谷爱凌的头盔、时空定格术，冬奥会竟暗藏这么多黑科技
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文/杨畅
来源：智东西（ID:zhidxcom)
智东西2月9日报道，当中国运动员谷爱凌在十几层楼高的冰雪跳台上完成高难度动作时，相信不少观众都为她捏了一把汗。昨天，她在北京冬奥会自由式滑雪大跳台女子比赛中成功夺冠，与此同时，冰雪运动员装备中的冬奥“黑科技”也被扒了出来。
一个看似普通的防护头盔，其实重量只有700g，但却有超高的抗冲击变形能力，这背后用到了航天科技中的材料和设计技术。
中国科技除了为中国队增加助力之外，也为外国运动员提供了周到的服务，包括外国运动员在vlog中赞不绝口的北京冬奥村里面的智能床、防疫机器人、餐饮机器人等等，以及很多人看不到的数字孪生、云转播等技术，难怪国际奥委会主席托马斯·巴赫都说北京冬奥会是一届史无前例的冬奥会，还希望北京冬奥会科技能够在全世界得到广泛应用。
▲国际奥委会主席托马斯·巴赫通过阿里云全息舱给媒体工作人员拜年
从北京冬奥会开幕式开始，我们就看到人工智能（AI）、5G、AR、裸眼3D和云等多种科技成果带给观众震撼体验。（冬奥会开幕式震撼刷屏，这些黑科技立了大功！）
现在，北京冬奥会的科技彩蛋继续被一一打开。具体在各种冬奥会场景中，中国的智能科技是如何赋能北京冬奥会顺利运行，并收获众多好评的呢？智东西带你一文看尽。
本文福利：2022年冬奥会大量黑科技的运用，让我们看到了中国科技的腾飞。推荐精品报告《2022北京冬奥会和冬残奥会可持续性与遗产》，可在公众号聊天栏回复关键词【智东西266】获取。
AI动捕兼顾裁判和教练，智能方舱护航
本届冬奥会共有7大项，109小项的比赛项目，不少是高难度、高危险系数的比赛，那么在这些项目的比赛和训练过程中，有哪些智能科技为参加冬奥会的冰雪运动员保驾护航呢？
1、AI、高速摄像机等辅助裁判快速公正判断
在一些冬奥会项目比赛中，仅凭裁判肉眼进行评判，裁决结果可能会有存在争议、甚至误判的情况出现，北京冬奥会上通过越野滑雪辅助裁判系统、智能摄像机来进行智能捕捉，辅助判断。
像刚刚中国队夺得两金的短道速滑比赛中，运动员运动速度极快，裁判回看视频后作出了公正的裁决。这个公正裁决的一部分功劳最开始被网友们记在一台名字叫做“猎豹”的超高速4K轨道摄像机系统身上，全网掀起谢谢“猎豹”热潮，后来又有网友说，短道速滑比赛场地首都体育馆中安装的是40台4K摄像机阵列和3台8K VR相机。
▲网友热评冬奥比赛中的摄像机（来源：微博）其实这两类摄像机都是用于赛事直播、转播，并不用于裁决，央视总台技术局转播二部特种设备科负责人赵伟澄清说，短道速滑比赛中采用的是独立的仲裁摄像系统。仲裁摄像系统大多包括多机位视频记录和慢动作重放系统，通过固定摄像机精准拍摄记录每一圈或者每个运动员的比赛信息，可以以慢动作模式详细分析运动员的每个动作。
▲短道速滑比赛中裁判通过回放进行裁决（来源：咪咕视频）不过网友们提到的名字叫“猎豹”的摄像机也不一般。该摄像机系统由陀螺仪轨道车和360米长的U型轨道组成，其设计标准是时速约90公里，超过顶尖运动员的70公里/小时的运动速度，可以实时跟踪运动员的位置和将运动员的精彩运动瞬间分切成一帧一帧的画面。这样观众也能看清运动员的很多高速动作背后的细节了。
▲超高速4K轨道摄像机系统（来源：央视）2、AI还能当教练
体育训练中越来越多地运用到了AI技术，像之前2021年东京奥运会的备战过程中，跳水队等中国运动员代表队就用到了AI来辅助训练。此次北京冬奥会，这些智能科技应用得更加广泛了。
例如在跳台滑雪和北欧两项等多支国家队备战中，国家队示范应用了专门为北京冬奥会研制的雪上技巧类项目多模态生物力学快速反馈系统。
▲AI辅助训练系统（来源：上海体育学院）该系统运用AI无干扰三维动作捕捉、超宽带精准定位测试、北斗导航、高速运动自动跟拍机器人、无人机摄影等多项技术，对运动员的助滑、起跳、飞行和落地的姿态进行系统分析，精确测算起跳高度等指标，为教练和运动员调整训练方案提供科学数据支撑。
中国国家队备战中还使用到了个性化大数据库分析与诊断系统。该系统通过建立包括形态、机能、身体/心理素质等特点的高水平运动员的冠军模型，来辅助运动员进行技能增强训练。
3、智能移动方舱30秒生成诊断报告
冬奥会的许多比赛项目危险系数大，例如短道速滑、自由滑雪大跳台等，需要准备快速医疗救援装备以应对不时之需。
这些智能医药设备包括智能移动方舱、5G救护车等等。
智能移动方舱面积不到20平米，配备便携式智能心肺复苏机、心电监护仪、卧式锥形束CT、冻伤面部数据采集系统等用于冻伤及颌面创伤现场诊治的关键整体化设备，同时内置两个重要的系统平台，一个是基于医疗大数据和AI的智能化诊疗平台，另一个是基于5G网络和语音智能提示技术的专家远程审核网络平台，CT影像从导入到生成报告只需30秒，显著提高冬奥会现场救治水平。
▲智能移动方舱（来源：北京大学口腔医院）北京急救中心为冬奥会每个比赛场馆至少配备了1辆5G救护车和不固定数量的其他急救车辆，其中5G救护车可以在急救医生进行现场救治时，将诊疗数据和影像直接传输至定点医院，通过救护车指挥部的视频通信，实现“上车即入院”，提高急救效率。
▲5G救护车北京冬奥会还用到了一个非常小巧的可穿戴设备：体温贴，用来帮助实现智能防疫，看上去像创可贴，但实际上是内置芯片的无线电子测温计。体温贴使用方法是直接贴在腋下或上臂，便于场馆工作人员随身携带。
▲智能体温贴（来源：中国青年报）体温贴与手机App绑定，可远程上传测量到的体温，定时采集冬奥会场馆内工作人员的体温数据，一旦超过37.3℃，就会自动通知防疫人员。此外，体温贴专门增加了考勤出入和定位功能，提高疫情防控效率。
4、辅助驾驶提升出行安全，AR来给运动员导航
在张家口的冬奥村、国家速滑馆、鸟巢等场馆中，北京冬奥会运动员和工作人员可以体验精准的AR导航，通过手机App和摄像头识别周围环境锁定位置，输入目的地后，使用者跟随显示的AR虚拟箭头，就可以顺利找到想去的冬奥村的其他地点。这些导航应用背后是我们我们熟知的AI企业商汤、旷视。
▲智慧AR导航另外，本次北京冬奥会也应用了非常多的自动驾驶和辅助驾驶技术，像火炬传递阶段，不仅有机器人来传递火炬，还有一段路程是自动驾驶汽车来负责火炬传递的。
一些冬奥村内的大巴上也装上了英特尔子公司Mobileye辅助驾驶系统，通过计算机视觉等AI技术，为驾驶大巴的司机提供预警提醒。
▲Mobileye辅助驾驶系统5G+VR，观众获得观赛新体验
北京冬奥会的观赛体验也是跟以往有很多突破，受疫情影响，很多观众不能到现场来观看比赛，如何为全球数亿观众提供更好的观看体验，成为北京冬奥组委会的重要任务之一。
1、各家AI虚拟主播齐上阵
本次北京冬奥会也会通过更多智能技术来覆盖更多的群体和提供更周到的服务。
比如，为了让听障观众更好的观看北京冬奥会比赛，各官方媒体平台上线了各种手语播报数字人，为听障人群提供智能化的手语生成服务，像央视频里面有腾讯3D手语数智人“聆语”、央视新闻里有联合百度智能云推出的AI手语主播等。
▲腾讯3D手语数智人“聆语”中国天气WAP华为站、张家口气象公众号等新媒体平台则上线了一位专职天气AI虚拟主播“冯小殊”。因为与夏季奥运会相比，冬季奥运会的赛程安排、观赛服务等与气象条件联系更密切，更离不开及时准确的气象信息。
▲专职天气AI虚拟主播“冯小殊”“冯小殊”面容表情、肢体动作都很自然，看上去与真人十分相似，该AI虚拟主播背后依托的是小冰框架数字孪生虚拟人技术。在北京冬奥会期间，“冯小殊”将持续播报“冬奥公众观赛气象指数”，为公众健康、安全观赛提供气象信息服务。
2、360度自由选择观看视角
在冬奥会的部分比赛中，观众还能体验到360°的自由视角观看比赛。通过使用冰雪项目交互式多维观赛体验等技术，观众可以通过手机、电视、VR设备等自由选择观看比赛的视角，拥有更沉浸式的观赛体验。
▲自由视角观赛这个技术的实现与上面提到的首都体育馆中设置的40台4K摄像机阵列和3台8K VR相机是分不开的。这些摄像机不仅可以精准捕捉运动员的动作细节，同时，还能实现让观众可以自由选择观看运动员比赛的角度，以及体验“子弹时间”的观看特效。
▲首都体育馆内的摄像机阵列从现场图像数据采集到观众实现自由视点的观看体验，这背后的冰雪项目交互式多维观赛体验技术集成了端到端一系列的技术突破，例如VR/360°节目拍摄、内容生成、8K视频流高效编解码、自适应传输和交互式VR呈现等关键技术。
除了看得更全之外，不少观众还希望看得更懂，在昨天的比赛中，谷爱凌完成了破纪录的偏轴转体两周1620度，这个动作观众用肉眼是比较难看清每个细节的。百度智能云的3D+AI技术——“时空定格”技术通过对运动员进行量化分析，并把高速连续动作定格到3D空间，帮观众能一秒看清了谷爱凌夺冠瞬间的逆天动作。
▲3D+AI分析谷爱凌逆天动作3、首次全4K云转播，转播效率明显提高
因为疫情原因，大部分人观看北京冬奥会的各项比赛只能通过转播来观看，转播质量尤为关键。
本次北京冬奥会的核心信息系统全部运行在阿里云上，为实现云转播技术做好了铺垫，这也是奥运历史上首次通过云技术进行全4K转播，不再仅仅依靠卫星传输技术。
▲工程师在冬奥赛场做云转播等技术调试传统制作播放技术必须到实地的场景中进行，通过云转播技术，赛事的转播拆成了三个环节，分别是前端的信号采集、云端的编辑处理，以及最后的导播制作环节。这样降低了转播的成本，同时提高了转播制作团队的制作效率，让很多赛事播报更迅速，花样也更多了，从而带给观众更多样的体验。
在冬奥会云转播服务中，中国联通提供了包括5G通信等在内的多种技术支持。
除了大家已经比较熟悉的转播车、演播室之外，本次冬奥会还将5G超高清演播室搬上了时速350公里的冬奥“复兴号”高铁。
这个5G超高清演播室由一节列车车厢改造而成，工作人员在里面可以完成多方连线、虚拟制作等节目演播工作。制作完成的视频会通过车载终端以5G方式发送到沿途基站，进而转发到央视总台，为观众提供4K直播、转播。
智能床、机器人大厨
运动员生活被照顾妥妥的
根据北京冬奥组委官方数据，从2022年1月23日到2月8日，机场入境的运动员及随队官员共5869人，其他利益相关方7166人，如何服务好这些闭环管理的北京冬奥会涉奥人员和相关工作人员并不容易。
其实，北京冬奥组委早已准备好了各种“黑科技”来保障冬奥会顺利举办。
1、不止智能床可以夸，智能家居让运动员居住更舒适
带闹钟推醒服务的智能床可以说是冬奥会“黑科技”里面的最热话题之一，美国雪橇运动员萨默·布里彻专门拍了视频向粉丝分享入住冬奥村的激动心情和看到令她惊奇的智能床，这个分享火速成为微博等国内媒体平台的热搜。
她在视频中展示了智能床可以用遥控器调节角度，特别是零重力模式非常舒服。其实，智能床除了可用遥控器调节外，还能自动调节。如果运动员睡觉的时候姿势不对，出现打鼾，智能床可以自动调节床头高度，为运动员提供更舒适的睡眠体验。
并且，运动员还可以通过App设置闹钟，控制智能床定时起降，叫醒自己。
▲智能床除了智能床之外，每个运动员的房间都配备了智能门锁，运动员可以通过指纹、密码或者刷卡开门。房间内还装有智能控制器，有智能温度调节系统、智能红外感应、可视对讲、智能窗帘等十多种功能。同时，北京冬奥村公寓里面的智慧照明系统会学习记忆用户使用习惯，实现AI控制管理，智慧能源管理系统则基于用户行为节能算法等技术，实现促进高耗能设备错峰使用。
为防止疫情扩散，运动员公寓楼用多式联运空调系统替代了中央空调系统，对每个房间内的温度进行单独控制，系统控制面板能显示PM2.5和某些化合物的含量等空气质量数值，一旦超标，就会自动启动空气净化系统或新风系统。
2、便携翻译器让语言沟通无障碍，还有无障碍出行提醒
北京冬奥会不仅追求更安全，还希望更贴心。因为参赛运动员来自全球各国，语言不同，为了方便沟通，北京冬奥组委会和科大讯飞合作进行信息无障碍沟通技术的落地部署，通过冬奥统一的公众服务App“冬奥通”、冬奥便携式翻译设备、智能问答设备、信息发布系统等，为运动员等各国参赛人员提供语音转换和翻译服务。
▲科大讯飞语音翻译设备冬奥村也进行了相应的无障碍设施智能化升级，像北京冬奥村部署有智能运维管理平台，需要无障碍设施的人可以通过应用快速查看无障碍卫生间、坡道等设施信息，并收到推送的最优满足无障碍需求的路线提醒。
3、机器人是大厨，大餐还能“从天而降”
中国的美食世界闻名，而这次令人惊叹的除了各种美食，还有负责掌勺的各位大厨。
在北京冬奥会主媒体中心智慧餐厅里，媒体工作人员坐在餐桌旁，扫码点个餐，就可以坐等上菜了。而负责快速完成美食制作则是各种机器人，有机器人负责炒菜，有机器人负责做煲仔饭，想吃中餐或者西餐都可以。该智慧餐厅主要是碧桂园千玺机器人集团来负责改造完成的。
等机器人做好饭之后，你也不用起身去取餐，而是等着大餐“从天而降”，送餐机器人会利用空中的云轨传送系统将饭菜送到点餐人所在的位置。
▲云轨系统送餐（来源：环球时报）如果想来点饮品的话，智慧餐厅中还有猎户星空的智能咖啡机器人大白机器人，4分钟就能做好一杯“手冲咖啡”。
▲北京冬奥会中用到的智能咖啡机机器人“大白”智能调酒机器人也毫不逊色，3-5分钟就可以制作出一杯好看好喝的鸡尾酒。
另外，为了保证北京冬奥会中的食品安全，北京冬奥组委还用上了中国自研的超微型可信芯片，利用区块链技术，构建了北京冬奥食品安全保障平台。
4、防控疫情，机器人成“排头兵”
疫情一直是全国以及全球人民都在关注的重要热点，北京冬奥会在筹备举办过程中也相当重视这一点，除了闭环管理之外，还专门有多项智能化的设施来实现更好的疫情防控。
跟随北京冬奥会志愿者的引导，当北京冬奥会运动员及相关人员到达冬奥村后，他们首先会遇到承担智能防疫工作的智能安全服务机器人。进入人员只用刷有效的身份证件，戴着口罩，就可以快速实现身份识别、智能测温、核酸、疫苗等8个环节的信息查验环节。
进入冬奥村后，在各代表团注册、安检的代表团接待中心还会有接待机器人，机器人会引导运动员来到验证点或行李寄存处。等核验证件无误后，运动员就可以办理入住手续了，相关负责人提到接待机器人的使用也是为了实现更好的疫情防控。
走进北京冬奥会场馆，运动员还能看到其他机器人的身影，例如提醒场馆内人员佩戴好口罩的巡检机器人，同时这个机器人也能提供手部消毒服务。
▲巡检机器人（来源：加拿大广播公司体育频道）还有一些专职消毒的机器人是在场馆中默默地工作，例如五棵松体育中心使用有雾化消毒机器人，它可以在一分钟内完成36平方米的空间消毒工作，通过App发布指令，指定机器人的消毒区域，管控消毒时间，将场馆消毒可视化、可追踪溯源化。其实，平时我们在很多火车站、机场、园区就已经见过这些消毒机器人了，现在冬奥会直接使用了这些比较成熟的消毒机器人用于防疫。
▲布科思消毒机器人（来源：中新网）此外，因为疫情防控的要求，北京冬奥会的全部场馆是闭环管理，根据防疫要求分为污染区、缓冲区和洁净区，智能物流机器人在缓冲区内承担大件物品运送工作，最高承重300kg，减少人员的跨区域流动。
▲智能物流机器人（来源：北京冬奥组委）5、用VR体验航天潜水，还有3D模拟滑雪
在北京冬奥村占地1000平方米的娱乐中心，运动员除了可以玩台球等传统娱乐设施之外，还可以尽情体验VR设施，包括载人航天模拟和载人深海探索模拟，获得上天入海的感受。
▲载人航天模拟和载人深海探索模拟体验设备此外，娱乐中心还有3D模拟滑雪机，让玩家仿佛真的在雪地中，实现沉浸式观赛和参赛。
04．
冬奥数字新基建：
从数字孪生场馆到能源大脑
看完了冬奥会中那些看得见摸得着的“黑科技”之后，接下来，我们一起去探究北京冬奥会顺利开幕和运营背后的各项智能科技。
本次北京冬奥会共分为北京、延庆和张家口3个赛区，共25个场馆，其中有10个是原有场馆。在这25个场馆的改造或建设中，智能科技起到了关键的作用，除此之外，冬奥会的整体运营、指挥、安保、医疗、气象、交通、服务等多个关键场景中智能科技的身影同样频频出现。
▲北京冬奥会的12个比赛场馆及3个奥运村的实景图片（来源：经济日报）1、数字孪生助力冬奥场馆运行
我们先来看看各个场馆建设或改造过程中用到的智能技术。
北京冬奥组委会在完成各场馆物理实体建设的同时，还将所有场馆进行了智慧化的升级，主要是建设数字孪生的奥运场馆等场馆智能化改造以及核心信息系统全面“上云”。
以北京冬奥会唯一新建冰上竞赛场馆国家速滑馆“冰丝带”为例，“智慧化”建设几乎覆盖了“冰丝带”赛前建设、赛事保障和赛后利用整个的生命周期。
赛前工程建设阶段，负责单位通过建筑数字信息BIM系统、机器人技术等顺利完成了预期设计的单层双向正交马鞍形索网屋面、幕墙系统等建设难题。
国家速滑馆还拥有一个“超级大脑”——智慧集成和数字孪生平台。通过接入36个系统，近10万点数据，这个“超级大脑”可以自动调节场馆内的空气、照明设施。
工作人员通过这个数字孪生系统，可以高效地进行公共安防、设备监控、能源优化等操作。
▲北京冬奥会国家速滑馆“冰丝带”北京冬奥组委会还曾说过，本届北京冬奥会的核心系统会全面“上云”，包括冬奥会最核心的赛事成绩、赛事转播、信息发布、运动员抵达、医疗、食宿、交通等的信息系统都会迁移至阿里云上，由云计算、云数据中心代替传统的IT机房。
2、“能源大脑”保障电力供应和使用
电力保障也是北京冬奥会运行保障中的重要一环，北京冬奥电力运行保障指挥平台通过运用数字孪生、知识图谱、智能语音等技术，可实时、全景式监控场馆内电力情况。
另外，冬奥场馆内的能源管控中心能够实时监测场馆中电、气、水、热等能源的使用情况，利用大数据、AI等技术，完成建筑能耗、碳排放监测等的可视化管理，进而减少能源消耗。
冬奥场馆内还部署有智能建筑操作系统。该系统基于5G和AI等技术，可实现整个冬奥村的实时态势全面感知。
3、5G、MR等保障冬奥通信顺畅
北京冬奥会期间，5G信号将覆盖所有场馆和场馆之间的连接道路，除了5G覆盖之外，北京冬奥会还有专门的冬奥通信技术运行指挥中心保证冬奥会的通信顺畅。
冬奥通信技术运行指挥中心是由中国联通负责建设的。通过冬奥通信综合监控系统、综合故障调度系统和网络数字运营平台三套系统，相关人员可以对3大赛区全部奥运场馆及设施的通信信息网络，实现统一监控、调度、响应和服务。
此外，中国联通还运用到了一些其他智能化手段保证通信运行，例如二维码标注相关通信设备，以便于技术人员精准定位；以及MR数字化场馆监控技术，让技术专家可以远程指导现场工程师完成故障排查和设备维修。
▲北京冬奥会的冬奥通信运行指挥中心的监控大屏4、精准预报，智慧气象来帮忙
北京冬奥会还有精准气象预报系统，为北京冬奥会各项山地雪上赛事顺利举办提供了科技方面的支撑，通过数值天气预报、AI、大数据等技术，实现了超精细“复杂山地+超大城市”一体化冬奥气象综合监测，精准预报程度可以达到“分钟级、百米级”。
▲北京冬奥会冬奥现场气象服务系统5、智慧安防保障人员安全
另外，根据《北京2022年冬奥会和冬残奥会遗产报告集（2022）》，岩土构筑物灾害早期识别及自动预警系统是保证赛事顺利进行的另一套智能系统，基于航空航天遥感、远程激光测振、微芯传感等技术，可以实现秒级应急响应、险情提前预警。
北京冬奥会的开放场地除了要考虑气象和地理环境问题之外，安保也是相当重要的。虚拟的“智慧围栏”就派上了用场，通过赛场监控和智能移动哨兵车，对环境复杂，区域广袤的雪场进行监测和智能研判，保证冬奥赛场和参赛人员的安全。
结语：科技冬奥背后是科技中国
科技冬奥实现背后有大量中国科技研发攻关，为了支撑北京冬奥顺利举办，科技部和北京冬奥组委等相关部门从2018年起就开始推进国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项实施方案，从冬奥会的各类报道中我们不难看出这些成果已经应用到了北京冬奥会的各个方面。此外，根据《北京2022年冬奥会和冬残奥会遗产报告集（2022）》，多项智能科技还会在冬奥会结束后，在社会上开展复用推广。
北京冬奥会上展示出的这些AI、VR、AR、云计算等智能科技，其实是中国智能科技迅速发展的一个缩影，也展现出了中国智能产业的蓬勃生机。
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