1月5日拍攝的北京冬奧會首鋼滑雪大跳臺。 劉憲國攝（人民視覺）

2021年11月25日拍攝的北京冬奧會河北張家口賽區(qū)國家跳臺滑雪中心。 新華社記者 楊世堯攝

1月6日上午，為北京冬奧會量身定制的新型奧運版復興號智能動車組在北京清河站正式上線發(fā)車。史文哲攝（人民視覺）

2021年10月27日，“2022北京冬奧會和冬殘奧會雪蠟車交付儀式”在北京舉行。新華社記者 陳鐘昊攝

短道速滑比賽服選用防切割材料，剪刀劃不破；領獎服應用熾熱科技，可實現零下20℃御寒保暖；結合快速系帶技術，領獎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領獎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，國家冬季運動服裝裝備研發(fā)中心主任劉莉率領團隊，共完成2000多份手稿設計，進行過超800小時的風洞測試，最終打造出獨一無二的高科技“戰(zhàn)服”。

無論是場館建設、賽事服務，還是觀賽體驗、裝備設計，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得更加精彩，也必將為今后全民共享冬奧成果、推動冰雪運動可持續(xù)發(fā)展打下牢固基礎。

最美的冰

可儲藏的雪

“新技術在北京冬奧會的實際應用情況，我們首先關注的是場館，這是舉辦奧運會的基礎條件。”北京冬奧組委技術部部長喻紅說，通過技術攻關，每個競賽場館都有著十足的“科技范兒”。

淡雅的米黃色墻面，深藍色的玻璃窗，綴滿豎直線條裝飾的外立面莊嚴大氣……在即將到來的冬奧會上，首都體育館將承擔短道速滑和花樣滑冰兩項比賽任務，預計產生14枚金牌。

如今，歷經兩年多時間改擴建后，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，現代化氣息撲面而來，36個37平方米的網格膜，在場館頂部形成一個1332平方米的巨型投影屏幕。賽時，場地四角布設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，將整個場館營造成如夢似幻的冰雪世界，充分展現“最美的冰”這一設計理念。

夢幻般的視覺效果，離不開建設者們的奉獻。

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一個施工平臺。“按常規(guī)辦法，需搭建體積超13萬立方米的腳手架，耗時耗資不說，還考驗著場館承重能力。”中建八局首體項目經理程占玉介紹說，在經過多輪“頭腦風暴”后，項目團隊決定將施工平臺移到軌道上，通過平臺滑行實現施工范圍全覆蓋，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。因為花樣滑冰和短道速滑兩項賽事對場地硬度、冰層厚度要求不同，首都體育館通過引入直冷制冰技術、改變冰場構造等方式，實現快速升降溫，2小時內即可完成冰面轉換。首都體育館短道速滑競賽主任申鸰告訴本報記者，經過一系列測試賽檢驗，這塊冰面得到了中外運動員的一致好評，在2021年10月舉行的測試賽上，運動員5次打破短道速滑世界紀錄。

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地區(qū)舉辦，妥善應對冬春交替期極端天氣十分關鍵。

“如果遇到下雪，密度松軟的天然雪肯定會使賽道雪質發(fā)生變化；若是下雨，雨水也會使賽道表層結冰，比賽將變得危險異常。”對此，“科技冬奧”重點專項“賽事用雪保障關鍵技術研究與應用示范”項目負責人王飛騰與團隊提出的辦法是，構建物理能量平衡模型進行“儲雪”——即在冬季溫度較低時，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，團隊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，經過整個夏季考驗，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，而且這項技術不光能服務冬奧會，還能為冰川保護提供科技支撐。”王飛騰說。

此外，首鋼滑雪大跳臺研發(fā)了正四面體模塊，可實現不同比賽的賽道剖面轉化；國家雪車雪橇中心賽道通過技術創(chuàng)新，首次實現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屋面，用鋼量僅為傳統屋面的四分之一……

科技部社會發(fā)展科技司司長吳遠彬指出，在國家重點研發(fā)計劃中設立“科技冬奧”重點專項，把場館規(guī)劃、建設、運維關鍵技術作為重點任務之一進行布局，解決了國家速滑館等場館設計、建造和運維技術難題，支撐了國家體育場智能化和國家游泳中心冰水轉換等場館改造。

100%綠電

生態(tài)保護優(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。

“為護送神圣的冬奧火種，我們做了很多結構上的創(chuàng)新。”火種燈設計團隊成員洪文明解釋，例如火種燈采用了雙層玻璃結構，在內外燈罩之間留有一條導流通道，從而達到有效泄壓的作用，保障在5至6級風速下火焰不熄滅。

除了確保安全、穩(wěn)定，一些環(huán)保技術也應用到火種器具的設計中。

洪文明說，火種燈與火種臺的材質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。可以這么說，我們的研發(fā)始終都是以綠色低碳為目標的。”

據介紹，一套采用rPET材質（飲料瓶再生材質）的工作服將出現在北京冬奧會和冬殘奧會上，為所有場館的清廢團隊提供溫暖。

這件“有溫度”的禮物，外套面料取材于28個飲料瓶，具備良好的防水防污效果。可拆卸的保暖內膽填充了先進的高效暖絨，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，保暖內膽依然能夠保持良好的保溫性能。

“回收我”“回頭見”“回來了”……細看服裝內外，還“隱藏”著不少關于循環(huán)利用的生動宣傳圖標。這些設計上的巧思，將令清廢團隊成為行走著的可持續(xù)理念傳播大使，鼓勵更多觀眾參與到循環(huán)回收行動中。

場館外絲帶飛舞，場館內別有洞天。國家速滑館“冰絲帶”是全球首個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)制冷方式單獨控溫，可實現根據不同項目分區(qū)域、分標準制冰。

“我們致力于打造‘最快的冰’，采用這項技術，可將冰面溫差控制在0.5℃內。”國家速滑館制冰系統設計負責人馬進補充說，制冷產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于植樹超120萬棵所帶來的碳排放減少量。

能源供應是成功舉辦冬奧會的重要基礎。在北京冬奧會所有場館已實現100%綠電供應背景下，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，實現電力“自發(fā)自用、余電上網”；延慶冬奧村采用高壓電鍋爐供暖，實現100%可再生能源供熱。

與此同時，本屆冬奧會積極構建賽時低碳交通運行體系：制定賽時交通運行政策，鼓勵觀眾優(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到85%，為歷屆冬奧會最高；通過智能交通系統和管理措施，提高車輛運行效率等。

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

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

“目前，賽區(qū)新增的2.3萬平方米生態(tài)修復工程全部完工，自去年以來，延慶區(qū)通過紅外相機拍攝到野豬、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

機器人“志愿者”

北京冬奧會的成功與否，不僅取決于運動技能的精彩比拼，還在于賽事舉辦的服務質量。一系列“黑科技”陸續(xù)在觀賽、防疫、轉播等領域落地應用，讓“科技冬奧”從愿景走向了現實。

借助5G+VR技術，“科技冬奧”重點專項“冰雪項目交互式多維度觀賽體驗技術與系統”將亮相本屆冬奧會舞臺。

“過去大家看到的比賽直播畫面，是導播人員將多路攝像機拍攝的畫面合拼成的，導播切到什么，大家就只能看什么。”專項負責人盛驍杰介紹，如今有了這項技術，觀眾只要手持一部5G手機，便可自己當“導播”，隨時改變觀賽位置，輕松體驗180度自由視角觀賽。

“自由視角”如何實現？盛驍杰舉例說，國家體育館中的U型架上共架設了40臺相機，通過三維重建和渲染，可以渲染出任意時長和幀率的精彩特效片段，相當于1200臺相機同時拍攝拼接的效果。

除了滿足觀賽需求，“自由視角”技術對于裁判員判罰與運動員訓練也至關重要：一方面，這一技術可以隨時生成360度信號畫面，幫助裁判快速、準確地做出判罰；另一方面，它也可以讓運動員多角度回顧訓練及比賽中的技術細節(jié)，科學提升成績。

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

“云轉播的基本流程是，將前端現場采集的音視頻信號，通過網絡技術，直接傳送到云端存儲；導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、手機等）。”喻紅告訴記者，除了賽事轉播，諸如賽事成績、組織管理等核心信息系統已實現100%“上云”，這將是奧運會數字化變革歷程上的全新里程碑。

據了解，賽事舉行期間，機器人將承擔大量防疫工作。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，入口處往往需要進行身份核驗、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，一套連接后臺管理系統的智能安全服務機器人。

“只要在這臺機器人上掃一下身份證件，觀眾就可以在一秒鐘內完成所有手續(xù)查驗，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，在保障入場者安全通行的同時，也為疫情防控提供了有力保障。

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

優(yōu)質的賽事服務，不僅面向觀眾，也要面向參賽選手。

冬奧會山地雪上項目賽程安排和賽事舉辦、觀賽、救援等外圍保障服務，都與氣象條件密切相關，因此需要極為精準的氣象預報。圍繞氣象條件預測，“科技冬奧”重點專項作出相應部署，研發(fā)形成了自主可控的冬奧氣象預測系統，首次實現“百米級、分鐘級”精準預報。在2021年2月舉行的測試活動中，就有8場比賽根據氣象預報調整了賽程。

在運動員激烈比拼的背后，還有“科技+醫(yī)療”的全程護航。“從雪車雪橇賽場到延慶創(chuàng)傷中心，依靠智能救護車，車程能由原來的30分鐘縮短至15分鐘。”“科技冬奧”重點專項“冬奧會運動創(chuàng)傷防治和臨床診療安全保障技術體系的建立與應用研究”項目負責人崔國慶介紹，該項目還設置冬季運動損傷數據庫等課題，希望借助標準數據的收集分析，建立完善的智能影像輔助診斷技術，實現診療全流程智能化輔助判斷。

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