科技创新赋能现代奥运——访北京冬奥组委新闻宣传部教育和公众参与处处长孙斌

文/张伟斌

2021年9月17日，北京2022年冬奥会和冬残奥会主题口号正式发布——“一起向未来”（英文为“Together for a Shared Future”）（新华社发 北京冬奥组委供图）

奥林匹克运动的渊源可以追溯到古希腊奥林匹克运动会。古代奥运会是人类体育文化宝库的一颗明珠，对世界体育发展产生了深远影响。现代奥运会作为奥林匹克运动活动体系的核心，延承了100多年，反映了社会的进步和现代体育发展的需求，其影响力涵盖了社会的各个方面。现代奥运的发展与科技息息相关，从场地建设到器材装备革新，从赛事组织到赛事全球直播，方方面面都烙上了科技的印记。

北京2022年冬奥会和冬残奥会将以“冬奥，智能新时代”为理念，全方位展现科技对冬奥筹备的支撑。近日，本刊编辑部采访了北京冬奥组委新闻宣传部教育和公众参与处的孙斌处长，他不仅带领我们一起回顾了科技与现代奥运100多年来共同发展的历程，更讲述科技在北京2022年冬奥会的应用。

奥运会发展史也是科技进步史

1896年，第一届现代奥运会在希腊雅典举办。受当时条件影响，比赛器材和设备都相当简陋，游泳比赛不像现在是在场馆里进行，而是直接在公海里举办，起终点的标志只是用浮艇接着的缆绳。

“与第一届现代奥运会相比，接下来的奥运会越来越有科技范，回顾奥运会的发展史，更像是一部人类科技的进步史。”孙斌处长在采访中说。

“事实上早在1901年，国际奥委会就决定在布鲁塞尔召开奥林匹克会议，深入探讨体格教育问题，然而这次大会直到1905年才最终召开。大会的议题已不再是国际奥委会最初的任务：统一奥林匹克比赛项目，而是探讨体育活动在各个教育领域及生活领域的可实现性。通过勒阿弗尔大会和布鲁塞尔大会，体育与科学的联系得以确立。”

1912年，第五届斯德哥尔摩奥运会。本届奥运会在科技应用方面有了一个非常大的突破。首次在田径赛场使用电子计时器和终点摄影装置，使计量时间精确到1/10秒。它先利用摄像机拍摄运动员撞线的瞬间画面，再把动作分解成多幅画面来弥补人为计时的不足。但是，这种方法仍然存在致命缺陷——计时器与摄像装置无法同步，裁判员的肉眼判断还是决定比赛输赢的关键。另外，广播转播奥运会在这届奥运会得以实现，人们终于可以通过收音机来“听奥运”了。

1928年，阿姆斯特丹奥运会。奥运会上第一次出现了大型成绩显示板，并且第一次使用了高速摄像机。高速摄像机不仅能够精确记录赛事实况，而且摄录的图像还可以慢速重播帮助裁判和观众非常精准地判定运动员的动作，以便正确地进行裁决。

1936年，柏林奥运会。首次通过电视的方式向全世界转播报道奥运盛况。有趣的是，虽然当时已经有了摄像机，但拍摄下来的影像无法通过电视传播，只能进行实况直播。所以在很长一段时间里，全球各大广播公司先后建设开办的电视台内的节目，一直局限于实时的新闻、音乐或者是体育节目的直播，并在电影艺术的影响下，开始在直播的条件下涉足电视剧的制作。1930年，英国BBC公司播出了世界上第一部电视剧《花言巧语的人》，总长50分钟，受制于直播的限制，专注于在简单场景下演员之间的对白，以及不同的手势和面部表情。该剧只有文字记录，并无影像保存，关于该剧的其他信息少之又少。

1952年，赫尔辛基奥运会。第一次采用终点摄像机技术来记录运动员的终点成绩。其工作原理是指向终点线的摄像机在运动员冲刺时高速拍下各位运动员冲刺的图像，经图像处理系统将图像叠加后显示出来，虽然图像是拉伸变形的，但完全不影响裁判员们第一时间作出正确的判断。

1964年，东京奥运会。卫星转播使奥运会实现了全球实况直播。人类第一颗人造卫星是1957年10月4日由苏联发射升空的。为奥运会服务的卫星也是跟我们日常生活联系最紧密的通信卫星。我国第一颗人造卫星“东方红一号”于1970年发射成功。

1972年，慕尼黑奥运会。第一次使用电脑设备。精度高达1/1000秒的电子计时器，使官方记录从十分之一秒精确到了百分之一秒，这一计时单位一直沿用至今，使运动员越来越朝着人体的极限突破。第一台电脑出现在1946年美国宾夕法尼亚大学，其用途是计算弹道。

1976年，蒙特利尔奥运会。在本届奥运会上，卫星激光点燃奥运圣火。圣火的点燃方法非常高科技：人们把圣火的电离子转化为电子脉冲，然后借助宇航卫星在1秒内转发到目的地，点燃加拿大首都渥太华火焰塔中的火炬。随后进行火炬接力跑把圣火传递到蒙特利尔，最后由一对少年男女共同点燃主体育场的奥林匹克圣火。这也是奥运史上第一次也是唯一一次由两人共同执行这一光荣的使命。但这种以现代科技传递圣火的方式引起了不少争议，从1980年开始，又恢复传统的奥运圣火接力活动。

1984年，洛杉矶奥运会。美国航空航天局的科学家劳伦斯·库兹涅茨参与设计了1984年美国田径队的制服。他运用人类登月时的科学研究成果，使用加速排汗和能反射太阳光的铝涂层双层纺织材料，以帮助运动员在闷热的洛杉矶能够快速散热、保持干爽。

1992年，巴塞罗那奥运会。第一次使用了数字电视直播技术，标志着从此电视直播能够提供高质量高分辨率的赛事画面，而不再是使用低质量的磁带来进行记录。

1996年，亚特兰大奥运会。奥林匹克走进网络时代，第一次使用互联网技术转播，运用三个网络计算机系统，让世界各地的人们可以随时了解本届奥运会的动态。互联网指的是网络与网络之间所串联成的庞大网络，这些网络以一组通用的协议相连，形成逻辑上的单一巨大国际网络。互联网始于1969年美国的阿帕网，最早的时候被用于军事。

2000年，悉尼奥运会。伊恩·索普穿着鲨鱼皮泳衣一举夺得3枚金牌。国际泳联于2009年7月底作出了决定：禁止在比赛中使用高科技泳衣。为什么国际泳联会发出这样的禁令？这是因为，高科技泳衣不是每个运动员都能用得起，这样借助外力提高成绩违背了奥运的公平竞赛原则，所以国际泳联禁止使用鲨鱼皮游泳衣。

2004年，雅典奥运会。在雅典奥运会开幕式上，用激光投影技术呈现出了人类DNA螺旋结构。激光全息投影技术是把图像信息通过技术处理，将图像的长波部分转变成相位调制的全息图，利用衍射光学的方法来实现投影，预示着3D图像技术的未来。

2012年，伦敦奥运会。在2004年残奥会上，就有运动员穿着刀锋形状的高科技碳纤维假肢参加比赛。当时这套假肢价值超过20万元人民币。到了2012年伦敦奥运会，终于有残疾人运动员穿着这套装备站在了奥运会（而不是残奥会）的舞台。

北京奥运会的“高科技”

2008年，北京奥运会。提到北京奥运会时，孙斌处长侃侃而谈，详细地介绍了当年奥运会上惊艳世界的各种“高科技”。“令我们引以为豪的北京奥运会当然也是一届科技含量很高的奥运会。”我们的国家体育场——鸟巢，就是科技的结晶。鸟巢结构设计奇特新颖，而这次搭建它的钢结构的Q460也有很多独到之处：Q460是一种低合金高强度钢，它在受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形，这个强度要比一般钢材大，因此生产难度很大。这是国内在建筑结构上首次使用Q460规格的钢材。而这次使用的钢板厚度达到110毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，Q460的最大厚度也只是100毫米。以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口。为了给鸟巢提供“合身”的Q460，从2004年9月开始，河南舞阳特种钢厂的科研人员开始了长达半年多的科技攻关，前后3次试制终于获得成功。如今，为鸟巢准备的Q460钢材已经开始批量生产。2008年，400吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材撑起了鸟巢的铁骨钢筋。

北京奥运会上的另一个“高科技”是开幕式上的LED。在2008年奥运会开幕式上，LED得到了最大限度的利用。开场的卷画轴就打开在一个巨大的LED屏幕上。屏幕长147米，宽22米，是科技含量最高的一个巨大平台，上面铺了4.4万颗LED。LED制造的光影效果和表演密切结合，幻化出各种图案，将观众引入梦幻般的世界中。经过反复测试，LED经受住了演员踩踏、水浸等考验。虽然整个开幕式时间很长，但有蓄电池等辅助技术的支持，还是彻底解决了LED的能源难题。

另外，开幕式上点燃的礼花采用了电脑系统控制。北京奥运会的礼花燃放采用了国际先进的膛压发射技术和芯片礼花弹来完成。在这次奥运会开幕式中，一共使用了超过12万发礼花弹，其中凡是需要造型的，都采用了这两种技术。膛压发射技术不再采用传统的火药发射，而是采用压缩空气作为动力。通过对炮膛内压力的细微调节，可以精确控制礼花弹的发射高度。为了达到这一目标，必须保证每个礼花弹的重量都几乎相同，同时每一个炮筒内都经过镜面打磨，保证摩擦力相同。在芯片礼花弹中，采用了电引爆装置，而控制电引爆装置的，是一枚小小的芯片。每个礼花中内藏的芯片与地面的电脑控制中心通过微波联系，在芯片收到指令后才发出起爆信号，从而可以让礼花在同一时间绽放。

同样闪烁着科技之光的还有国家游泳中心水立方。在整个建筑内外层包裹的ETFE膜（乙烯—四氟乙烯共聚物）是一种轻质新型材料，具有有效的热学性能和透光性，可以调节室内环境，冬季保温、夏季散热，而且还会避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。“更神奇的是，如果ETFE膜有一个破洞，不必更换，只需打上一块补丁，它便会自行‘愈合’，过一段时间就会恢复原貌！”孙斌处长介绍说。

奥运会与科技共发展互促进

2020年，东京奥运会。受到新冠肺炎疫情的影响，东京奥运会也是历史上机器人参与最多的一届奥运会。其中松下公司推出了一款形似背包的助力外骨骼设备，可以大大减轻体力劳动者腰部负担，最多减轻腰部肌肉负担约40%。这款设备在东京奥运会上被用于搬运运动员行李等。此外，丰田公司研发的“人类支持机器人”高度可以在105厘米到140厘米之间调节，可以任意方向移动，也可与人对话。它有一个机械臂可以捡拾物品或递送物品给人。机器人的参与大大减轻了人力负担，同时减少了人员接触，为疫情防控保驾护航。

孙斌处长说：“刚才提到的，仅仅是科技奥运的九牛一毛。计算机技术、生物力学、材料科学、现代生理和心理学，都在竞技体育中得到了广泛应用。”

2008年8月8日晚，第29届北京奥运会开幕式在国家体育场隆重举行。图为开幕式上的焰火表演“红闪鸟巢”（新华社记者 陈凯 摄）

毋庸置疑，现代奥运的发展离不开科技支撑。然而我们也应该意识到，举办奥运会也能促进科技的发展。最突出的一个事例，就是1964年东京奥运会的召开，加速了日本对新干线的开发。1964年10月1日，第18届奥运会开幕前9天，东海道新干线投入使用。同样，在北京冬奥会的筹备中，2019年年底试运行的京张高铁，将冬奥三大赛区相连，北京到张家口的车程缩短为一个小时。京张高速铁路是北京2022年冬奥会的重要交通保障设施，是中国第一条采用自主研发的北斗卫星导航系统、设计时速为350公里的智能化高速铁路，也是世界上第一条最高设计时速350公里的高寒、大风沙高速铁路。

在即将到来的北京2022年冬奥会上，我们还将看到众多先进技术的应用，科学技术部等相关部门制定实施科技冬奥行动计划，积极推进氢燃料、5G通信、云转播、人工智能等新技术示范应用。例如，水立方采用科学绿色环保建造技术，变身“冰立方”，承接冰壶和轮椅冰壶比赛项目；京张高铁媒体车厢内实现5G信号全覆盖……我们即将切身感受到这些科技创新成果带来的便捷高效。

北京2022年冬奥会和冬残奥会是检视国家能力、展现国家形象、促进国家发展的重要窗口和机会，是讲好中国故事、提升国际影响力、共享奥运成果的重要平台，寄托着奥林匹克运动和残奥运动的圣洁理想，也寄托着一个古老民族伟大复兴的梦想。在申办、筹办和举办的过程中，绿色、共享、开放、廉洁的办奥理念逐渐深入人心。在我国科技创新成果的有力支撑下，2022年，灿烂的冬奥圣火必将映衬出一个全面建成小康社会的中国，在送给世界一届精彩、非凡、卓越的奥运盛会的同时，构建一个环境更优美、发展更均衡、生活更美好的家园。