从低碳火炬到AI裁判,解读冬奥科技美学

百家 作者:IT时报 2022-02-07 17:33:34 阅读:187
北京冬奥会开幕后,一个段子在社交媒体上流传甚广:“夏奥开幕式和冬奥开幕式就差半年,这半年人类科技进步真大啊。”                       


封面来源 | 北京日报客户端

2月4日晚,北京冬奥会开幕式来到了万众瞩目的主火炬点燃时刻,两名运动员共同点燃了冬奥会最后一棒火炬。可这一次,没有硕大的火炬台、也没有熊熊燃烧的巨大焰火,而是在90余个国家名称组成的巨大“雪花”中心,升起了一团微小的火焰。
这种颠覆性的改变,与时下低碳、环保的浪潮息息相关。根据《中国青年报》报道,北京冬奥会开幕式主创团队在回顾2008年资料时,发现当时点燃的火炬一小时要消耗近5000立方米燃气,总导演张艺谋和团队开始思考:“火焰是否可以更环保?”
这就有了我们今天看到的“微火”,它由清洁氢能源作为燃料供给。在600多名小朋友合唱的《雪花》歌声中,现场主持的旁白响起:“微火虽微,永恒绵长,生生不息。”
“微火”背后的节能低碳理念只是“科技冬奥”的开始。
2021年10月27日,北京冬奥组委执行副主席张建东表示,北京2022年北京冬奥会碳排放将全部中和。
延庆和张家口赛区的冬奥会场馆设施都采用绿色电力,从供暖到造雪,所有的绿色电力来自大约一两百公里外农村地区生产的太阳能、风能、水电,这些电力被转换并储存至发电厂中,然后输送到奥运场馆中。
十四年前,北京奥运的圣火点燃了全球华人的心,鸟巢和水立方则借科技美学让世界记住了中国,与2008年“科技奥运”的口号相比,十四年后的冬奥显得更加从容和笃定。

从“水”到“冰”
2008年,北京奥运场地水立方专为水上项目建设,用“水”做装饰元素,内部使用的室外空气交汇技术,使水立方成为了世界上速度最快的泳池。
十年后,2018年9月,国际奥委会副主席小萨马兰奇来到水立方,国家游泳中心以动画形式现场演示了“水立方”变身“冰立方”的过程。小萨马兰奇看后惊叹,“北京正在用一个充满智慧的方式举办奥运会。”
从2008年“科技奥运”到2022年“科技冬奥”,前沿科技的魅力正在赛场中显现。
2022年2月2日晚,北京冬奥会冰壶比赛最先举行,在与瑞士组合的对阵中,中国冰壶混双选手凌智/范苏圆稳步进攻,在两名队员关键的最后一投中,凌智“一箭双雕”,范苏圆大力击打又拿到一分,中国队首站告捷。

2月2日冰壶混双循环赛首轮比赛现场|图源新华社

一场冰壶比赛中,看似简单的摩擦和击打,却可能影响每一次投壶的结果,冰壶运动对场地也有极高要求,冰壶场地冰面特殊,是带有“水珠点”的冰面,需要冻底冰,喷白漆,然后测量、标记、补水,最后修正冰面,使冰壶运行速度更快。
很多人没有想到的是,北京冬奥会的冰壶场地,选在了2008年提供“世界速度最快游泳池”的水立方,从游泳到冰壶、从“水立方”变为“冰立方”,运动项目的变化背后,是一个不小的工程。
时间回到2015年,北京冬奥会刚申办成功,水立方总经理杨奇勇拉着设计师郑方商量,如何将“水立方”改造成冬奥场馆。经过一系列方案的比较,两人最终向世界冰壶联合会介绍了“水立方”变“冰立方”的计划:利用可拆卸制冰系统,进行水冰转换实验和测试。
世界冰壶联合会支持这一方案,但给出的条件是:如果实验不成功,立即采取浇筑混凝土的方案。
这意味着,一旦水冰转换实验失败,耗时四年打造的水立方游泳池将被直接浇上混凝土,改成冰场。
杨奇勇担心了,“我觉得不成,这是全世界最快的游泳池,真要浇上砼(混凝土),我就当场辞职。”同行的郑方安慰他,国家建筑工业化体系发展了这么久,预制装配场地的水冰转换,也一定能达到与现浇混凝土场地一样的性能。
从不可能到可能,往往从大胆和不懈的尝试开始。
为解决问题,杨奇勇和郑方分别找到了哈尔滨工业大学、清华大学建筑学院的专家教授,研究力学结构和环境制冷,攻克让冰场坚固稳定、成功制冷的难点。
经过来自清华大学、同济大学、哈尔滨工业大学、北京交通大学等4所大学和中建一局、商汤科技等科研团队近60天的协作,2019年底,一套包括可转换场地、可调节环境、智慧场景控制和增强观赛体验等关键技术的冬夏场景智能转换体系得以成功自主研发;在比赛大厅中部,也搭建了可转换结构及安装可拆装制冰系统,形成具有多条标准赛道的冰壶场地。“水冰转换”从畅想变成了现实。
变身“冰立方”的国家游泳中心|图源官方


更精准的力量

“力量来自公平”。回望奥运的历史会发现,百余年来,人们一直没有放弃追求的,是体育竞技的精准和公平。在今年的冬奥会上,科技也为体育竞技提供了更精准的方案。
在冬奥会测试赛中,AI裁判得到了最大程度的利用。在自由式滑雪、花样滑冰等技巧性项目中,AI评分系统通过捕捉、记录运动动作,根据基础标准进行评分。
基于数字化和3D技术的AI裁判,可以克服高度、光线等复杂因素,捕捉在运动员的细微动作,通过回放和分解动作,还可以在赛前为运动员提供定制方案。
2022年1月21日,花样滑冰AI辅助评分系统1.0产品发布,由中国花样滑冰协会与中关村数智人工智能产业联盟共同发起,同时启动花样滑冰AI辅助评分系统2.0建设,AI头部企业第四范式将提供人工智能算法、平台等全面支持。
这套辅助系统目前主要应用于赛前训练的评分和检测,运用计算机视觉技术算法与深度学习,对运动员的整体运动轨迹进行实时追踪,实现稳定性可视化的比赛评判。
对技术团队来说,“AI 裁判”的研发是一次不简单的探索。
中关村数智人工智能产业联盟秘书长贾昊对 36 氪说,在花滑自研AI辅助系统的需求被提出的时候,尽管科研团队的工作者都积极性极高、愿意尝试,但花样滑冰是比赛规则最复杂也是评分难度最高的体育项目之一,一直以来,我国人工智能在花滑运动领域的应用基本处于空白,团队成员并不能确定这一项目能够成功落地。
为了推进项目,中关村技术团队摸清了花样滑冰的国际挑战规则后,和相关高校团队合作交流,对近百个视频,几千张动作样本进行逐帧的标注和记忆,使AI系统通过捕捉运动员的肩跨膝踝等八个点位,准确进行动作识别和判定。
两个月时间内,花滑自研AI辅助系统1.0版本推出,能够通过平面视频判断运动员动作,抓取人和人之间的互动;在2.0版本中,这套辅助系统将能够通过人像捕捉,分辨运动员重合的场景,以3D形式呈现和评分。
花滑人气选手羽生结弦也将参加北京冬奥|图源新华社
同样站在更精准的运动追踪角度,英特尔则将3DAT技术(三维运动员追踪技术)从实验室应用到了赛场上。
东京奥运会中,英特尔利用这项技术抓取运动员实时的位置、速度,通过可视化的视频进行镜头回放,做赛事直播的增强效果。
2022年冬奥,这项技术则落地在越野滑雪和速滑这两支国家队的专业训练当中。3DAT技术利用计算机视觉和人工智能技术在视频中抓取运动员的关键骨骼点和关键节点的三维位置,形成一个三维的人体姿态,输出生物力学模型,精准输出数据,由生物力学专家、教练和运动员自己进行运动表现分析。

3DAT技术|图源英特尔官方

3DAT技术从研发到落地的过程,更像在“摸着石头过河”。
英特尔北京奥林匹克项目办公室总经理赵宏对36氪表示,团队成立的初衷是为专业运动员的专业训练准备,而在研发的过程中,团队发现,在3DAT精确度、实时性之外,3DAT还可以应用到大场面、大团体的位置识别乃至艺术创作中。
冬奥会开幕式上,来自全世界各地的普通人民走在舞台上,走过后的场地形成一条长长的河流,几百幅中外人民生活的影像陈列其上。
这一作品被命名为《致敬人民》,其中英特尔基于3DAT技术,联合第三方专业团队定制开发了“基于人工智能技术的演出实时特效系统”,凭借AI算法,开发了多个人体检测AI模型,可以稳定精准识别场中的上百名演员,最终利用多相机标定结果实时输出他们的真实位置信息,只采用了4台摄像机就做到了覆盖全场并完成信息采集。
2021年疫情反复,除了技术攻关,英特尔的科研团队也需要克服国际协作问题。成员不能线下见面,云端协作成了沟通的主要途径。
“远程办公是完全可以实现的。”赵宏说到,英特尔的一部分团队成员已经进入了奥运闭环内,目前,虽然大家都在北京,但项目进展依然远程进行,技术工作者通过云端阅读相关技术共享文档和线上例会,完成虽不接触、但却亲密无间的合作。
时代总在催生技术的革新。如果将时间定位到1960年,人们会发现在那年的罗马夏季奥运会上,体育赛事计时仍然使用肉眼判断,而在男子100米自由泳比赛上出现的争议,就已经是科技即将赋能竞技体育的第一个信号。
当时,第一、二名的游泳选手几乎同时到达终点,赛道水花遮挡视线,肉眼难以直接判断先后,裁判团也在决定冠军时出现了分歧。最终,该项目的金牌给了澳大利亚运动员约翰·德维特,美国运动员兰斯·拉森 (Lance Larson) 则居第二,争议认为,肉眼计时的不精确可能导致这并不是最公正的结果。
那也是最后一届使用肉眼评分的奥运会。
随后的时间里,包括追踪器、光感应摄影、量子计时在内的技术不断出现,被应用在体育赛事中……到今天,AI裁判、计算机视觉追踪已经构成了体育赛事的重要组成部分,技术的赋能还在革新,有关“精准”的更多力量正在到来。

视角和速度

1896年,雅典的第一支火炬点燃了现代奥运的开端,到场的各国运动员和现场近8万观众,共同见证了世界上的第一次奥运会。
在马拉松项目中,希腊运动员路易斯第一个跑到终点,拿到了属于希腊的第一块金牌。但由于当时技术有限,这一振奋人心的消息直到半个月后,才被登载到大洋彼岸其他国家的报纸刊物上。
一个半世纪前在报纸上看延期体育报道的观众当然不会想到,现代奥运开始的第125个年头,人们已经可以用电影般的效果和以4K/8K的超高清格式实时观看比赛。
据国际奥委会消息,北京冬奥会将通过阿里云向全球转播超过6000小时内容,这也是奥运首次全程以4K超高清格式转播,部分重要赛事还将以8K格式转播。
同时,这一转播云技术还提供类似“子弹时间“的高自由视角观赛特效,借助大规模,高并发,低时延的特性,将几十路高清画面实时传输,再由智能算法进行毫秒级合成和建模,将超慢动作、全景观看的电影特效式画面,带进冬奥赛事转播中。
更丰富的视角和更快的速度正在通过云端走向全球。
北京冬奥会此次的转播,也是1964年奥运会开始卫星电视转播以来,又一次重大的技术进步:奥运转播将不再仅依赖卫星传输,而是通过奥运转播云,走向全球数十亿观众。
这已是阿里云筹备云端转播平台的第四年。2018年,奥林匹克广播服务公司与阿里云合作开发奥运转播云OBS Cloud,该平台于2021年东京奥运会首次投入使用,而北京冬奥会的转播云应用,则意味着技术全面上云的开始,高清电视直播和网络渠道直播将同时在云上转播。
对阿里云冬奥项目工程师张晓锐来说,在整个项目落地过程中,最难的不是技术的攻克,反而是由技术衍生的团队沟通问题。
冬奥项目中,团队的合作伙伴来自各国,因此如何顶着时差跨洋沟通,是需要克服的关键问题。
一个方案做出后,下午和国外团队开会探讨,第二天早上又要和国内团队同步,在高节奏运转的项目时间里,张晓锐和其他同事需要不停的“切换”,切换语言、切换思路、切换表达逻辑……和技术本身比起来,时刻保持状态在线要复杂得多。
一位连续支持了东京奥运会和北京冬奥会的工程师,被张晓锐和同事们戏称为“追着晨昏线”的工程师。东京奥运会结束后,他需要隔离结束后返回欧洲工作,2021年底,又因为要支持北京冬奥会,从法兰克福重返国内。
彼时,欧洲疫情严重、航班中断,回程成了问题。对他来说,有且仅有一个选择:必须从法兰克福直飞回国。疫情正严重,每天的回国航班只有一班,机票难抢,张晓锐早上留言问抢到机票没有,下午的钉钉上总会出现一个声音:“还没抢到。”
这位追着晨昏线跑的工程师辗转几次、终于抢到机票回国时,团队里的伙伴感到从未有过的亲切,张晓锐对 36 氪回忆到,虽然平时工作都是远程沟通,见面也不多,但为了一件事做相同的努力,“就感觉像一位老朋友从欧洲回来,有种家人的感觉。”
阿里云工程师在冬奥赛场做技术调试
每次有项目的新进展和上线时,张晓锐和团队的其他成员都会拍一张合照,因为疫情,团队的成员可能是跨国沟通或在家办公,视频会议里,所有的冬奥工作者会开启摄像头,拍下一张云合照,“照片会保存下来,”张晓锐认为,这是他们最值得记录的精彩瞬间。
阿里云的“云上奥运”转播技术还在尝试普惠全球更多国家。
据介绍,阿里云为俄罗斯、巴西、墨西哥、日本等地转播电视台增设了专属云网络通道,确保4K/8K内容实现远程高质量传输,并将时延降低30%,各国可以通过沟通,提出进一步的优化方案,在当地进行地域信号的升级,带来更高清同步的画面。
2008年,张晓锐来北京上大学,开学报到时,奥运会的比赛已经结束,学校组织他们参加残奥会的观看活动,还是大学生的张晓锐在心里藏了一个种子:“大学里很多学长都参与了奥运会的志愿者活动,我在想,自己有没有机会去当一次志愿者。”
十四年过去,张晓锐没想到的是,毕业工作这么多年之后,自己已经以参与者的的方式,再次为中国自己的奥运贡献了一次力量。
冬奥会前,完成了转播云的最后一轮全球网络测试后,张晓锐一直在想自己开幕式的时候要发一个什么样的朋友圈,“还是很自豪的。”
冬奥已来。事实上,不论是通信还是管理、医疗还是筹备,被技术赋能的服务最终都指向冬奥工作者、冬奥运动员的需求,指向人性化的需要——因为技术的逻辑,最终是人的逻辑。
可以想见的是,未来的每一场奥运还会不断丰富更多科技的应用,从人眼观测到鹰眼定位,再到AI裁判;从延期传播到实时转播,再到转播上云;从文字记录到电视直播,再到VR观赛……竞技体育还在不断被技术赋能。
而对于中国来说,体育只是日益崛起的技术赋能的方向之一。在不远的将来,新的智能故事会被书写,关于技术革新的曙光将迎来续篇。

作者/张婧怡

编辑/苏建勋

来源/36氪

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