发布时间: 2024-04-11 来源：后置式伸缩看台
科技赋能北京冬奥会，冬奥也为科技成果转化按下了“加速键”。北京理工大学的智能训练系统、清华大学的无人驾驶技术、北京交通大学的风洞试验等等，多所高校和科研院所加入“科技冬奥”的行动计划。从开幕式到场馆建设，从赛事组织到运动员保障，一项项高科技的应用，让“科技冬奥”成为闪耀世界的中国力量。
在北京冬奥会首钢示范园区内，不一样的无人驾驶车辆正在来回穿梭。与一般车辆不同的是，这些车没有驾驶员直接操作，却可以熟练地进行自主避障、路径规划、智能调度等。这就是由清华大学与首钢集团牵头，联合百度、智行者、福田等多家参与单位研制的全天候多车型L4级无人驾驶汽车。
作为北京市科技冬奥专项“全天候多车型无人驾驶技术开发及首钢园区功能示范（科技冬奥）”的项目负责人，清华大学车辆与运载学院杨殿阁教授从2018年起带领团队针对冬奥全天候运行的特殊工况，围绕“车”“路”“云”“仿真”“示范”，研发了中巴公交等七种类型的无人车；建设了首钢园区智慧道路，开发了智能网联汽车云端控制与调度平台，实现对无人驾驶汽车的实时监控与远程调度。
“面向冬奥复杂多变极寒天气以及中国的人车混杂复杂道路交互与通行场景，在无人驾驶有关技术研发过程中，团队基于清华多学科优势，联合多家单位做技术攻关，实现了全天候高级别无人驾驶技术并向全世界展示。”杨殿阁说。
据悉，该项目研发的多种车型L4级无人驾驶车辆，结合了首钢冬奥园区实际应用需求，围绕首钢冬奥园区无人接驳、无人公交、无人清洁、无人文件及快递派送、共享约车等实际应用场景，为2022年北京冬奥会无人驾驶示范提供了强有力的技术支撑与保障。
本次“虚拟鸟巢”的科技创意，由北京理工大学完成。早在2019年10月，作为服务国家盛典的“国家队”，北京理工大学计算机学院数字表演与仿真技术团队就开始参与到冬奥会、冬残奥会开闭幕式的创意工作中。
北理工师生们采用原创的“智能化创编排演一体化”系统，按照开幕式导演组要求，打造了全仿真的“虚拟鸟巢”，本次仿真精确到每一位演员的位置、动作、步伐速度……精确到开幕式的每分每秒，为开幕式的策划、设计和排练，提供了有力的科技支撑。
在本次冬奥开幕式上，一块近一万平方米的“大地屏”惊艳世界。这块分辨率达到16K的地屏，铺满了整个国家体育场中心区域，地屏与立屏联结一体，配合开幕式演出，呈现震撼的视觉效果。在地屏绚丽变化的背后，却是“海量”的数据计算。
对于高帧率16K的计算机图形动画生成任务，一定要采用高性能GPU和CPU服务器集群，仅三分钟的素材便50G左右，具体渲染时间依据素材的复杂程度，可能达到数十天。面对这一全新挑战，北京理工大学和中央电视台自主研发了渲染集群管理软件，能轻松实现任务自动分配、结果自动通知上传等功能，集群渲染速度提高了30倍以上，该软件为节目修改的突发情况提供了应急保障。
本次冬奥开幕式每一个精彩镜头的背后，都有北理工的科技保障。开幕式转播机位镜头效果仿真，也是北理工团队所打造的。冬奥会开幕式仿线个不同转播机位，通过对开幕式的“全虚仿”，对不同转播机位在不同时间点的拍摄效果进行了效果仿真。
2月4日，立春之日。晶莹的“大雪花”在鸟巢绽放，冬奥开幕式盛典如约而至。艺术与创意完美的结合离不开科学的验证，有一支队伍负责将想象落地。他们是来自北京交通大学的一群了解风、分析风、利用风的驭风人。
自2018年起，作为风洞实验室研究团队，北京交通大学教授李波与课题组成员就开始投入到冬奥场馆建设与运动员辅助训练中，涉及冬奥会开幕式。风洞实验室的研究人员要做的工作就是“让风的影响消失”。
2021年7月，李波接到北京冬奥组委会的通知，需验证“大雪花”的点火方案，原方案是将其从场馆顶部悬吊下来并倾斜于地面，火炬手将火炬插入，继而起吊升空、旋转。凭借着提供建国70周年庆典花车、建党百年庆典红色拱门等重要项目的抗风咨询工作。李波意识到，保障“大雪花”的点火功能是关键，立马组成了攻关团队设计方案。
这期间，他们反复试验，初版“大雪花”模型质地轻薄，没有办法进行传统的建筑物风洞试验模型搭建，团队经过多次修正，最后采用铝合金3D打印制作出试验所需的高保真缩尺模型，逼真程度让主火炬设计团队大为赞叹。
经过多次试验，团队发现按照原方案，无论风速如何，“大雪花”总是控制不住地左右摇摆，火炬手根本没办法将火炬插入到大雪花中。最终，团队提出建议将原方案调整为“悬挂+支架”的方式，保证“大雪花”的稳定性，确保点火仪式顺利举行。
北京冬奥会开幕式“简约、安全、精彩”的完美呈现，向世界展示了新时代的中国浪漫。
作为北京2022年冬奥会、冬残奥会开闭幕式创意基地，北京印刷学院组建了由百余位师生跨学科、多专业组成的开幕式视效团队，发挥“创意设计 艺工融合”的优势，完成了视效创意、设计、制作、统筹等工作，为100分的开幕式贡献了北印设计力量。
北京印刷学院用“水墨艺术+数字科技”，将中华民族气韵与现代数字科技完美融合，向历届冬奥会致敬，助托第24届冬奥会冰雪五环破冰而出， 全世界被这中国水墨动画的冰立方深深击中。
2021年11月12日，在距离北京冬奥会开幕式还有84天之际，北京印刷学院新媒体艺术高精尖创新中心高妍玫教授领衔的数字水墨动画创新设计团队接到了一项重要任务：以中国水墨风格视觉化呈现冬奥会开幕式冰立方运动主题水墨人物动画。
经过84天的艰苦努力，在测试了近千张纸质效果和绘制了近三万帧数字动画之后，第七版中国风的人形设计效果为冬奥会开幕式交上了一份满意的答卷。
在北京冬奥会赛场上，除了永久性建筑，还装配大量的临时看台、临时厕所、临时用房等。这些临时设施由北京建筑大学科研团队参与设计研发，不仅坚固安全，而且还加入了智能化系统，“硬核”的临时设施，为冬奥会赛事提供了重要保障。
看似与日常建筑施工工地脚手架相差无几的架体，采用了轻质高强的环保不锈钢新材料，插销式节点构造进行装配，让临时设施更安全稳定、组装更加快捷。
这些成果正是来自北京建筑大学的科研团队及其合作单位。在设计与施工阶段，科研团队利用三维激光和现场监测技术对临时设施开展综合评估，建立结构分析模型，还完成了在严寒、大风和大雪等极端天气条件下结构安全性能的试验和加固方案。
北京建筑大学土木与交通工程学院教授张艳霞带领团队验证整个结构的安全性。经过试验以后，在零下40摄氏度以下，能保证结构的性能，也验证了整个体系可靠、拆卸、包括快速搭建这样一些性能。
北京建筑大学还研发了“严寒条件下临时设施智能物联监测及预警关键技术”，在临时看台的架体上安装了温度、湿度等智能传感器，可实时采集监测延庆、张家口赛区临时设施的位移、倾斜、振动等情况，并通过人工智能大数据分析，随时对它们进行“健康”体检。
北京建筑大学电气与信息工程学院院长郭茂祖介绍，这些传感器能监测观众在看台上的分布情况，这一些数据会传到后台，假如有一些不正常的情况，会及时通知现场的保障人员，去精确定位，检测维修，保障冬奥会的正常运行。
围绕冬奥会、冬残奥会的服装服饰所需，北京服装学院承担了北京市“科技冬奥”专项——“高性能多功能冬奥服装服饰研究开发”项目研发工作。
对于冬奥会志愿者、工作人员、技术官员等人员的服装，北京服装学院的项目组人员先后改了6次，最终推出的定型服装是第七版。为给比赛用服研发提供技术基础，项目组人员开展了国家冬季运动队个性化人体数据库建设。
课题组以“人—衣—环境”的互动关系及人体工学等为理论基础，通过对北京2022年冬奥会环境和国人体型、穿衣习惯等精准量化分析，研究开发了冬奥赛时制服全套解决方案，包括整套服装服饰的技术控制指标、从功能内衣到防寒外衣的分层搭配方案、每层的服装结构、版型和材料要求，以及服装检测与评价方法及指标系统等。
目前，高性能多功能冬奥服装服饰研发项目已为速度滑冰队、自由式滑雪空中技巧队等多支国家集训队的运动员建立了三维人体数据库，并基于此数据库定制开发了国家花样滑冰队等运动队比赛和保障服装，改变了依靠国外定制采购的现状。
