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    從低碳火炬到AI裁判,解讀冬奧科技美學
    來源:互聯網   發布日期:2022-02-08 18:07:30   瀏覽:26115次  

    導讀:北京冬奧會開幕后,一個段子在社交媒體上流傳甚廣:夏奧開幕式和冬奧開幕式就差半年,這半年人類科技進步真大...

    從低碳火炬到AI裁判,解讀冬奧科技美學

    北京冬奧會開幕后,一個段子在社交媒體上流傳甚廣:“夏奧開幕式和冬奧開幕式就差半年,這半年人類科技進步真大埃”

    封面來源 |北京日報客戶端

    2月4日晚,北京冬奧會開幕式來到了萬眾矚目的主火炬點燃時刻,兩名運動員共同點燃了冬奧會最后一棒火炬?蛇@一次,沒有碩大的火炬臺、也沒有熊熊燃燒的巨大焰火,而是在90余個國家名稱組成的巨大“雪花”中心,升起了一團微小的火焰。

    這種顛覆性的改變,與時下低碳、環保的浪潮息息相關。根據《中國青年報》報道,北京冬奧會開幕式主創團隊在回顧2008年資料時,發現當時點燃的火炬一小時要消耗近5000立方米燃氣,總導演張藝謀和團隊開始思考:“火焰是否可以更環保?”

    這就有了我們今天看到的“微火”,它由清潔氫能源作為燃料供給。在600多名小朋友合唱的《雪花》歌聲中,現場主持的旁白響起:“微火雖微,永恒綿長,生生不息。”

    “微火”背后的節能低碳理念只是“科技冬奧”的開始。

    2021年10月27日,北京冬奧組委執行副主席張建東表示,北京2022年北京冬奧會碳排放將全部中和。

    延慶和張家口賽區的冬奧會場館設施都采用綠色電力,從供暖到造雪,所有的綠色電力來自大約一兩百公里外農村地區生產的太陽能、風能、水電,這些電力被轉換并儲存至發電廠中,然后輸送到奧運場館中。

    十四年前,北京奧運的圣火點燃了全球華人的心,鳥巢和水立方則借科技美學讓世界記住了中國,與2008年“科技奧運”的口號相比,十四年后的冬奧顯得更加從容和篤定。

    從“水”到“冰”

    2008年,北京奧運場地水立方專為水上項目建設,用“水”做裝飾元素,內部使用的室外空氣交匯技術,使水立方成為了世界上速度最快的泳池。

    十年后,2018年9月,國際奧委會副主席小薩馬蘭奇來到水立方,國家游泳中心以動畫形式現場演示了“水立方”變身“冰立方”的過程。小薩馬蘭奇看后驚嘆,“北京正在用一個充滿智慧的方式舉辦奧運會。”

    從2008年“科技奧運”到2022年“科技冬奧”,前沿科技的魅力正在賽場中顯現。

    2022年2月2日晚,北京冬奧會冰壺比賽最先舉行,在與瑞士組合的對陣中,中國冰壺混雙選手凌智/范蘇圓穩步進攻,在兩名隊員關鍵的最后一投中,凌智“一箭雙雕”,范蘇圓大力擊打又拿到一分,中國隊首站告捷。

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    2月2日冰壺混雙循環賽首輪比賽現場|圖源新華社

    一場冰壺比賽中,看似簡單的摩擦和擊打,卻可能影響每一次投壺的結果,冰壺運動對場地也有極高要求,冰壺場地冰面特殊,是帶有“水珠點”的冰面,需要凍底冰,噴白漆,然后測量、標記、補水,最后修正冰面,使冰壺運行速度更快。

    很多人沒有想到的是,北京冬奧會的冰壺場地,選在了2008年提供“世界速度最快游泳池”的水立方,從游泳到冰壺、從“水立方”變為“冰立方”,運動項目的變化背后,是一個不小的工程。

    時間回到2015年,北京冬奧會剛申辦成功,水立方總經理楊奇勇拉著設計師鄭方商量,如何將“水立方”改造成冬奧場館。經過一系列方案的比較,兩人最終向世界冰壺聯合會介紹了“水立方”變“冰立方”的計劃:利用可拆卸制冰系統,進行水冰轉換實驗和測試。

    世界冰壺聯合會支持這一方案,但給出的條件是:如果實驗不成功,立即采取澆筑混凝土的方案。

    這意味著,一旦水冰轉換實驗失敗,耗時四年打造的水立方游泳池將被直接澆上混凝土,改成冰常

    楊奇勇擔心了,“我覺得不成,這是全世界最快的游泳池,真要澆上砼(混凝土),我就當場辭職。”同行的鄭方安慰他,國家建筑工業化體系發展了這么久,預制裝配場地的水冰轉換,也一定能達到與現澆混凝土場地一樣的性能。

    從不可能到可能,往往從大膽和不懈的嘗試開始。

    為解決問題,楊奇勇和鄭方分別找到了哈爾濱工業大學、清華大學建筑學院的專家教授,研究力學結構和環境制冷,攻克讓冰場堅固穩定、成功制冷的難點。

    經過來自清華大學、同濟大學、哈爾濱工業大學、北京交通大學等4所大學和中建一局、商湯科技等科研團隊近60天的協作,2019年底,一套包括可轉換場地、可調節環境、智慧場景控制和增強觀賽體驗等關鍵技術的冬夏場景智能轉換體系得以成功自主研發;在比賽大廳中部,也搭建了可轉換結構及安裝可拆裝制冰系統,形成具有多條標準賽道的冰壺場地。“水冰轉換”從暢想變成了現實。

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    變身“冰立方”的國家游泳中心|圖源官方

    更精準的力量

    “力量來自公平”;赝麏W運的歷史會發現,百余年來,人們一直沒有放棄追求的,是體育競技的精準和公平。在今年的冬奧會上,科技也為體育競技提供了更精準的方案。

    在冬奧會測試賽中,AI裁判得到了最大程度的利用。在自由式滑雪、花樣滑冰等技巧性項目中,AI評分系統通過捕捉、記錄運動動作,根據基礎標準進行評分。

    基于數字化和3D技術的AI裁判,可以克服高度、光線等復雜因素,捕捉在運動員的細微動作,通過回放和分解動作,還可以在賽前為運動員提供定制方案。

    2022年1月21日,花樣滑冰AI輔助評分系統1.0產品發布,由中國花樣滑冰協會與中關村數智人工智能產業聯盟共同發起,同時啟動花樣滑冰AI輔助評分系統2.0建設,AI頭部企業第四范式將提供人工智能算法、平臺等全面支持。

    這套輔助系統目前主要應用于賽前訓練的評分和檢測,運用計算機視覺技術算法與深度學習,對運動員的整體運動軌跡進行實時追蹤,實現穩定性可視化的比賽評判。

    對技術團隊來說,“AI 裁判”的研發是一次不簡單的探索。

    中關村數智人工智能產業聯盟秘書長賈昊對 36 氪說,在花滑自研AI輔助系統的需求被提出的時候,盡管科研團隊的工作者都積極性極高、愿意嘗試,但花樣滑冰是比賽規則最復雜也是評分難度最高的體育項目之一,一直以來,我國人工智能在花滑運動領域的應用基本處于空白,團隊成員并不能確定這一項目能夠成功落地。

    為了推進項目,中關村技術團隊摸清了花樣滑冰的國際挑戰規則后,和相關高校團隊合作交流,對近百個視頻,幾千張動作樣本進行逐幀的標注和記憶,使AI系統通過捕捉運動員的肩跨膝踝等八個點位,準確進行動作識別和判定。

    兩個月時間內,花滑自研AI輔助系統1.0版本推出,能夠通過平面視頻判斷運動員動作,抓取人和人之間的互動;在2.0版本中,這套輔助系統將能夠通過人像捕捉,分辨運動員重合的場景,以3D形式呈現和評分。

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    花滑人氣選手羽生結弦也將參加北京冬奧|圖源新華社

    同樣站在更精準的運動追蹤角度,英特爾則將3DAT技術(三維運動員追蹤技術)從實驗室應用到了賽場上。

    東京奧運會中,英特爾利用這項技術抓取運動員實時的位置、速度,通過可視化的視頻進行鏡頭回放,做賽事直播的增強效果。

    2022年冬奧,這項技術則落地在越野滑雪和速滑這兩支國家隊的專業訓練當中。3DAT技術利用計算機視覺和人工智能技術在視頻中抓取運動員的關鍵骨骼點和關鍵節點的三維位置,形成一個三維的人體姿態,輸出生物力學模型,精準輸出數據,由生物力學專家、教練和運動員自己進行運動表現分析。

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    3DAT技術|圖源英特爾官方

    3DAT技術從研發到落地的過程,更像在“摸著石頭過河”。

    英特爾北京奧林匹克項目辦公室總經理趙宏對36氪表示,團隊成立的初衷是為專業運動員的專業訓練準備,而在研發的過程中,團隊發現,在3DAT精確度、實時性之外,3DAT還可以應用到大場面、大團體的位置識別乃至藝術創作中。

    冬奧會開幕式上,來自全世界各地的普通人民走在舞臺上,走過后的場地形成一條長長的河流,幾百幅中外人民生活的影像陳列其上。

    這一作品被命名為《致敬人民》,其中英特爾基于3DAT技術,聯合第三方專業團隊定制開發了“基于人工智能技術的演出實時特效系統”,憑借AI算法,開發了多個人體檢測AI模型,可以穩定精準識別場中的上百名演員,最終利用多相機標定結果實時輸出他們的真實位置信息,只采用了4臺攝像機就做到了覆蓋全場并完成信息采集。

    2021年疫情反復,除了技術攻關,英特爾的科研團隊也需要克服國際協作問題。成員不能線下見面,云端協作成了溝通的主要途徑。

    “遠程辦公是完全可以實現的。”趙宏說到,英特爾的一部分團隊成員已經進入了奧運閉環內,目前,雖然大家都在北京,但項目進展依然遠程進行,技術工作者通過云端閱讀相關技術共享文檔和線上例會,完成雖不接觸、但卻親密無間的合作。

    時代總在催生技術的革新。如果將時間定位到1960年,人們會發現在那年的羅馬夏季奧運會上,體育賽事計時仍然使用肉眼判斷,而在男子100米自由泳比賽上出現的爭議,就已經是科技即將賦能競技體育的第一個信號。

    當時,第一、二名的游泳選手幾乎同時到達終點,賽道水花遮擋視線,肉眼難以直接判斷先后,裁判團也在決定冠軍時出現了分歧。最終,該項目的金牌給了澳大利亞運動員約翰德維特,美國運動員蘭斯拉森 (Lance Larson) 則居第二,爭議認為,肉眼計時的不精確可能導致這并不是最公正的結果。

    那也是最后一屆使用肉眼評分的奧運會。

    隨后的時間里,包括追蹤器、光感應攝影、量子計時在內的技術不斷出現,被應用在體育賽事中……到今天,AI裁判、計算機視覺追蹤已經構成了體育賽事的重要組成部分,技術的賦能還在革新,有關“精準”的更多力量正在到來。

    視角和速度

    1896年,雅典的第一支火炬點燃了現代奧運的開端,到場的各國運動員和現場近8萬觀眾,共同見證了世界上的第一次奧運會。

    在馬拉松項目中,希臘運動員路易斯第一個跑到終點,拿到了屬于希臘的第一塊金牌。但由于當時技術有限,這一振奮人心的消息直到半個月后,才被登載到大洋彼岸其他國家的報紙刊物上。

    一個半世紀前在報紙上看延期體育報道的觀眾當然不會想到,現代奧運開始的第125個年頭,人們已經可以用電影般的效果和以4K/8K的超高清格式實時觀看比賽。

    據國際奧委會消息,北京冬奧會將通過阿里云向全球轉播超過6000小時內容,這也是奧運首次全程以4K超高清格式轉播,部分重要賽事還將以8K格式轉播。

    同時,這一轉播云技術還提供類似“子彈時間“的高自由視角觀賽特效,借助大規模,高并發,低時延的特性,將幾十路高清畫面實時傳輸,再由智能算法進行毫秒級合成和建模,將超慢動作、全景觀看的電影特效式畫面,帶進冬奧賽事轉播中。

    更豐富的視角和更快的速度正在通過云端走向全球。

    北京冬奧會此次的轉播,也是1964年奧運會開始衛星電視轉播以來,又一次重大的技術進步:奧運轉播將不再僅依賴衛星傳輸,而是通過奧運轉播云,走向全球數十億觀眾。

    這已是阿里云籌備云端轉播平臺的第四年。2018年,奧林匹克廣播服務公司與阿里云合作開發奧運轉播云OBS Cloud,該平臺于2021年東京奧運會首次投入使用,而北京冬奧會的轉播云應用,則意味著技術全面上云的開始,高清電視直播和網絡渠道直播將同時在云上轉播。

    對阿里云冬奧項目工程師張曉銳來說,在整個項目落地過程中,最難的不是技術的攻克,反而是由技術衍生的團隊溝通問題。

    冬奧項目中,團隊的合作伙伴來自各國,因此如何頂著時差跨洋溝通,是需要克服的關鍵問題。

    一個方案做出后,下午和國外團隊開會探討,第二天早上又要和國內團隊同步,在高節奏運轉的項目時間里,張曉銳和其他同事需要不停的“切換”,切換語言、切換思路、切換表達邏輯……和技術本身比起來,時刻保持狀態在線要復雜得多。

    一位連續支持了東京奧運會和北京冬奧會的工程師,被張曉銳和同事們戲稱為“追著晨昏線”的工程師。東京奧運會結束后,他需要隔離結束后返回歐洲工作,2021年底,又因為要支持北京冬奧會,從法蘭克福重返國內。

    彼時,歐洲疫情嚴重、航班中斷,回程成了問題。對他來說,有且僅有一個選擇:必須從法蘭克福直飛回國。疫情正嚴重,每天的回國航班只有一班,機票難搶,張曉銳早上留言問搶到機票沒有,下午的釘釘上總會出現一個聲音:“還沒搶到。”

    這位追著晨昏線跑的工程師輾轉幾次、終于搶到機票回國時,團隊里的伙伴感到從未有過的親切,張曉銳對 36 氪回憶到,雖然平時工作都是遠程溝通,見面也不多,但為了一件事做相同的努力,“就感覺像一位老朋友從歐洲回來,有種家人的感覺。”

    從低碳火炬到AI裁判,解讀冬奧科技美學

    阿里云工程師在冬奧賽場做技術調試

    每次有項目的新進展和上線時,張曉銳和團隊的其他成員都會拍一張合照,因為疫情,團隊的成員可能是跨國溝通或在家辦公,視頻會議里,所有的冬奧工作者會開啟攝像頭,拍下一張云合照,“照片會保存下來,”張曉銳認為,這是他們最值得記錄的精彩瞬間。

    阿里云的“云上奧運”轉播技術還在嘗試普惠全球更多國家。

    據介紹,阿里云為俄羅斯、巴西、墨西哥、日本等地轉播電視臺增設了專屬云網絡通道,確保4K/8K內容實現遠程高質量傳輸,并將時延降低30%,各國可以通過溝通,提出進一步的優化方案,在當地進行地域信號的升級,帶來更高清同步的畫面。

    2008年,張曉銳來北京上大學,開學報到時,奧運會的比賽已經結束,學校組織他們參加殘奧會的觀看活動,還是大學生的張曉銳在心里藏了一個種子:“大學里很多學長都參與了奧運會的志愿者活動,我在想,自己有沒有機會去當一次志愿者。”

    十四年過去,張曉銳沒想到的是,畢業工作這么多年之后,自己已經以參與者的的方式,再次為中國自己的奧運貢獻了一次力量。

    冬奧會前,完成了轉播云的最后一輪全球網絡測試后,張曉銳一直在想自己開幕式的時候要發一個什么樣的朋友圈,“還是很自豪的。”

    冬奧已來。事實上,不論是通信還是管理、醫療還是籌備,被技術賦能的服務最終都指向冬奧工作者、冬奧運動員的需求,指向人性化的需要因為技術的邏輯,最終是人的邏輯。

    可以想見的是,未來的每一場奧運還會不斷豐富更多科技的應用,從人眼觀測到鷹眼定位,再到AI裁判;從延期傳播到實時轉播,再到轉播上云;從文字記錄到電視直播,再到VR觀賽……競技體育還在不斷被技術賦能。

    而對于中國來說,體育只是日益崛起的技術賦能的方向之一。在不遠的將來,新的智能故事會被書寫,關于技術革新的曙光將迎來續篇。

    作者/張婧怡

    編輯/蘇建勛

    來源/36氪

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