文|探客Tanker 尹太白
編輯|蛋總
時針指向了20:00，倒計時歸零，2022年北京冬奧會正式拉開帷幕。
無人機編隊呈現(xiàn)的漫天雪花與樓宇華燈交相輝映，身著56個民族服飾的機器人載歌載舞；冰晶雪花與生命花束的視覺元素，在燈火輝煌的黃浦江畔演繹出摩登與浪漫；涓涓水流從冰瀑上飛流直下，在地屏上匯集成了層層波濤撲面而來…
“跟2008年奧運會開幕式完全不同，冬奧會開幕式是一個充滿了未來感的表演，既有文化的內(nèi)涵又有科技的加持，而且還運用一些很炫酷的呈現(xiàn)方式，將中國文化和科技進行了無縫銜接?！币晃挥^看了冬奧會開幕式的觀眾向「探客深科技」描述了他的感受，“這場融合了科技、藝術與文化的開幕式讓人深深地感受到了一種對于中國文化的自信?！?/p>
將一場驚艷世界的開幕式完美地呈現(xiàn)在眾人眼前并不容易，其背后是一系列創(chuàng)新技術成果的綜合運用與合理編排。
據(jù)了解，冬奧會開幕式不僅全程使用了數(shù)字表演和仿真技術，而且還開拓性地運用了AI、5G、AR/VR、8K、裸眼3D、3DAT技術、360度環(huán)拍技術、ALPD激光顯示技術和云計算等數(shù)十種技術。
事實上，不僅是開幕式，“科技”也是北京冬奧會的底色和主題之一，并且貫穿了整個賽事始終。
2021年11月，北京冬奧組委曾表示，在此前133項創(chuàng)新技術成果落地應用的基礎上，“科技冬奧”重點專項又有61個項目228項技術陸續(xù)在測試賽、運動員訓練及冬奧會相關籌備工作中測試應用。
根據(jù)《“科技冬奧”重點專項定向項目申報指南》公布的數(shù)據(jù)，為支持“科技冬奧”項目順利建成落地，2018-2021年度國撥經(jīng)費總概算約14.9億元。而支持力度空前的另一面是，無論是比賽場館、基礎設施建設、賽事和生活服務，還是場館運行、觀賽體驗、疫情防控，北京冬奧會的方方面面都展現(xiàn)出了科技的魅力與科技帶來的便利。
來，「探客深科技」帶您一起深入探尋科技冬奧背后的奧秘！
1、開幕式的壯觀：世界最大地屏
一滴藍色的水墨從天而降，幻化成黃河之水傾瀉而下，巨浪奔涌而至，使人瞬間迸發(fā)出一種身臨其境的壓迫感。
實現(xiàn)“黃河之水傾瀉而下”景象的是一塊58米高、20米寬的LED屏。在平地上豎起一塊巨大的屏幕并非易事，豎屏下面沒有地基，無法搭建塔架，一場大風便能將其吹倒。為此，屏幕提供商利亞德的項目團隊最終決定采用鋁條結(jié)構的格柵屏，并且將豎屏的寬度從30米調(diào)整為20米。
“格柵屏的抗風能力極強，安全性更高，透風率能達到70%?！币晃焕麃喌氯耸肯颉柑娇蜕羁萍肌雇嘎?。
在豎屏上實現(xiàn)流暢的水流畫面也非易事?！捌聊恢械乃鲌D像，是經(jīng)過圖像處理算法而形成的。機器‘學習’完大量中國傳統(tǒng)水墨畫，建立水墨紋理特征模型，以此生成風格化的山水圖像?！倍瑠W會開閉幕式視效總監(jiān)王志鷗解釋道。
豎屏連接著地屏。作為承載了開幕式60%以上創(chuàng)意演出的舞臺，地屏是觀眾感知最為明顯，且集合了眾多尖端科技的基礎設施之一。
截至目前，鳥巢地屏是世界上最大的地面顯示系統(tǒng)。該地屏平鋪在鳥巢中心，一直延伸至跑道，整體面積達10393平方米，屏幕模組超過了42000塊，視效畫質(zhì)更是達到了空前的16K，可以完美呈現(xiàn)裸眼3D效果。
一位顯示屏行業(yè)人士告訴「探客深科技」，如果說2008年北京奧運會的地屏畫卷相當于4臺高清電視拼接而成，那么2022年北京冬奧會地屏則相當于64臺高清電視拼接而成。
地屏的科技含量不止于此。另一屏幕供應商京東方BOE采用了多個8K+級分辨率的畫面融合技術，超大規(guī)模的光學校正算法可對每個顯示畫面進行像素點級的光學校正。
有接近京東方BOE的人士表示，京東方BOE的項目團隊繪制了3000余份圖紙，現(xiàn)場安裝了1.8萬個顯示模塊，使用了10萬余米的線纜以及近8萬米的鋼結(jié)構。
與此同時，地屏還搭載了京東方自主研發(fā)的超大規(guī)模顯示模組控制與同步系統(tǒng)，若干臺架設在6層觀眾席的高清攝像機，對地屏上的演員進行了實時跟蹤和捕捉，從而實現(xiàn)畫面與演員的零延遲互動。
相比豎屏、地屏鋪設以及尖端科技和算法的引入，更大的難度在于如何防水、防寒以及在極端環(huán)境下依舊表現(xiàn)穩(wěn)定。
“鳥巢為露天場館，這意味著每一塊LED模組都要經(jīng)歷雨雪、烈日、風沙和嚴寒的考驗?！鄙鲜隼麃喌氯耸繉Α柑娇蜕羁萍肌贡硎尽?/p>
為此，利亞德研發(fā)出具有防水、防滑、防眩目、高荷載的高性能LED顯示模組?！癓ED屏及其部件全部達到IP66防護標準，可以適應各種極端環(huán)境，即使面對冬季-20℃的低溫和機械設備的碾壓，依舊能穩(wěn)定呈現(xiàn)出流暢的超8K高清視頻效果?！鄙鲜隼麃喌氯耸糠Q。
他還表示，“冰五環(huán)”的雕刻效果也是由利亞德供應的LED屏實現(xiàn)的，其主要借助了裸眼3D效果。雪花形主火炬臺的硬件和軟件則均由京東方BOE研發(fā)，采用的是業(yè)內(nèi)發(fā)光面最窄的異形鏤空LED雙面屏。
2、冬奧的酷炫：大批機器人“入職”
在全球疫情尚未“被消滅”的情況下，順利舉辦“科技冬奧”的一個重要前提在于疫情防控工作的嚴謹?shù)轿弧Ｔ诙瑠W會期間，科技力量為此提供了有力保障。
據(jù)了解，擔綱防疫工作的是由漢特云智能研發(fā)的服務機器人“笨小寶”。
在工作時，笨小寶可以按規(guī)定路線主動尋找人員并測量體溫，而且還能發(fā)現(xiàn)方圓5米內(nèi)未佩戴口罩的人員，并及時發(fā)出佩戴口罩的提醒。笨小寶采用了紅外測溫模組，可以同時檢測5個人。檢測速度極快的同時，檢測誤差僅有0.1-0.2℃，一旦發(fā)現(xiàn)體溫異常者，笨小寶便會主動將人臉數(shù)據(jù)存儲、報警。
與防疫機器人形成配合，布科思研發(fā)的霧化消毒機器人和UV紫外線消毒機器人則擔任起了消毒工作，其采用全自動、無接觸的工作方式，通過底盤上的視覺傳感器和激光雷達掃描識別前方路況，避開障礙物。
其中，霧化消毒機器人最多能裝16升消毒水，通過頭頂上的四向噴頭噴灑藥劑，單臺霧化消毒機器人一分鐘的消毒面積可達36平方米，單次續(xù)航約為5-6小時。
而UV紫外線消毒機器人可以針對電梯按鈕及其他經(jīng)常需要接觸的封閉區(qū)域進行消毒，無論是消毒效果還是消毒效率，都有著遠勝于真人的優(yōu)勢。
布科思COO張東泉表示，“霧化消毒機器人和UV紫外線消毒機器人可定時、定點、定量完成工作，在節(jié)省人力物力的同時，還能有效防止交叉感染?！?/p>
除了防疫機器人和消毒機器人外，北京冬奧會上還配備了炒菜機器人、送餐機器人、遞送機器人、清潔機器人等各類服務機器人，這些機器人工作時的視頻也曾在抖音、微博、微信甚至Instagram、Twitter等社交網(wǎng)站刷屏。
在冬奧會智慧餐廳中，廚師和服務員都是機器人。智慧餐廳配備了120臺由碧桂園千璽機器人研發(fā)的制餐機器人，能同時服務數(shù)千人。制餐機器人24小時不間斷運行，只需等待2-4分鐘，菜品即可通過空中軌道傳送至指定座位，實現(xiàn)無接觸智能送餐。
不僅如此，還有20秒就可以制作一個新鮮漢堡的智能漢堡機器人、會自己開蓋加油的智能煲仔飯機器人、像真人調(diào)酒師一樣能完成復雜調(diào)酒過程的智能調(diào)酒機器人以及會取豆、稱重、沖泡咖啡的咖啡機器人。
物流配送也是需要機器人參與的一項重要工作。冬奧會期間，物流服務商京東物流在多個冬奧會場館內(nèi)陸續(xù)投放了14輛室外智能配送機器人和3臺室內(nèi)智能配送機器人。
室外智能配送機器人的承重能力在30-300kg，可以自由移動、自主避障、自動回充，還可以智能規(guī)劃路徑。同時，京東物流還陸續(xù)投放了23套雙面智能配送柜，立在閉環(huán)內(nèi)與閉環(huán)外的分隔線上，雙面智能配送柜可以從外存、從內(nèi)取，實現(xiàn)了存件和取件的雙向操作。
擔任氣氛組重任的機器人也必不可少。在開幕式上，優(yōu)必選專門為冬奧會研發(fā)的56臺悟空機器人身穿56個民族的傳統(tǒng)服飾，基于14個自主研發(fā)的高性能伺服驅(qū)動器，完成了一場極具生命感的集體舞蹈表演。
一位優(yōu)必選人士向「探客深科技」透露，將機器人和冰雪運動結(jié)合起來并不容易，其難點一是在于不僅要呈現(xiàn)經(jīng)典動作和技巧，還要模擬運動員比賽時的表情并保持穩(wěn)定性；二是通過集群控制系統(tǒng)驅(qū)動伺服驅(qū)動器，以做到動作整齊劃一。
另外，智能哨兵機器人在冬奧會上同樣大放異彩。投放在張家口賽區(qū)的智能哨兵機器人能自動精準判斷入侵者的類別，還能將監(jiān)測到的情況或入侵者行蹤軌跡上傳至指揮中心，有效提高了安保效率。
3、AI的妙用：讓比賽更公平透明
自冬奧開幕以來，除了冰墩墩、谷愛凌、王濛、短道速滑、花樣滑冰等熱度十足的話題外，在賽事中各種AI的落地應用也成了一大亮點，引發(fā)人們的熱議。
一些比賽項目由于參賽場地海拔高、落差大，運動員高速移動、動作復雜等因素，僅憑人眼觀測或傳統(tǒng)技術手段難以看清楚每個動作細節(jié)。
比如在自由式滑雪、花樣滑冰等比賽項目中，AI不懼高度、光線等復雜因素，能及時捕捉、記錄動作，并且通過回放和分解動作進行評估，從而輔助裁判給出更為精準的評分。
作為冬奧會的AI裁判，小冰AI競技體育國際賽事評分系統(tǒng)是由傳感器、一臺用于傳感器控制的計算機、數(shù)字前端服務器、存儲系統(tǒng)、負載均衡器、評分服務器和另一臺用于評審系統(tǒng)的計算機共同構成，在賽事中給真人裁判提供了很好的助力。
花樣滑冰AI輔助評分系統(tǒng)1.0也是一位AI裁判，該系統(tǒng)采用云計算架構，分為基礎設施層、應用平臺層、支撐平臺層和應用終端，運用了人體姿態(tài)估計、目標跟蹤算法、ReID算法、視頻動作識別等技術。
中關村數(shù)智人工智能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長賈昊表示，由于還沒有大量的花樣滑冰數(shù)據(jù)集可供AI學習使用，目前主要應用于賽前訓練的評分和檢測，未來將逐步應用到跳水、體操、花樣游泳等比賽項目中。
在賽事之外，商湯科技通過SenseMARS火星混合現(xiàn)實平臺為冬奧會研發(fā)了智慧AR導航應用，以解決在動態(tài)復雜場景下實現(xiàn)精準定位和跟蹤的難題。
進入商湯科技設計的專屬APP后，用戶只需要打開攝像頭識別周邊實景，便可輕松鎖定所在位置。輸入目的地后，跟隨地面上的AR虛擬貼地箭頭，便可直達餐廳、健身中心、居住區(qū)等地點。
“相較于傳統(tǒng)導航方式，AR導航將路線標識與真實場景融為一體，擁有更加沉浸、直觀的視覺體驗，大大節(jié)省了時間。”一位商湯科技人士向「探客深科技」表示。
在研發(fā)過程中，商湯科技面臨著兩大難題：一是張家口冬奧村及周邊區(qū)域覆蓋面積大在極短時間內(nèi)完成高精度三維地圖構建，對其數(shù)據(jù)采集和算法效率都是極大的考驗；二是張家口冬奧村內(nèi)建筑群風格統(tǒng)一，并且常有冰雪覆蓋道路、植被和建筑，而基于圖像精準識別自身位置難乎其難。
但突破口最終被找到。商湯科技通過GPS與視覺融合的數(shù)據(jù)關聯(lián)方法和參數(shù)分塊優(yōu)化方法，最終完成了對張家口冬奧村厘米級的高精度三維地圖構建，“智慧AR導航應用在30萬平方米區(qū)域內(nèi)任意地點都能始終保持精準定位，且不會受到復雜環(huán)境的影響。”該商湯科技人士對「探客深科技」說道。
無獨有偶，曠視科技也為冬奧會研發(fā)出了智能向?qū)АＥc商湯科技的智慧AR導航應用相比，后者主要提供定位精準、隨叫隨到的室內(nèi)引導服務，其還深度參與到鳥巢、冰立方、冰絲帶、五棵松體育館等奧運場館設施的智能化升級建設中。
此外，在一場國際性盛大賽事中，讓多種不同語言交流互通顯得尤為重要——在語音轉(zhuǎn)換與翻譯領域，AI也得以應用。如科大訊飛就研發(fā)出了多語種智能語音及語言服務平臺，以及各種翻譯設備，提供定制優(yōu)化的語音識別、語音合成、機器翻譯、自動問答等服務。
一位科大訊飛人士向「探客深科技」透露，目前，科大訊飛已為冬奧會現(xiàn)場提供了900臺終端示范產(chǎn)品，可以同時支持60個語種語音合成、69個語種語音識別、168個語種機器翻譯和3個語種交互理解，重點語種翻譯準確率不低于95%，平均每句翻譯響應時間不超過0.5秒。
此外，還有基于AI誕生的虛擬手語主播、虛擬氣象主播以及谷愛凌數(shù)字人Meet GU，也都替代真人成功實現(xiàn)了上崗就業(yè)，甚至還成為冬奧會上不可或缺的角色。
4、賽事的精彩：轉(zhuǎn)播更高清流暢
在這屆冬奧上，科技力量為觀眾帶來了與眾不同的觀賽體驗。
賽事轉(zhuǎn)播對于冬奧會而言是極為重要的一個環(huán)節(jié)。2022年北京冬奧會的賽事時長約為1000小時，而轉(zhuǎn)播內(nèi)容總生產(chǎn)量將超過6000小時，并且首次全程以4K格式轉(zhuǎn)播，部分重要賽事還將以8K格式轉(zhuǎn)播。
以前，賽事轉(zhuǎn)播往往需要借助網(wǎng)絡專線、衛(wèi)星、大型轉(zhuǎn)播車實現(xiàn)傳輸，但“云轉(zhuǎn)播技術”的出現(xiàn)與應用讓北京冬奧會的賽事轉(zhuǎn)播有了一個全新的模式。
2022年1月4日，北京冬奧會完成了一項歷史性的遷移工程——將賽事成績、賽事轉(zhuǎn)播、信息發(fā)布，以及運動員抵離、醫(yī)療、食宿、交通等信息系統(tǒng)100%遷移至阿里云上運行。
云轉(zhuǎn)播技術帶來了諸多改變，比如觀眾可以自由選擇觀看比賽的視角，借助幾十路高清畫面實時傳輸，再由算法進行合成和建模，從而讓觀賽的攝像機角度從固定視角變成立體視角，并且還可在不同賽場角度做實時切換。
對于媒體工作者而言，云轉(zhuǎn)播技術能夠幫助其輸出多樣化內(nèi)容，甚至針對同一場比賽制作不同風格的賽事轉(zhuǎn)播，大大降低了轉(zhuǎn)播門檻和工作量。
超高速4K軌道攝像機系統(tǒng)的運用，也讓賽事轉(zhuǎn)播的畫面變得流暢且清晰。該系統(tǒng)是中央廣播電視總臺歷時5年自主研發(fā)的一款特種攝像設備，專門用于冬奧會速度滑冰的賽事轉(zhuǎn)播工作。
中央廣播電視總臺特種設備科高級工程師趙偉表示，超高速4K軌道攝像機系統(tǒng)被稱為“獵豹”，是因為其設計技術標準為每秒25米，即約等于時速90公里。
更關鍵的是，“獵豹”可實現(xiàn)加速、減速和超越等動作，從而更靈活和隨意地捕捉比賽中的各種精彩瞬間，而4K視效畫質(zhì)的加持，不僅讓畫面變得更清晰，同時還能讓犯規(guī)行為無處遁形。
事實上，冬奧會的科技含量遠不止于此。比如，中國聯(lián)通還自主研發(fā)了5G車路協(xié)同服務平臺；京張高鐵是世界上第一條采用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)并首次實現(xiàn)350公里時速下自動駕駛的智能高鐵；超過1000輛氫燃料電池車和30多座加氫站參與了賽事交通服務保障，是目前世界上最大規(guī)模的氫燃料電池汽車示范應用；張北柔性直流電網(wǎng)工程的應用則助力冬奧會達成了100%使用綠色電力的目標。
冬奧會就像一個世界級大舞臺，將各領域最前沿的尖端科技一一展示在聚光燈下，當科技與冬奧會相遇，一場富有未來感的冰雪盛會便豁然展現(xiàn)在了世人面前。
*文中題圖來自：北京2022冬奧會官方。