文|探客Tanker 尹太白
編輯|蛋總
時(shí)針指向了20:00，倒計(jì)時(shí)歸零，2022年北京冬奧會(huì)正式拉開帷幕。
無人機(jī)編隊(duì)呈現(xiàn)的漫天雪花與樓宇華燈交相輝映，身著56個(gè)民族服飾的機(jī)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(yùn)會(huì)開幕式完全不同，冬奧會(huì)開幕式是一個(gè)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(yùn)用一些很炫酷的呈現(xiàn)方式，將中國文化和科技進(jìn)行了無縫銜接。”一位觀看了冬奧會(huì)開幕式的觀眾向「探客深科技」描述了他的感受，“這場(chǎng)融合了科技、藝術(shù)與文化的開幕式讓人深深地感受到了一種對(duì)于中國文化的自信。”
將一場(chǎng)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(shù)成果的綜合運(yùn)用與合理編排。
據(jù)了解，冬奧會(huì)開幕式不僅全程使用了數(shù)字表演和仿真技術(shù)，而且還開拓性地運(yùn)用了AI、5G、AR/VR、8K、裸眼3D、3DAT技術(shù)、360度環(huán)拍技術(shù)、ALPD激光顯示技術(shù)和云計(jì)算等數(shù)十種技術(shù)。
事實(shí)上，不僅是開幕式，“科技”也是北京冬奧會(huì)的底色和主題之一，并且貫穿了整個(gè)賽事始終。
2021年11月，北京冬奧組委曾表示，在此前133項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)成果落地應(yīng)用的基礎(chǔ)上，“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)又有61個(gè)項(xiàng)目228項(xiàng)技術(shù)陸續(xù)在測(cè)試賽、運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練及冬奧會(huì)相關(guān)籌備工作中測(cè)試應(yīng)用。
根據(jù)《“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)定向項(xiàng)目申報(bào)指南》公布的數(shù)據(jù)，為支持“科技冬奧”項(xiàng)目順利建成落地，2018-2021年度國撥經(jīng)費(fèi)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(chǎng)館、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、賽事和生活服務(wù)，還是場(chǎng)館運(yùn)行、觀賽體驗(yàn)、疫情防控，北京冬奧會(huì)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(lán)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(shí)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(chǎng)大風(fēng)便能將其吹倒。為此，屏幕提供商利亞德的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)最終決定采用鋁條結(jié)構(gòu)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(fēng)能力極強(qiáng)，安全性更高，透風(fēng)率能達(dá)到70%。”一位利亞德人士向「探客深科技」透露。
在豎屏上實(shí)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(jī)器‘學(xué)習(xí)’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(fēng)格化的山水圖像。”冬奧會(huì)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(tái)，地屏是觀眾感知最為明顯，且集合了眾多尖端科技的基礎(chǔ)設(shè)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(dá)10393平方米，屏幕模組超過了42000塊，視效畫質(zhì)更是達(dá)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(yùn)會(huì)的地屏畫卷相當(dāng)于4臺(tái)高清電視拼接而成，那么2022年北京冬奧會(huì)地屏則相當(dāng)于64臺(tái)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(yīng)商京東方BOE采用了多個(gè)8K+級(jí)分辨率的畫面融合技術(shù)，超大規(guī)模的光學(xué)校正算法可對(duì)每個(gè)顯示畫面進(jìn)行像素點(diǎn)級(jí)的光學(xué)校正。
有接近京東方BOE的人士表示，京東方BOE的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)繪制了3000余份圖紙，現(xiàn)場(chǎng)安裝了1.8萬個(gè)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(gòu)。
與此同時(shí)，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(tái)架設(shè)在6層觀眾席的高清攝像機(jī)，對(duì)地屏上的演員進(jìn)行了實(shí)時(shí)跟蹤和捕捉，從而實(shí)現(xiàn)畫面與演員的零延遲互動(dòng)。
相比豎屏、地屏鋪設(shè)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(chǎng)館，這意味著每一塊LED模組都要經(jīng)歷雨雪、烈日、風(fēng)沙和嚴(yán)寒的考驗(yàn)。”上述利亞德人士對(duì)「探客深科技」表示。
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。“LED屏及其部件全部達(dá)到IP66防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，可以適應(yīng)各種極端環(huán)境，即使面對(duì)冬季-20℃的低溫和機(jī)械設(shè)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(yīng)的LED屏實(shí)現(xiàn)的，其主要借助了裸眼3D效果。雪花形主火炬臺(tái)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(jī)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(gè)重要前提在于疫情防控工作的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)轿?。在冬奧會(huì)期間，科技力量為此提供了有力保障。
據(jù)了解，擔(dān)綱防疫工作的是由漢特云智能研發(fā)的服務(wù)機(jī)器人“笨小寶”。
在工作時(shí)，笨小寶可以按規(guī)定路線主動(dòng)尋找人員并測(cè)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(shí)發(fā)出佩戴口罩的提醒。笨小寶采用了紅外測(cè)溫模組，可以同時(shí)檢測(cè)5個(gè)人。檢測(cè)速度極快的同時(shí)，檢測(cè)誤差僅有0.1-0.2℃，一旦發(fā)現(xiàn)體溫異常者，笨小寶便會(huì)主動(dòng)將人臉數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警。
與防疫機(jī)器人形成配合，布科思研發(fā)的霧化消毒機(jī)器人和UV紫外線消毒機(jī)器人則擔(dān)任起了消毒工作，其采用全自動(dòng)、無接觸的工作方式，通過底盤上的視覺傳感器和激光雷達(dá)掃描識(shí)別前方路況，避開障礙物。
其中，霧化消毒機(jī)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(tái)霧化消毒機(jī)器人一分鐘的消毒面積可達(dá)36平方米，單次續(xù)航約為5-6小時(shí)。
而UV紫外線消毒機(jī)器人可以針對(duì)電梯按鈕及其他經(jīng)常需要接觸的封閉區(qū)域進(jìn)行消毒，無論是消毒效果還是消毒效率，都有著遠(yuǎn)勝于真人的優(yōu)勢(shì)。
布科思COO張東泉表示，“霧化消毒機(jī)器人和UV紫外線消毒機(jī)器人可定時(shí)、定點(diǎn)、定量完成工作，在節(jié)省人力物力的同時(shí)，還能有效防止交叉感染。”
除了防疫機(jī)器人和消毒機(jī)器人外，北京冬奧會(huì)上還配備了炒菜機(jī)器人、送餐機(jī)器人、遞送機(jī)器人、清潔機(jī)器人等各類服務(wù)機(jī)器人，這些機(jī)器人工作時(shí)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(huì)智慧餐廳中，廚師和服務(wù)員都是機(jī)器人。智慧餐廳配備了120臺(tái)由碧桂園千璽機(jī)器人研發(fā)的制餐機(jī)器人，能同時(shí)服務(wù)數(shù)千人。制餐機(jī)器人24小時(shí)不間斷運(yùn)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(shí)現(xiàn)無接觸智能送餐。
不僅如此，還有20秒就可以制作一個(gè)新鮮漢堡的智能漢堡機(jī)器人、會(huì)自己開蓋加油的智能煲仔飯機(jī)器人、像真人調(diào)酒師一樣能完成復(fù)雜調(diào)酒過程的智能調(diào)酒機(jī)器人以及會(huì)取豆、稱重、沖泡咖啡的咖啡機(jī)器人。
物流配送也是需要機(jī)器人參與的一項(xiàng)重要工作。冬奧會(huì)期間，物流服務(wù)商京東物流在多個(gè)冬奧會(huì)場(chǎng)館內(nèi)陸續(xù)投放了14輛室外智能配送機(jī)器人和3臺(tái)室內(nèi)智能配送機(jī)器人。
室外智能配送機(jī)器人的承重能力在30-300kg，可以自由移動(dòng)、自主避障、自動(dòng)回充，還可以智能規(guī)劃路徑。同時(shí)，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(shí)現(xiàn)了存件和取件的雙向操作。
擔(dān)任氣氛組重任的機(jī)器人也必不可少。在開幕式上，優(yōu)必選專門為冬奧會(huì)研發(fā)的56臺(tái)悟空機(jī)器人身穿56個(gè)民族的傳統(tǒng)服飾，基于14個(gè)自主研發(fā)的高性能伺服驅(qū)動(dòng)器，完成了一場(chǎng)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(jī)器人和冰雪運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來并不容易，其難點(diǎn)一是在于不僅要呈現(xiàn)經(jīng)典動(dòng)作和技巧，還要模擬運(yùn)動(dòng)員比賽時(shí)的表情并保持穩(wěn)定性；二是通過集群控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器，以做到動(dòng)作整齊劃一。
另外，智能哨兵機(jī)器人在冬奧會(huì)上同樣大放異彩。投放在張家口賽區(qū)的智能哨兵機(jī)器人能自動(dòng)精準(zhǔn)判斷入侵者的類別，還能將監(jiān)測(cè)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(yīng)用也成了一大亮點(diǎn)，引發(fā)人們的熱議。
一些比賽項(xiàng)目由于參賽場(chǎng)地海拔高、落差大，運(yùn)動(dòng)員高速移動(dòng)、動(dòng)作復(fù)雜等因素，僅憑人眼觀測(cè)或傳統(tǒng)技術(shù)手段難以看清楚每個(gè)動(dòng)作細(xì)節(jié)。
比如在自由式滑雪、花樣滑冰等比賽項(xiàng)目中，AI不懼高度、光線等復(fù)雜因素，能及時(shí)捕捉、記錄動(dòng)作，并且通過回放和分解動(dòng)作進(jìn)行評(píng)估，從而輔助裁判給出更為精準(zhǔn)的評(píng)分。
作為冬奧會(huì)的AI裁判，小冰AI競(jìng)技體育國際賽事評(píng)分系統(tǒng)是由傳感器、一臺(tái)用于傳感器控制的計(jì)算機(jī)、數(shù)字前端服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、負(fù)載均衡器、評(píng)分服務(wù)器和另一臺(tái)用于評(píng)審系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)共同構(gòu)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(píng)分系統(tǒng)1.0也是一位AI裁判，該系統(tǒng)采用云計(jì)算架構(gòu)，分為基礎(chǔ)設(shè)施層、應(yīng)用平臺(tái)層、支撐平臺(tái)層和應(yīng)用終端，運(yùn)用了人體姿態(tài)估計(jì)、目標(biāo)跟蹤算法、ReID算法、視頻動(dòng)作識(shí)別等技術(shù)。
中關(guān)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(xué)習(xí)使用，目前主要應(yīng)用于賽前訓(xùn)練的評(píng)分和檢測(cè)，未來將逐步應(yīng)用到跳水、體操、花樣游泳等比賽項(xiàng)目中。
在賽事之外，商湯科技通過SenseMARS火星混合現(xiàn)實(shí)平臺(tái)為冬奧會(huì)研發(fā)了智慧AR導(dǎo)航應(yīng)用，以解決在動(dòng)態(tài)復(fù)雜場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位和跟蹤的難題。
進(jìn)入商湯科技設(shè)計(jì)的專屬APP后，用戶只需要打開攝像頭識(shí)別周邊實(shí)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(dá)餐廳、健身中心、居住區(qū)等地點(diǎn)。
“相較于傳統(tǒng)導(dǎo)航方式，AR導(dǎo)航將路線標(biāo)識(shí)與真實(shí)場(chǎng)景融為一體，擁有更加沉浸、直觀的視覺體驗(yàn)，大大節(jié)省了時(shí)間?！币晃簧虦萍既耸肯颉柑娇蜕羁萍肌贡硎尽?/p>
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(shí)間內(nèi)完成高精度三維地圖構(gòu)建，對(duì)其數(shù)據(jù)采集和算法效率都是極大的考驗(yàn)；二是張家口冬奧村內(nèi)建筑群風(fēng)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(zhǔn)識(shí)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(guān)聯(lián)方法和參數(shù)分塊優(yōu)化方法，最終完成了對(duì)張家口冬奧村厘米級(jí)的高精度三維地圖構(gòu)建，“智慧AR導(dǎo)航應(yīng)用在30萬平方米區(qū)域內(nèi)任意地點(diǎn)都能始終保持精準(zhǔn)定位，且不會(huì)受到復(fù)雜環(huán)境的影響?！痹撋虦萍既耸繉?duì)「探客深科技」說道。
無獨(dú)有偶，曠視科技也為冬奧會(huì)研發(fā)出了智能向?qū)?。與商湯科技的智慧AR導(dǎo)航應(yīng)用相比，后者主要提供定位精準(zhǔn)、隨叫隨到的室內(nèi)引導(dǎo)服務(wù)，其還深度參與到鳥巢、冰立方、冰絲帶、五棵松體育館等奧運(yùn)場(chǎng)館設(shè)施的智能化升級(jí)建設(shè)中。
此外，在一場(chǎng)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(lǐng)域，AI也得以應(yīng)用。如科大訊飛就研發(fā)出了多語種智能語音及語言服務(wù)平臺(tái)，以及各種翻譯設(shè)備，提供定制優(yōu)化的語音識(shí)別、語音合成、機(jī)器翻譯、自動(dòng)問答等服務(wù)。
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(huì)現(xiàn)場(chǎng)提供了900臺(tái)終端示范產(chǎn)品，可以同時(shí)支持60個(gè)語種語音合成、69個(gè)語種語音識(shí)別、168個(gè)語種機(jī)器翻譯和3個(gè)語種交互理解，重點(diǎn)語種翻譯準(zhǔn)確率不低于95%，平均每句翻譯響應(yīng)時(shí)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(shí)現(xiàn)了上崗就業(yè)，甚至還成為冬奧會(huì)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(yàn)。
賽事轉(zhuǎn)播對(duì)于冬奧會(huì)而言是極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。2022年北京冬奧會(huì)的賽事時(shí)長約為1000小時(shí)，而轉(zhuǎn)播內(nèi)容總生產(chǎn)量將超過6000小時(shí)，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(luò)專線、衛(wèi)星、大型轉(zhuǎn)播車實(shí)現(xiàn)傳輸，但“云轉(zhuǎn)播技術(shù)”的出現(xiàn)與應(yīng)用讓北京冬奧會(huì)的賽事轉(zhuǎn)播有了一個(gè)全新的模式。
2022年1月4日，北京冬奧會(huì)完成了一項(xiàng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)行。
云轉(zhuǎn)播技術(shù)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(shí)時(shí)傳輸，再由算法進(jìn)行合成和建模，從而讓觀賽的攝像機(jī)角度從固定視角變成立體視角，并且還可在不同賽場(chǎng)角度做實(shí)時(shí)切換。
對(duì)于媒體工作者而言，云轉(zhuǎn)播技術(shù)能夠幫助其輸出多樣化內(nèi)容，甚至針對(duì)同一場(chǎng)比賽制作不同風(fēng)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(jī)系統(tǒng)的運(yùn)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(tái)歷時(shí)5年自主研發(fā)的一款特種攝像設(shè)備，專門用于冬奧會(huì)速度滑冰的賽事轉(zhuǎn)播工作。
中央廣播電視總臺(tái)特種設(shè)備科高級(jí)工程師趙偉表示，超高速4K軌道攝像機(jī)系統(tǒng)被稱為“獵豹”，是因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為每秒25米，即約等于時(shí)速90公里。
更關(guān)鍵的是，“獵豹”可實(shí)現(xiàn)加速、減速和超越等動(dòng)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(shí)還能讓犯規(guī)行為無處遁形。
事實(shí)上，冬奧會(huì)的科技含量遠(yuǎn)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(wù)平臺(tái)；京張高鐵是世界上第一條采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)并首次實(shí)現(xiàn)350公里時(shí)速下自動(dòng)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(wù)保障，是目前世界上最大規(guī)模的氫燃料電池汽車示范應(yīng)用；張北柔性直流電網(wǎng)工程的應(yīng)用則助力冬奧會(huì)達(dá)成了100%使用綠色電力的目標(biāo)。
冬奧會(huì)就像一個(gè)世界級(jí)大舞臺(tái)，將各領(lǐng)域最前沿的尖端科技一一展示在聚光燈下，當(dāng)科技與冬奧會(huì)相遇，一場(chǎng)富有未來感的冰雪盛會(huì)便豁然展現(xiàn)在了世人面前。
*文中題圖來自：北京2022冬奧會(huì)官方。