科技助力 智慧赋能

李忠东

2022年北京冬季奥运会将用科技打造智慧奥运，用科技展现奥运魅力。为达到“简约、安全、精彩”的办赛要求，各种智能应用方案闪亮登场。高科技在助力运动员取得优异成绩的同时，也让观众得以享受精彩的视觉盛宴。在竞争激烈的赛场上，多种突破性技术令人叹为观止，其中三维运动员追踪（简称3DAT）技术平台、360度VR技术平台和VSS（Venue Simulation Service）数字孪生场馆模拟仿真系统等，成为引人注目的科技看点。

3DAT 技术平台：揭秘运动能力极限

科技巨头英特尔是奥运会的亲密合作伙伴，其首创的3DAT技术平台，将先进的AI（人工智能）和计算机视觉运动追踪能力从实验室带到了赛场。该技术平台使用4个高度灵活、移动迅速的摄像机捕捉运动员的形态和运动情况，接着应用由英特尔至强可扩展处理器驱动的算法，从生物力学机制的角度对运动员的动作进行分析，然后从标准视频源中，提取运动员的关键骨骼点信息、身体关键部位的姿态、运动轨迹和位置信息等，应用姿势估计算法和生物力学算法来进行三维重建，生成生物力学数据，并输出运动表现分析。该平台可将数据在20秒内最终交付给广播端口，把运动员的相关信息，比如姓名、国籍、实时速度等更直观地呈现给观众。

3DAT 技术平台

3DAT技术平台生成的数据被整合到奥运会转播中，能增强电视直播节目的效果。该技术平台以“接近实时”的方式工作，允许广播服务公司实时添加数据。它曾在2021年东京奥运会举行的100米、200米、4×100米接力和跨栏运动项目的回放过程中，提供叠加的可视化数据。例如，在8月1日举行的东京奥运会男子100米半决赛中，观众们为中国运动员苏炳添以9.83秒刷新亚洲纪录而欢呼。苏炳添的出色表现之所以能在电视直播中淋漓尽致地呈现在人们面前，完全得益于3DAT技术平台。在后续慢镜头回放过程中，3DAT技术平台提供了几组叠加的可视化动画和数据，通过苏炳添奔跑姿势的生物力学图层，显示他在各个不同阶段的位置和实时奔跑速度，并且对比赛亮点进行分析、解读和复核，带给观众更全面的认识和全新的体验。

对于裁判员来说，3DAT技术平台是确定每一刻每位运动员排名的最重要的依据。特别是在终点冲刺阶段，当两位运动员的位置极其接近的时候，有时仅凭肉眼难以捕捉到如此微小的差异，无法保证判定的公平公正。在这关键的时刻，裁判员可以通过3DAT技术平台收集的有关速度跟踪和场景细节等数据，来确定运动员的最终排名。这些数据主要包括运动员们在赛道上几个点的速度、完成比赛的耗时和到达终点线的时间等。

该技术平台的信息不仅输出量大，而且准确，裁判员和观众可以依据各种信息来比较不同运动员的表现。以百米田径运动为例，比赛时间只有短短几秒到十几秒，运动员跑出的每一步的细微变化都有可能影响比赛结果。3DAT技术平台提供的视频显示了跑步者身后的彩色轨迹，这个轨迹在比赛的不同点颜色不同，裁判员和观众可以清晰地看到颜色随着运动员跑动距离的变化而各异。

在竞技体育中，每一个动作完成的精细度对比赛成绩都起到决定性的作用，因此，日常训练时对动作进行更精准的把握和更科学的分析，是帮助运动员提升运动表现的关键之一。3DAT技术平台把计算机视觉和AI技术结合在一起，能够捕捉到运动员的多个关键骨骼点（这些骨骼点对于描述人体姿态和预测人体行为至关重要），并在几秒钟内提供运动员速度、身体角度、加速度、步长等方面的数据，实现对运动员3D形态的数据提取，为运动员的训练提供有力的数据支持和科技辅助。3DAT技术平台能帮助渴望成功的职业运动员进行训练，从而达到巅峰状态。

跑步者身后的彩色轨迹随着跑动距离的变化而改变颜色。

对此，两届奥运会十项全能金牌得主、英特尔奥林匹克技术事业部产品开发工程师阿什顿·伊顿表示：“在从事体育运动时，人们的自我感觉和真正表现之间存在着巨大差距。当我在进行100米短跑训练时，我会和我的教练一起进行步态调整，以减少几分之一秒的时间。这完全是凭感觉，有时起作用，有时不起作用，因为我不完全知道身体实际上在做什么。但是3DAT 技术平台可以让运动员准确地了解自己的运动姿态，因此可以进行精确的分析，并能明确哪些地方须进行调整。”

3DAT技术平台利用摄像机在运动员训练时进行拍摄，因而他们不会因佩戴传感器或偏离常规训练计划而感到有负担。该技术平台将视频数据（每秒60帧）发送到云端，利用英特尔第二代至强可扩展处理器进行分析。运动员和教练员收到详细描述运动员训练情况的报告和图表后，能更深入地研究人体力学及问题点，以便实施细微的调整，来帮助运动员充分发挥潜力。这些都是教练员用肉眼无法捕捉到的信息。另外，借助3DAT技術平台记录的运动员的历史数据，还可以实现对训练趋势的追溯，让教练员在精准分析运动姿态、聚合运动数据的基础上，整理并提出科学训练计划和专家策略。

对此，英特尔研究副总裁莫妮卡·劳德米尔克指出：“以前无法用肉眼衡量的指标，现在可以通过3DAT 技术平台显示出来。我们通过获取、综合这些信息，将其转化为对教练员和运动员有用的东西。当最微小的调整为我们的运动员带来真正的、有影响力的变化时，它就会改变游戏规则。”

作为一项前沿技术，3DAT技术平台在全民健身、健康和艺术等领域有着广阔的应用空间，与体育和艺术等诸多领域相结合，会形成巨大的跨界影响力。该技术平台可通过三维骨骼重建形成一个虚拟人，再通过艺术加工或渲染使之变成一个虚拟人偶。虚拟人是未来虚拟世界诸多应用的主干，如何创造栩栩如生的虚拟数字人，一直是计算机视觉、计算机图形学与多媒体等人工智能相关学科密切关注的重要研究课题。

360度VR技术平台：提供前所未有的观赛体验

在北京冬奥会上，英特尔还将通过360度VR技术平台，把沉浸式内容提升到更高的档次——捕捉整个运动场地的三维数据，从任意角度进行直播，定格精彩画面，并实现360度快速回放，为观众创造一个感受体育运动魅力的虚拟世界。VR头盔实现了轻量化、高分辨率显示、低延时和高刷新率，极大地防止眩晕和不适，用户已经可以较长时间佩戴头盔欣赏VR视频。

无论是探索大型体育赛事创新的转播方式，还是丰富观赛体验，或者吸引年轻的网民，英特尔的360度VR技术平台都取得了成功。作为VR视频的细分领域之一，用VR头盔来观看专业赛事已经成为一个新的发展方向。它不仅能带来强烈的现场感，让用户如临其境，而且现场多台VR摄像机的部署还可以让用户切换镜头，自由选择不同的视角观赛。在某种程度上，用户享受到的观赛乐趣甚至优于亲临现场的观众。

360度VR技術平台

VSS数字孪生场馆模拟仿真系统：助力场馆管理与运营

VSS数字孪生场馆模拟仿真系统基于英特尔最新一代高性能处理器的先进计算能力，不仅能够建立虚拟场景、仿真活动全过程，而且提供针对活动流程的三维辅助设计工具集，多方位地为大型活动的组织搭建一套具备时间和空间等多维度的设计辅助协作平台。该系统一方面将现实世界的物联网等智慧场馆应用的真实信息与其数字孪生虚拟世界完美融合，为赛事管理方和场馆运营方提供虚拟现实的智慧管理手段，节约成本，提升效率，实现科学防范;另一方面可以基于3D数字孪生模型和云渲染技术开发赛道模拟、摄像机位模拟、观众座位观赛视角模拟、场馆内导航等服务，让运动员、转播商、场馆方和观众通过5G网络访问基于3D数字孪生场馆的云化服务。

数字孪生技术指的是以场馆信息模型为基础，运用云计算、物联网、移动互联网、大数据、AI等新一代信息技术，在虚拟信息空间构建一个可以表征该物理场馆的虚拟实体和子系统，并且这种联系不是单向和静态的，而是存在于整个产品的生命周期中。作为举办体育活动的场地空间，体育场馆是体育产业数字化转型的核心场景，数字孪生技术在减少工作人员、避免不必要的客户接触、阻断病菌传播渠道等方面将发挥显著的效果。

大型活动举办期间的人流管理、交通调度、安防管理和应急指挥等重点场景，均可通过基于数字孪生系统的大数据模型仿真、精细化数据挖掘和科学决策，出台指挥调度指令及决策监测，全面实现动态、科学、高效、安全的大型活动项目管理。任何活动事件、人员车辆、基础设施的运行，都将在数字孪生系统中进行实时、多维度的呈现。对于重大安全事件，可以依托数字孪生系统，以秒级时间完成问题发现和指挥决策下达，实现一点触发、多方联动、有序调度、合理分工、闭环反馈。当前，大多数的体育场馆运行方式仍以传统的人力结合部分楼宇智能化子系统进行，这种运维方式对建筑设备的故障处理相对及时，但对建筑设备故障预警分析的能力尚有欠缺。场馆运维服务应以预防为主、检修为辅，数字孪生技术良好的全面分析和预测能力，将在场馆的运维领域大放异彩。

赛事主办方、场馆运营方、参赛运动员、运动观赛者和健身爱好者是智慧场馆服务的核心对象，也是数字化转型考虑的关键因素。数字孪生场馆以人作为核心主线，对观赛属性、消费偏好、运动数据等进行动态监测，纳入模型，协同计算，同时通过电子商务、在线教育，结合AR/VR、高清视频等技术实现虚拟的观赛和线上训练，以智能人机交互、网络主页提醒、智能服务推送等形式，实现服务的快速响应和个性化服务，形成具有巨大影响力的数字孪生服务体系。数字孪生的核心概念是虚拟与现实的高度融合。对于未来的数字时代的观赛与训练而言，数字孪生是再好不过的选择，可以把对运动的各种反馈更为生动直观地呈现出来，能进行可视化教学，又能远程操作，既有乐趣又切合实际。

VSS数字孪生场馆模拟仿真系统

因新冠肺炎疫情的影响，运动场馆的管理和运营面临严峻的挑战，线下的活动和场景也受到了制约。北京冬奥会使用的VSS数字孪生场馆模拟仿真系统主要解决三个问题：一是运动员、教练员和裁判员无须来到现场就能挑选自己心仪的房间，类似VR看房;二是帮助负责奥运转播的奥林匹克广播服务公司模拟拍摄角度，选择合适的机位摆放位置;三是协助奥组委工作人员更好地工作，使他们能通过仿真系统随时对场馆内的设施提出修改意见，减少实地勘查的时间成本，让体育场馆更加人性化和智能化。

相关链接

历届冬奥会主题口号（节选）

2022年北京冬季奥运会：一起向未来！（Together for a Shared Future）

“一起（Together）”展现了人类在面对困难和挑战时的坚强姿态，昭示着冲破艰险、开创未来之路。“向未来（for a Shared Future）”表达了人类对美好明天的憧憬，传递了信心和希望。“一起向未来（Together for a Shared Future）”是态度，是倡议，更是行动方案，是倡导追求团结、和平、进步、包容的共同目标，是追求“更快、更高、更强、更团结”这一奥林匹克精神的中国宣扬，表达了世界需要携手走向美好未来的共同愿望。

2018年平昌冬季奥运会：激情同在（Passion Connected）

“Passion”意味着热情、热爱、憧憬，平昌作为世界性庆典的举办地，将赋予人们灵感，传达韩国的温暖人情。 “Connected”意为连接、结合、相通，通过韩国的尖端技术和融合文化，平昌将成为所有年龄段的人都能参与的空间。标语表达着奥运的精神与韩国的温情，意味着新的开始、和谐世界以及冬季奥运会的新天地。

2014年索契冬季奥运会：激情冰火属于你（Hot. Cool. Yours）

“Hot”代表火熱的运动激情，也暗指举办地索契的气候特点。“Cool”代表冬奥会举办的季节，也代表着俄罗斯的传统形象。“Yours”意味着冬奥会是属于全世界体育迷的盛事。

2010年温哥华冬季奥运会：用炽热的心（With Glowing Hearts）

主题口号来自加拿大国歌《哦，加拿大》中的歌词，它代表了运动员赢得奖牌时的激动心情，同时代表着加拿大国家与人民，也包含着加拿大的特征、理念和历史。

2006年都灵冬季奥运会：激情在这里燃烧（Passion Lives Here）

“激情在这里燃烧” 明确而简洁地表达了第20届冬奥会的精神和价值。继1956年科蒂纳丹佩佐冬季奥运会、1960年罗马夏季奥运会之后，都灵再次向世人展示意大利人付诸每项行动的巨大热情。

2002年盐湖城冬季奥运会：点燃心中之火（Light the Fire within）

这一主题口号中的“火”，是正义与纯洁的象征。燃烧在内心的“圣火”暗喻了这届冬奥会的精神图腾。“点燃心中之火”还是这届冬奥会会歌的歌名，并作为一个设计理念成为开幕式的主题。

1998年长野冬季奥运会：让世界凝集成一朵花（From around the World to Flower as One）

主题口号源于长野冬奥会的举办理念，即“源自内心的奥运——与爱同在”。

1994年利勒哈默尔冬季奥运会：建设保护更好的地球（To Build Unprotect a Better Planet Earth）

自利勒哈默尔冬奥会开始，冬奥会与夏奥会不在同一个奥运年举行，主题口号“建设保护更好的地球”更多的是呼唤和平，同时纪念萨拉热窝冬奥会举办10周年。

1992年阿尔贝维尔冬季奥运会：一束光，一世界（One Light ，One World）

在这届冬奥会中，中国奥运军团实现了奖牌“零的突破”：叶乔波在500米和1000米速滑比赛中获得银牌。

1988年卡尔加里冬季奥运会：一起感受（Can't You Feel It）

在加拿大举行的1988年卡尔加里冬奥会，共设10个大项46个小项，有来自57个国家和地区的1423名选手参赛。