短道速滑比賽服選用防切割材料，剪刀劃不破；領(lǐng)獎(jiǎng)服應(yīng)用熾熱科技，可實(shí)現(xiàn)零下20℃御寒保暖；結(jié)合快速系帶技術(shù)，領(lǐng)獎(jiǎng)鞋兼具舒適性與便捷性……2021年12月31日，北京2022年冬奧會中國體育代表團(tuán)領(lǐng)獎(jiǎng)及比賽裝備在北京發(fā)布，其背后的“科技元素”惹人注目。

“對于高水平運(yùn)動員來說，每一塊布料的選擇，都有可能給他們帶來0.01秒的速度差距。”自2019年起，國家冬季運(yùn)動服裝裝備研發(fā)中心主任劉莉率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，共完成2000多份手稿設(shè)計(jì)，進(jìn)行過超800小時(shí)的風(fēng)洞測試，最終打造出獨(dú)一無二的高科技“戰(zhàn)服”。

無論是場館建設(shè)、賽事服務(wù)，還是觀賽體驗(yàn)、裝備設(shè)計(jì)，本屆冬奧會都處處彰顯著中國智造的“科技底色”。創(chuàng)新，不僅將這場世界矚目的冰雪盛會裝點(diǎn)得更加精彩，也必將為今后全民共享冬奧成果、推動冰雪運(yùn)動可持續(xù)發(fā)展打下牢固基礎(chǔ)。

最美的冰

可儲藏的雪

“新技術(shù)在北京冬奧會的實(shí)際應(yīng)用情況，我們首先關(guān)注的是場館，這是舉辦奧運(yùn)會的基礎(chǔ)條件。”北京冬奧組委技術(shù)部部長喻紅說，通過技術(shù)攻關(guān)，每個(gè)競賽場館都有著十足的“科技范兒”。

淡雅的米黃色墻面，深藍(lán)色的玻璃窗，綴滿豎直線條裝飾的外立面莊嚴(yán)大氣……在即將到來的冬奧會上，首都體育館將承擔(dān)短道速滑和花樣滑冰兩項(xiàng)比賽任務(wù)，預(yù)計(jì)產(chǎn)生14枚金牌。

如今，歷經(jīng)兩年多時(shí)間改擴(kuò)建后，這座修建于1968年的體育館已充盈科技新意。

步入場館，抬頭仰望，現(xiàn)代化氣息撲面而來，36個(gè)37平方米的網(wǎng)格膜，在場館頂部形成一個(gè)1332平方米的巨型投影屏幕。賽時(shí)，場地四角布設(shè)的激光投影儀會將絢麗的燈光投射至屏幕，配合最新的聲、光、電技術(shù)，將整個(gè)場館營造成如夢似幻的冰雪世界，充分展現(xiàn)“最美的冰”這一設(shè)計(jì)理念。

夢幻般的視覺效果，離不開建設(shè)者們的奉獻(xiàn)。

安裝投影屏幕由于跨度大、凈空高，首先要在天花板下方搭設(shè)一個(gè)施工平臺。“按常規(guī)辦法，需搭建體積超13萬立方米的腳手架，耗時(shí)耗資不說，還考驗(yàn)著場館承重能力。”中建八局首體項(xiàng)目經(jīng)理程占玉介紹說，在經(jīng)過多輪“頭腦風(fēng)暴”后，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)決定將施工平臺移到軌道上，通過平臺滑行實(shí)現(xiàn)施工范圍全覆蓋，既保證了施工安全，又極大地節(jié)省了人力、物力。

冰面無疑是冰雪世界中的主角。因?yàn)榛踊投痰浪倩瑑身?xiàng)賽事對場地硬度、冰層厚度要求不同，首都體育館通過引入直冷制冰技術(shù)、改變冰場構(gòu)造等方式，實(shí)現(xiàn)快速升降溫，2小時(shí)內(nèi)即可完成冰面轉(zhuǎn)換。首都體育館短道速滑競賽主任申鸰告訴本報(bào)記者，經(jīng)過一系列測試賽檢驗(yàn)，這塊冰面得到了中外運(yùn)動員的一致好評，在2021年10月舉行的測試賽上，運(yùn)動員5次打破短道速滑世界紀(jì)錄。

除了美好的冰面，北京冬奧會也在積極打造完美的雪面。

1月4日，蔚藍(lán)天空下，巍峨的小海陀山銀裝素裹，國家高山滑雪中心“雪飛燕”的條條雪道如同白色游龍穿行其間，令人震撼。

本屆冬奧會是近二十年來首次在大陸性季風(fēng)地區(qū)舉辦，妥善應(yīng)對冬春交替期極端天氣十分關(guān)鍵。

“如果遇到下雪，密度松軟的天然雪肯定會使賽道雪質(zhì)發(fā)生變化；若是下雨，雨水也會使賽道表層結(jié)冰，比賽將變得危險(xiǎn)異常。”對此，“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)“賽事用雪保障關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王飛騰與團(tuán)隊(duì)提出的辦法是，構(gòu)建物理能量平衡模型進(jìn)行“儲雪”——即在冬季溫度較低時(shí)，把雪提前造好，并儲存起來，待次年初冬再次使用。

說干就干。2017年，團(tuán)隊(duì)全程參與北京冬奧組委在延慶區(qū)石京龍滑雪場開展的儲雪試驗(yàn)，經(jīng)過整個(gè)夏季考驗(yàn)，約有60%的雪被完好儲存下來。“在沒接觸冬奧會之前，很少有人想到原來雪還能儲存，而且這項(xiàng)技術(shù)不光能服務(wù)冬奧會，還能為冰川保護(hù)提供科技支撐。”王飛騰說。

此外，首鋼滑雪大跳臺研發(fā)了正四面體模塊，可實(shí)現(xiàn)不同比賽的賽道剖面轉(zhuǎn)化；國家雪車雪橇中心賽道通過技術(shù)創(chuàng)新，首次實(shí)現(xiàn)360度回旋彎道一次噴射成型；國家速滑館采用世界跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網(wǎng)屋面，用鋼量僅為傳統(tǒng)屋面的四分之一……

科技部社會發(fā)展科技司司長吳遠(yuǎn)彬指出，在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中設(shè)立“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)，把場館規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)作為重點(diǎn)任務(wù)之一進(jìn)行布局，解決了國家速滑館等場館設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)維技術(shù)難題，支撐了國家體育場智能化和國家游泳中心冰水轉(zhuǎn)換等場館改造。

100%綠電

生態(tài)保護(hù)優(yōu)先

從申辦到籌辦，綠色、生態(tài)、低碳、可持續(xù)一直是北京冬奧會的核心理念。一系列節(jié)能工藝，為奧林匹克運(yùn)動的未來提供了中國智慧與中國方案。

滿載全球期待，2021年10月，北京2022年冬奧會火種，被放置在取形于西漢長信宮燈的火種燈中，順利抵京。

“為護(hù)送神圣的冬奧火種，我們做了很多結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新。”火種燈設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員洪文明解釋，例如火種燈采用了雙層玻璃結(jié)構(gòu)，在內(nèi)外燈罩之間留有一條導(dǎo)流通道，從而達(dá)到有效泄壓的作用，保障在5至6級風(fēng)速下火焰不熄滅。

除了確保安全、穩(wěn)定，一些環(huán)保技術(shù)也應(yīng)用到火種器具的設(shè)計(jì)中。

洪文明說，火種燈與火種臺的材質(zhì)都選用了可回收鋁合金，火種臺頂部用的是耐火、無煙、無毒的水性陶瓷涂料。“火種燃料是丙烷氣體，屬于清潔燃料?？梢赃@么說，我們的研發(fā)始終都是以綠色低碳為目標(biāo)的。”

據(jù)介紹，一套采用rPET材質(zhì)（飲料瓶再生材質(zhì)）的工作服將出現(xiàn)在北京冬奧會和冬殘奧會上，為所有場館的清廢團(tuán)隊(duì)提供溫暖。

這件“有溫度”的禮物，外套面料取材于28個(gè)飲料瓶，具備良好的防水防污效果?？刹鹦兜谋Ｅ瘍?nèi)膽填充了先進(jìn)的高效暖絨，其原料83%來自于回收材料。它的吸水量只有其自重的1%，即使在潮濕環(huán)境下，保暖內(nèi)膽依然能夠保持良好的保溫性能。

“回收我”“回頭見”“回來了”……細(xì)看服裝內(nèi)外，還“隱藏”著不少關(guān)于循環(huán)利用的生動宣傳圖標(biāo)。這些設(shè)計(jì)上的巧思，將令清廢團(tuán)隊(duì)成為行走著的可持續(xù)理念傳播大使，鼓勵(lì)更多觀眾參與到循環(huán)回收行動中。

場館外絲帶飛舞，場館內(nèi)別有洞天。國家速滑館“冰絲帶”是全球首個(gè)采用二氧化碳跨臨界直冷制冰的冬奧速度滑冰場館，1.2萬平方米的冰面采用分區(qū)制冷方式單獨(dú)控溫，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同項(xiàng)目分區(qū)域、分標(biāo)準(zhǔn)制冰。

“我們致力于打造‘最快的冰’，采用這項(xiàng)技術(shù)，可將冰面溫差控制在0.5℃內(nèi)。”國家速滑館制冰系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人馬進(jìn)補(bǔ)充說，制冷產(chǎn)生的余熱還能用于場館的熱水、澆冰、除濕等場景，減少的碳排放量相當(dāng)于植樹超120萬棵所帶來的碳排放減少量。

能源供應(yīng)是成功舉辦冬奧會的重要基礎(chǔ)。在北京冬奧會所有場館已實(shí)現(xiàn)100%綠電供應(yīng)背景下，不少場館還積極利用可再生能源。比如，延慶山地新聞中心建有光伏發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”；延慶冬奧村采用高壓電鍋爐供暖，實(shí)現(xiàn)100%可再生能源供熱。

與此同時(shí)，本屆冬奧會積極構(gòu)建賽時(shí)低碳交通運(yùn)行體系：制定賽時(shí)交通運(yùn)行政策，鼓勵(lì)觀眾優(yōu)先選擇高鐵、地鐵、公交出行；在各賽區(qū)推廣電動汽車、氫能源汽車的使用，清潔能源車輛占比達(dá)到85%，為歷屆冬奧會最高；通過智能交通系統(tǒng)和管理措施，提高車輛運(yùn)行效率等。

為降低賽事舉辦對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的不利影響，北京冬奧會在各環(huán)節(jié)都以生態(tài)保護(hù)為優(yōu)先原則，貫穿規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行的全過程。

延慶區(qū)生態(tài)環(huán)境局行政審批科負(fù)責(zé)人劉金柱說，在延慶賽區(qū)建筑施工過程中，表面原生土壤被系統(tǒng)收集，建設(shè)完工后全部原土覆蓋，珍貴植物也已就地或遷地保護(hù)。

“目前，賽區(qū)新增的2.3萬平方米生態(tài)修復(fù)工程全部完工，自去年以來，延慶區(qū)通過紅外相機(jī)拍攝到野豬、豬獾、狗獾等有效照片2000余張、視頻500余條，物種多樣性維持在較高水平。”劉金柱表示。

180度自由視角

機(jī)器人“志愿者”

北京冬奧會的成功與否，不僅取決于運(yùn)動技能的精彩比拼，還在于賽事舉辦的服務(wù)質(zhì)量。一系列“黑科技”陸續(xù)在觀賽、防疫、轉(zhuǎn)播等領(lǐng)域落地應(yīng)用，讓“科技冬奧”從愿景走向了現(xiàn)實(shí)。

借助5G+VR技術(shù)，“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)“冰雪項(xiàng)目交互式多維度觀賽體驗(yàn)技術(shù)與系統(tǒng)”將亮相本屆冬奧會舞臺。

“過去大家看到的比賽直播畫面，是導(dǎo)播人員將多路攝像機(jī)拍攝的畫面合拼成的，導(dǎo)播切到什么，大家就只能看什么。”專項(xiàng)負(fù)責(zé)人盛驍杰介紹，如今有了這項(xiàng)技術(shù)，觀眾只要手持一部5G手機(jī)，便可自己當(dāng)“導(dǎo)播”，隨時(shí)改變觀賽位置，輕松體驗(yàn)180度自由視角觀賽。

“自由視角”如何實(shí)現(xiàn)？盛驍杰舉例說，國家體育館中的U型架上共架設(shè)了40臺相機(jī)，通過三維重建和渲染，可以渲染出任意時(shí)長和幀率的精彩特效片段，相當(dāng)于1200臺相機(jī)同時(shí)拍攝拼接的效果。

除了滿足觀賽需求，“自由視角”技術(shù)對于裁判員判罰與運(yùn)動員訓(xùn)練也至關(guān)重要：一方面，這一技術(shù)可以隨時(shí)生成360度信號畫面，幫助裁判快速、準(zhǔn)確地做出判罰；另一方面，它也可以讓運(yùn)動員多角度回顧訓(xùn)練及比賽中的技術(shù)細(xì)節(jié)，科學(xué)提升成績。

得益于5G信號在賽事場館的全覆蓋，本屆冬奧會轉(zhuǎn)播也擁有了全新模式——云轉(zhuǎn)播。

“云轉(zhuǎn)播的基本流程是，將前端現(xiàn)場采集的音視頻信號，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，直接傳送到云端存儲；導(dǎo)播人員直接編輯云端音視頻素材，制作成音視頻節(jié)目，發(fā)送到觀眾終端（電視機(jī)、手機(jī)等）。”喻紅告訴記者，除了賽事轉(zhuǎn)播，諸如賽事成績、組織管理等核心信息系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)100%“上云”，這將是奧運(yùn)會數(shù)字化變革歷程上的全新里程碑。

據(jù)了解，賽事舉行期間，機(jī)器人將承擔(dān)大量防疫工作。它們分工明確，智慧快捷，堪稱最重要的“冬奧志愿者”。

在大型體育賽事中，入口處往往需要進(jìn)行身份核驗(yàn)、安全檢查，因而容易形成人員聚集。為此，國家體育館專門引入智慧出入管理系統(tǒng)，一套連接后臺管理系統(tǒng)的智能安全服務(wù)機(jī)器人。

“只要在這臺機(jī)器人上掃一下身份證件，觀眾就可以在一秒鐘內(nèi)完成所有手續(xù)查驗(yàn)，包括身份登記、智能測溫以及健康碼、核酸檢測、疫苗注射等七步驟。”場館工程師劉昀說，正是這套智慧出入管理系統(tǒng)，在保障入場者安全通行的同時(shí)，也為疫情防控提供了有力保障。

環(huán)境消殺機(jī)器人一分鐘消毒面積可達(dá)36平方米，一般續(xù)航時(shí)間接近5小時(shí)；移動測溫機(jī)器人可按規(guī)定路線主動尋找人員測溫，當(dāng)發(fā)現(xiàn)體溫超標(biāo)人員時(shí)，會主動上報(bào)給管理人員；紫外線空氣消殺機(jī)器人可通過222納米波長的光波進(jìn)行高效消毒，消殺效果非常徹底。

優(yōu)質(zhì)的賽事服務(wù)，不僅面向觀眾，也要面向參賽選手。

冬奧會山地雪上項(xiàng)目賽程安排和賽事舉辦、觀賽、救援等外圍保障服務(wù)，都與氣象條件密切相關(guān)，因此需要極為精準(zhǔn)的氣象預(yù)報(bào)。圍繞氣象條件預(yù)測，“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)作出相應(yīng)部署，研發(fā)形成了自主可控的冬奧氣象預(yù)測系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)“百米級、分鐘級”精準(zhǔn)預(yù)報(bào)。在2021年2月舉行的測試活動中，就有8場比賽根據(jù)氣象預(yù)報(bào)調(diào)整了賽程。

在運(yùn)動員激烈比拼的背后，還有“科技+醫(yī)療”的全程護(hù)航。“從雪車雪橇賽場到延慶創(chuàng)傷中心，依靠智能救護(hù)車，車程能由原來的30分鐘縮短至15分鐘。”“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)“冬奧會運(yùn)動創(chuàng)傷防治和臨床診療安全保障技術(shù)體系的建立與應(yīng)用研究”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人崔國慶介紹，該項(xiàng)目還設(shè)置冬季運(yùn)動損傷數(shù)據(jù)庫等課題，希望借助標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的收集分析，建立完善的智能影像輔助診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)診療全流程智能化輔助判斷。