硬科技之光照耀北京冬奥（上）

添加人：爱游戏网站主页 添加时间： 2023-12-27 11:34:37

  编者按：2月4日，中国虎年的第一个节气—立春之日，举世瞩目的第24届冬奥会在北京盛大开幕。开幕式的中国式浪漫和文化自信，顶流冰墩墩、谷爱凌、羽生结弦的成功出圈和持续热搜，竞技赛场上的巅峰对决和奥林匹克精神……本届冬奥有太多太多的精彩，然而作为一届“科技冬奥”，科技元素在这场国际盛会中带来了诸多神奇的亮点，冬奥会上采用的硬科技，才是打造这场奥运盛宴的核心力量。下面就随着小编一起去追逐那束照耀北京冬奥的硬科技之光吧。

  硬科技（Key&Core Technology）是指基于科学发现和技术发明而产生的技术产品、设备和系统，以自主研发为主，需要长期研发投入、持续积累形成的高精尖原创技术。硬科技底层是科学研究支撑的，具有较高技术门槛和技术壁垒，难以被复制和模仿，有明确的应用产品和产业基础，对产业的发展具有较强的引领和支撑作用。硬科技一般来说包括人工智能、航空航天、生物技术、光电芯片、信息技术、新材料、新能源、智能制造等八大领域。

  材充环宇，料满天下。所以我们先从作为人类文明物质基础的材料讲起。既然是科技冬奥，当然少不了被誉为新材料皇冠上的明珠—神奇的石墨烯材料。北京冬奥上，石墨烯被用于礼仪服装、加热保温设备、空气净化装置等，虽只是小试牛刀，但也让这个冬奥更有温度更洁净。

  本届冬奥会颁奖礼仪服装美观又保暖，是中国文化传统与高科技石墨烯深度结合。衣服里这一片片黑色的材料，就是科研人员专门开发的第二代石墨烯发热材料，它能够迅速升温，帮助工作人员抵抗零下30多度的严寒；它还是柔性热管理材料，柔软透气；同时还能剪裁和水洗，保证了产品的安全性和可靠性。石墨烯是目前为止导热系数最高的材料，在通电的情况下，碳分子团之间相互摩擦、碰撞而产生热能，热能又通过远红外线以平面方式均匀地辐射出来，可以能很好地被人体接受，产生一种由内而外的温暖，如同沐浴在阳光下。此外，为保证在室外长时间工作的工作人员不感到寒冷，科研人员还开发出多种产品，满足各场馆，各工种的不同需求。

  而应用石墨烯技术研制的2022年北京冬奥会特许商品——冰墩墩石墨烯暖手宝，既可满足低温度的环境下工作人员暖手需求，又能轻松实现“冰墩墩自由”，可谓暖手又暖心。

  采用了石墨烯空气净化装置的新型奥运版复兴号动车组也已经在京张高铁清河站上线。

  “竞速类体育赛事中，0.01秒就能决定金牌的归属，这份差距也许就来自服装和装备的不同。”据专业的人介绍，本届冬奥会速滑运动员的比赛服“冰上鲨鱼皮”采用了我国自主研发的新型高弹防切割面料，从“快、暖、护、美”（更轻盈，阻力系数比国际领先水平降低超10%；零下30摄氏度低温度的环境中持续8小时之后加热保障；防切割强度能够达到钢丝的15倍，防切割性能提升超20%；设计精美，蕴含东方文化渊源）四个方面为运动健儿量身定制了比赛战袍，在一丝一缕中凝聚“中国智造”，助力中国速度，展现中国风采。

  2月8日的自由式滑雪女子大跳台决赛中，中国选手谷爱凌最后的惊天一跳夺得冠军，创造了中国冰雪历史。而跟她的高情商一样抢眼的还有专门为她定制的人中之龙滑雪板，这款高性能的滑雪板采用了特殊的轻质复合材料和特别设计，具有抗振好、足够轻、高强度等特点，助力谷爱凌夺金。

  本届冬奥会开幕式美轮美奂，科技、人文、环保、艺术、创新等元素得到淋漓尽致的展现，特别是那种中国式浪漫令人记忆犹新，这场视觉盛宴的的背后是光电显示、燃料动能、人工智能、5G、云计算、边缘计算、VR/AR、裸眼3D等数十种技术的支撑，特别是LED、激光等光电科技大放异彩。

  从黄河之水天上来，到迎客松盘桓鸟巢；从雪花火炬台到雪花引导牌，从超级地屏到高清计时计分显示系统……LED显示技术闪耀在开幕式和场馆中。如整场节目的效果完美呈现，8K地面屏功不可没，这是目前世界上最大的一块LED地屏，面积达到了10552平方米，光LED模块就用了42000多块。

  另外，巨型“雪花”主火炬台，由 96 块小雪花形态和 6 块橄榄枝形态的 LED 双面屏组成，直径达 14.89 米，嵌有 55 万余颗 LED 灯珠，每一颗灯珠都由驱动芯片的单一信道独立控制。

  开幕式上冰立方缓缓被“雕刻”成晶莹璀璨的冰五环这神奇一幕，其实是LED、激光与3D视效等技术完美融合的效果。冰立方和冰五环都是LED屏组成的，当看台4层的激光照射在冰立方上，对冰立方进行“雕刻”，底部的五环（LED屏）缓缓上升，冰立方四面的LED屏一边缓缓下降，一边播放冰渣四溅的三维视觉效果，三者完美配合，就形成了五环被一点点“雕刻”出来的视觉效果。

  作为病毒消杀“硬核科技”之一，消毒机器人、行李包裹消毒机等深紫外LED消毒杀菌技术和产品亮相冬奥会，为冬奥会防疫工作保驾护航。如用在冬奥会办公场所的深紫外LED消毒机器人，搭载由我国自主研发的UVC LED消毒模组，配合UVA+光触媒、高效过滤器等技术，可实现500㎡/h至1000㎡/h的大空间空气消毒解决能力，对周围空气、地面等区域进行全方位杀菌消毒。

  据说在动物世界里，猎豹是跑得最快的动物。而在国家速滑馆内也有这样一头“猎豹”，它的奔跑速度高达每小时90公里，这种能力超过了前来参加北京冬奥会的任何一名速滑运动员。这是中央广播电视总台历时5年研发出来的一款特种摄像设备，专门用于冬奥会速度滑冰赛事的转播工作。这种高速摄像装置的轨迹就像豹子的轨迹，所以被赋予了特殊的名称——“猎豹”高速摄像机系统，其摄像头内置了我国自主研发的5G通信模块，可以让多个摄像头组成一个时间段，实现立体成像技术。“猎豹”系统具有4K画质和快速跟拍功能，不但可以实时追踪运动员的位置，还能够准确的通过转播要求做加速、减速、超越等动作，灵活抓拍比赛画面，将比赛中的各种场景呈现灵活性更好随意；不但可以记录现场的每一刻，也可以让犯规行为无所遁形，让比赛更公平、公正、透明。

  原来以为离自己生活还比较遥远的机器人，这次成了在北京冬奥会上提供各种服务的主力军。尤其是在当下全球新冠疫情还未消灭之际，这些智能机器人在北京冬奥会上各有专长，大显神通，活跃在接待引导、巡检监控、防疫消杀、餐饮服务、物流配送、清扫垃圾等各个战场上。可以说本届冬奥会上演了一出“智能机器人总动员”。

  如疫情防控型机器人确保冬奥会抗疫和安防工作顺利开展，消毒、引导、物流、测温、安防和辅诊机器人各司其职、各显其能，在缓解人力负荷、减少人际传染、提高安全等级等方面大显身手。生活服务型机器人为冬奥会参赛人员提供智能后勤服务，智慧餐厅里的“机器人大厨”能烹调中西特色菜肴，菜品通过餐厅顶部轨道机器人直接运送到餐桌上方，托盘承载着食物通过缆绳“从天而降”；“大白机器人”可制作大师级别的手冲咖啡，机器手臂还能模仿人类调酒师调制鸡尾酒。此外，模拟冰壶外型的国产机器人实现了奥运会历史上首次水下火炬传递；而数字传播型机器人提高冬奥会传播与报道效率；滑雪机器人、冰壶机器人在比赛筹备和训练中都大有作为。

  北京冬奥会开幕以来，国家速滑馆—“冰丝带”内连续多个比赛日刷新世界纪录，截止2月13日，这里共举行了8项赛事的决赛，其中7项赛事的夺冠成绩打破奥运会纪录。从荷兰选手斯豪滕到中国选手高亭宇，一项项新纪录的背后，除了奥运选手的硬实力令人惊叹，这块被称为“最快的冰”的魔力也离不开硬科技的力量。这块“最快的冰”的冰面面积达到1.2万平方米，中国研发及制造团队在国际上首次创新性地采用了清洁低碳的二氧化碳跨临界直冷制冰系统，相较于传统的制冰技术，该技术不仅将能效提升了20%以上，冰面温差可控制在0.5℃以内，制成的冰更加均匀，同时也是目前世界上最环保的制冰技术，碳排放趋近于零。此外，国家速滑馆配套的场馆智能化能源管理系统，能够把制冰产生的废热用于除湿、冰面维护、场馆生活热水等，全冰面模式下每年仅制冷部分就能节省200多万度电，并且总系统的碳排放趋近于零，相当于约120万棵树实现的碳减排量。同时，冰面以下铺设着大量不锈钢管道，通过分模块控制单元，能够准确的通过不同项目分区域、分标准做制冰。这样的制冰方式，既能满足冬奥会速度滑冰比赛使用上的要求，还能够准确的通过不同冰上项目对冰面的使用需求分区域制冰，为实现“最快的冰”打下扎实基础。

  往届冬奥会气象预报基本以千米网格为主，时间更新频率是半小时至1小时。而北京冬奥会采用了定制研发的“睿图-睿思”、“睿图-大涡”等百米级预报技术，空间网格分辨率最高可达67米，时间更新频次最高达到10分钟，在空间上，每隔100米甚至更短，就有一个预报数据；在时间上，每隔10分钟，就能更新一组预报人工智能预报技术也在国际上首次被应用于冬奥会气象服务。基于AI深加工技术的0-10天冬奥关键点位‘定时定点定量’预报，通过对海量的数值天气预报模型预报数据和大量的气象观测数据来进行“再解读”，以此来实现客观气象预报的“再订正”，提升冬奥气象预报的精准度。

  从冬奥会开始之前就已经火遍全网的从解救被朱广权“难为”的手语老师的AI手语主持人播报赛事，到在比赛前一天，本该积极备战比赛却还在咪咕的演播室里赶通告、录节目的“谷爱凌数字分身Meet GU”；从相约北京”奥林匹克文化节上第一位登上奥运舞台的中国虚拟歌手洛天依到以中国气象频道主持人冯殊为原型的创造虚拟气象主持人冯小殊再到冬奥会开始后在淘宝直播带货的数字人冬冬。从场内到场外，虚拟人已经渗透到了冬奥会的多个环节。可以说，本届冬奥会慢慢的变成了国内虚拟人产业最近几年发展成果的一次集中展示，依靠技术驱动的服务型数字人基本上可以在相当程度的工作上满足奥运级别体育赛事的需要。

  国家速滑馆（冰丝带）就像一个超级大脑，它接入了36个系统、近10万点实时数据，是一座会呼吸，有记忆，会思考的智慧场馆：有感觉——场馆建筑布设各类物联网传感器，以多种网络方式实时捕捉室内外温度、湿度、空气质量、光照度等场馆运行数据；呼吸——通过场馆屋顶气象站实时数据，场馆可根据空气质量主动吸入空气开启室内新风系统，根据室外光线强弱自动升降电动遮阳帘或启闭大厅灯光；有记忆——“超级大脑”会记录场馆各项运行指标，经数据挖掘分析后，主动提出场馆各空间合理运行参数。在保障人员安全、健康、舒适的前提下降低场馆耗能；会思考——“超级大脑”会根据不同比赛场景、竞赛需求、观众数量、防疫形势，自动控制座椅送风系统、制冰温度、场地除湿系统、屋顶电动窗系统、防疫消杀系统，在保障赛事进行的同时，服务观众舒适观赛。据介绍，这颗“超级大脑”支持毫秒级管控，重要模拟数据响应时间仅24毫秒，5万点数据查询时间为0.82秒。该系统有一颗“中国芯”，全部基于国产技术打造，拥有自主知识产权。此外，场馆还在观赛、体验、训练方面呈现新亮点，如建构“AI+AR”智能室内定位导航系统，基于5G(第五代移动通信技术)的云网雾端架构使场馆还可提供“8K+VR”包厢服务、低延时视角定制等观赛服务，建立了针对速度滑冰项目的训练体能监测管理系统等。

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