智能科技助力东京奥运会

陈新民

因为夏季奥运会的举办，2020年本该是日本广受瞩目的一年;没想到，突如其来的新冠肺炎疫情打乱了全世界的脚步，让东京奥运会不得不顺延至2021年夏季举行。

1964年，东京首次举办夏季奥运会。新干线那子弹头形状的列车甫一亮相，即成为日本的标志之一。它也推动了世界交通史上的一次技术进步，为磁悬浮列车的出现打下了良好的技术基础。

时隔近60年的2021年，当日本再次成为夏季奥运会东道主，在经济和技术飞速发展的今天，东京奥运会又为世界带来了哪些亮眼的科技？

全新的转播方式

尽管东京奥运会延期一年举办，但全球的新冠疫情依旧没有好转迹象。日本政府只得无奈宣布，采用云直播的方式直播本次奥运会比赛。由于所有海外体育爱好者只能通过电视来观看这场体育盛事，在这样的特殊背景下，愈发考验本届赛事的转播能力。

其中，日本公共放送协会以8K（7680×4320）超高清视频分辨率信号转播赛事，并利用5G技术传输信号，这使得体育赛事呈现从“台前观看”到“身临其境”，不再是天方夜谭。

8K是什么概念呢？8K技术可以让屏幕上的每一条水平线充满约8000个水平像素点，其总像素数量相当于目前高清电视分辨率1920×1080的16倍，显示效果实现了质的飞跃。在超高清分辨率和多声道的加持下，8K电视画面的每一个细节都鲜活地展现在人们面前，即便走近屏幕，依然看不到任何像素点。那些曾经模糊不清的细节，如泳池的水花、裁判手中的黄牌或红牌、运动员晋级后激动的泪水抑或是失败后的落寞表情，哪怕是跳远赛场上飞扬的沙土，在新技术的加持下，电视机前的观众都能一览无余。另外，这种对细节的呈现效果也为教练修正运动员的技术动作提供了强有力的支持。

此外，日本将5G商用之路的起点也设在东京奥运会上，东京奥运会已成为日本5G商用的首個大型应用场景。

那么，为何选择8K+5G这样一个组合呢？

相较于4K，8K对视频技术参数和网络传输提出了更高的要求，如7680×4320的分辨率、BT.2020标准的色域范围、12bit的色彩深度、120fps的帧率，130Mbps的码率则要求端到端带宽达到300Mbps、时延小于20米每秒。这对于服务器存储和数据传输都是非常大的挑战，只有通过5G网络才能实现。

此外，5G在奥运会上还有其他更大的作用。在竞速比赛时，5G技术结合面部识别技术和3D运动员追踪技术，通过人工智能和摄像头的合作，能够在电视上叠加真实影像和游戏元素的信息，把每个赛道数字绘制成不同颜色，并且能够显示运动员的实时速度。

AI积分支持系统和智能裁判

对于观众而言，全息投影、VR、AR等技术的投入运用，意味着不能到现场也没关系，在家同样可以体验现场的竞赛氛围。因为借助科技的支持，观众能“在世界上任何地方体验最好的前排座位”。

另外，AI裁判和“计分支持系统”也在东京奥运会持证上岗。该系统利用了3D激光传感器和AI技术。首先，两个3D激光传感器会以每秒200万的频次发射激光到运动员身上，以便全方位捕捉、追踪选手的动作，光束随着运动员的移动而变换角度，可以保证记录的完整性。接着，系统将运动员的动作实时转换成三维立体图像，AI再对图像中运动员的动作进行全方位分析，通过捕捉分布在运动员手、肘、脚等部位的18处感应点所反射的信息，来确认肢体或关节的动作、位置、幅度等，然后将记录与数据库资料进行比较，从而判断出运动员的技术完成度及其动作是否合规。在动作技术难度连年升高的背景下，对于体操裁判和运动员双方而言，这样的打分方式无疑会使比赛更公平。

在实际比赛中，人工智能裁判只“担任辅助作用”，最终结合AI和裁判员双方的判断，并经过裁判综合判断后，打出最终分数。

人脸识别

对于2021年举办的这届奥运会来说，日本铁了心想要把它办成一届科技含量十足的盛会，除了增加8K信号转播外，还启用人工智能面部识别系统。这也是人脸识别系统首次在奥运会上得到大规模应用。

这套人工智能面部识别系统是英特尔与日本电器股份有限公司合作的成果，通过一套名为NeoFace的面部识别系统来识别、管理比赛期间超过30万的人员，包括运动员、志愿者、媒体记者和其他工作人员等。日本电器股份有限公司表示，含有IC芯片的身份验证机会自动验证那些进入场馆的人员身份，且全部40余个场馆都配备有这种检测装置。该系统主要提供门禁服务，启用该功能后，既能提高工作效率，减少身份检查的漫长等待时间，又能减轻对工作人员的依赖程度，并减少人员交叉感染的风险。测试结果显示，即使有多人快速通过，该识别系统也能非常顺利地完成认证：屏幕几乎会立即显示IC卡持有人的照片。

东京的夏季非常炎热，因此，引入人脸识别加快身份验证进程显得尤为重要。

无处不在的机器人

在日本，机器人不仅是一个产业，而且是民族文化的组成部分。

东京都政府以奥运会为契机，启动了“为全市安装机器人”的大型项目，并在奥运村建立“机器人村”。东京奥运会使用机器人来维持秩序，进行安保服务等，机器人可以从事语言翻译、导航等工作，然后再配合自动驾驶汽车，整个过程看上去都不太需要人力，让人觉得新奇而有趣。

据报道，为服务好东京奥运会，丰田公司还开发了场地支持机器人FSR（Field Support Robot）。其原本的作用更侧重于减轻赛场工作人员的工作压力，但在限制观众人数的本届奥运会，投入这类机器人还能够起到控制场内人数、保持防疫距离、减少人们接触和感染新冠病毒的作用。

此外，日本警方将此次奥运会列为“高科技安全起始年”。在警备部分，日本政府派出AI机器人协助维安作业，类似的警卫机器人弥补了日本国内存在的劳动力短缺问题。日本综合警备保障公司则推出“情感可视化”人工智能警察巡逻系统，用以识别可疑包裹等。

无人驾驶汽车

在东京奥运会上，日本正式大量启用无人汽车，并最快在2022年将该系统商业化。

为了迎接东京奥运会，丰田公司早早为奥运村研发了一款无人驾驶汽车e-Palette。有报道称，丰田公司为东京奥运会配备了20辆e-Palette无人汽车，它们沿指定环路，以12英里（约19千米）的时速在奥运村往来运送运动员。这款无人驾驶汽车有一个显著的特点，它拥有一块自动伸缩的倾斜踏板，即使是需要坐轮椅的乘客也可以轻松地上下汽车，非常人性化。丰田公司表示，这些在特定区域内运营的车辆是完全自动驾驶汽车，无需人工干预。据说，丰田概念车的人工智能系统还能够识别驾驶员的情绪和偏好，并与他们交谈。

尽管东京奥运会一波三折，但前期投入建设和使用的公共设施已产生明显的经济效应。为服务奥运会而开发的影像、通信、自动驾驶等智能系统以及得到进一步开发的机器人产业、5G的建设，都将在东京奥运会结束之后，继续发挥作用，服务人们的生活。