慧AR导航应用在30万平方米区域内任意地点都能始终保持精准定位，且不会受到复杂环境的影响。”该商汤科技人士对「探客深科技」说道。
    无独有偶，旷视科技也为冬奥会研发出了智能向导。与商汤科技的智慧AR导航应用相比，后者主要提供定位精准、随叫随到的室内引导服务，其还深度参与到鸟巢、冰立方、冰丝带、五棵松体育馆等奥运场馆设施的智能化升级建设中。
    此外，在一场国际性盛大赛事中，让多种不同语言交流互通显得尤为重要——在语音转换与翻译领域，AI也得以应用。如科大讯飞就研发出了多语种智能语音及语言服务平台，以及各种翻译设备，提供定制优化的语音识别、语音合成、机器翻译、自动问答等服务。
    一位科大讯飞人士向「探客深科技」透露，目前，科大讯飞已为冬奥会现场提供了900台终端示范产品，可以同时支持60个语种语音合成、69个语种语音识别、168个语种机器翻译和3个语种交互理解，重点语种翻译准确率不低于95％，平均每句翻译响应时间不超过0．5秒。
    此外，还有基于AI诞生的虚拟手语主播、虚拟气象主播以及谷爱凌数字人Meet GU，也都替代真人成功实现了上岗就业，甚至还成为冬奥会上不可或缺的角色。
    4、赛事的精彩：转播更高清流畅
    在这届冬奥上，科技力量为观众带来了与众不同的观赛体验。
    赛事转播对于冬奥会而言是极为重要的一个环节。2022年北京冬奥会的赛事时长约为1000小时，而转播内容总生产量将超过6000小时，并且首次全程以4K格式转播，部分重要赛事还将以8K格式转播。
    以前，赛事转播往往需要借助网络专线、卫星、大型转播车实现传输，但“云转播技术”的出现与应用让北京冬奥会的赛事转播有了一个全新的模式。
    2022年1月4日，北京冬奥会完成了一项历史性的迁移工程——将赛事成绩、赛事转播、信息发布，以及运动员抵离、医疗、食宿、交通等信息系统100％迁移至阿里云上运行。
    云转播技术带来了诸多改变，比如观众可以自由选择观看比赛的视角，借助几十路高清画面实时传输，再由算法进行合成和建模，从而让观赛的摄像机角度从固定视角变成立体视角，并且还可在不同赛场角度做实时切换。
    对于媒体工作者而言，云转播技术能够帮助其输出多样化内容，甚至针对同一场比赛制作不同风格的赛事转播，大大降低了转播门槛和工作量。
    超高速4K轨道摄像机系统的运用，也让赛事转播的画面变得流畅且清晰。该系统是中央广播电视总台历时5年自主研发的一款特种摄像设备，专门用于冬奥会速度滑冰的赛事转播工作。
    中央广播电视总台特种设备科高级工程师赵伟表示，超高速4K轨道摄像机系统被称为“猎豹”，是因为其设计技术标准为每秒25米，即约等于时速90公里。
    
    更关键的是，“猎豹”可实现加速、减速和超越等动作，从而更灵活和随意地捕捉比赛中的各种精彩瞬间，而4K视效画质的加持，不仅让画面变得更清晰，同时还能让犯规行为无处遁形。
    事实上，冬奥会的科技含量远不止于此。比如，中国联通还自主研发了5G车路协同服务平台；京张高铁是世界上第一条采用北斗卫星导航系统并首次实现350公里时速下自动驾驶的智能高铁；超过1000辆氢燃料电池车和30多座加氢站参与了赛事交通服务保障，是目前世界上最大规模的氢燃料电池汽车示范应用；张北柔性直流电网工程的应用则助力冬奥会达成了100％使用绿色电力的目标。
    冬奥会就像一个世界级大舞台，将各领域最前沿的尖端科技一一展示在聚光灯下，当科技与冬奥会相遇，一场富有未来感的冰雪盛会便豁然展现在了世人面前。
    ＊文中题图来自：北京2022冬奥会官方。