细节里都是绿色科技

王煜

位于张家口市崇礼区的国家跳台滑雪中心“雪如意”。

冬奥会不仅是冰雪运动的竞技场，更是一场科技进步、绿色低碳技术展示的精彩舞台。从运动员的成绩提升到运动器材的完善，从比赛场馆建设到赛事报道转播，北京冬奥，有你好看。

科技冬奥的上海力量

冬奥会赛场上，中国健儿将奋勇拼搏;赛场下，助力运动员提升竞技水平的科技研究同样在努力前行。

2021年初，张家口崇礼区的国家跳台滑雪中心“雪如意”，室外气温将近零下40摄氏度，一个来自上海的科研团队顶着大风移动。每到一处捕捉点，他们仔细地检查设备，演示如何正确架设捕捉运动影像的摄像机。架设的人工智能辅助系统可以实时采集运动员起跳角度、空中姿态、速度、距离等数据，帮助运动员提高训练水平，助力中国跳台滑雪备战北京冬奥会。

这个团队的负责人刘宇是上海体育学院教授、首批全国高校黄大年式教师团队运动健康科学教师团队主要成员、国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项首席科学家。他正好是张家口人，自己也热爱冰雪运动，在他看来，能参与科技冬奥的工作，这是一种奇妙的缘分。

除了架设在场地的摄像机，刘宇团队使用的生物力学测试系统还有穿戴在运动员的身上的小型传感器，它们能采集从助滑、起跳、腾空飞行到落地全过程的速度和位移信息。他表示，依靠自主创新，我们的这些技术处于国际先进水平。

通过技术系统的集成和完善，这些设施可以作为常规的训练科技辅助手段，架设在训练场地。即使在没有科研人员在场的情况下，教練团队也可以自行操作，及时获取数据信息。

刘宇团队在“雪如意”见证“第一跳”、展示科研成果之时，正赶上百年未遇的寒潮，当时崇礼的温度降至零下40摄氏度，而野外的拆装设备仍然要继续，团队里的有些学生都被冻哭了。人咬牙挺住了，也要想办法让机器运转。最后几天，他们决定仪器在当天不拆装，买了一些皮帽皮衣给摄像机罩上，给反馈训练信息的现场大电视机盖上棉被，最终让工作顺利开展。

跳台滑雪是冬奥会上最具观赏性的项目之一。不过，申办2022北京冬奥会前，全中国只有71名该项目的注册运动员。该项运动从武术、田径等其他项目跨界跨项选才，刘宇团队的科研成果将对运动员成绩的提升，给予相当实用的帮助。

北京冬奥会开幕70天前的2021年11月26日，在奥地利因斯布鲁克举行的2021-2022钢架雪车世界杯比赛中，中国运动员耿文强获得男子单人比赛冠军，实现了中国在这个项目上世界冠军零的突破。这项成功的背后，同样有上海体育人的贡献。

中国钢架雪车队夏训常驻基地就设在上海体育学院。该学校体育教育训练学院高炳宏教授带领团队20余人，从2019年至今，先后参与备战科技攻关服务，为钢架雪车国家队建立了训练质量监控系统，包括机能状态、训练负荷、专项能力、训练方法、动作技术和心理状态的监测与调控。同时，团队还给予运动队个性化体能训练、伤病预防与康复、医疗监督与治疗、疲劳消除与恢复、营养调节与保障等全方位的技术支持。

团队里的博士研究生龚敏已在中国钢架雪车队工作900多天，是科研医务团队的核心人员，负责对重点运动员陆上和冰上推橇动作开展技术分析，以及研究与应用专项体能训练关键技术。团队研究发现，运动员的小腿三头肌、臀大肌对他们落地缓冲以及快速蹬伸具有重要作用。研究为教练员与运动员改善推橇技术、提高推橇运动表现提供强大的基础支撑，有效提升了耿文强、殷正等重点运动员推橇的专项速度。龚敏获得国家体育总局冬季运动管理中心授予的“2020-2021赛季科医服务先进个人”称号，也是全国唯一以学生身份获此称号的人员。

高炳宏及其指导的运动人体科学专业方向的博士研究生朱欢组成钢架雪车的身体机能监控与恢复团队，通过心率、血乳酸、肌氧饱和度等指标对运动员训练强度进行监控，并在训练结束后为运动员制定微高压氧、超低温冷疗、下肢负压、推拿按摩和营养结合的疲劳消除计划，为运动员体能的快速恢复提供保障。

在有冬季项目的“田径”之称的基础大项越野滑雪项目，上海体育学院教授黎涌明担任国家集训队科研总监。

他和团队成员对运动员每节训练课的运动学、生理学和心理学负荷进行量化分析，支撑教练员更好地制定和实施训练计划。这些运动员中，有人四年前甚至还从未见过雪。黎涌明团队保障运动员在三到四年的时间内，安全有效地完成国外运动员十年以上的积累，帮助运动员不断挑战个人极限，力争在该项目上取得历史性突破。

上海市体育局备战办冬季项目组组长苏清明日前透露：上海体育学院是国内唯一获得国家体育总局授予的“中国冰雪科技联合攻关单位”称号的体育类高校。学校共承担17项“科技冬奥”项目和课题，各项目团队积极对接我国多支冬季项目国家队和训练基地，开展相关科技攻关研究与科技支撑服务，已在跳台滑雪、高山滑雪、单板滑雪U型场地技巧、自由式滑雪空中技巧、速滑、花滑等项目的训练监控、体能训练、损伤康复、护具装备研发等方面取得了阶段性成果。

上海体育学院刘宇团队在张家口崇礼区工作现场的合影。

此外，上海市经信委选拔8名技术人员参与2022年北京冬奥会无线电安全保障组工作。首批4人已赴冬奥会场馆进行驻点保障;3人为预备人员，根据任务需要适时充实到保障一线;同时还配备一名后方技术总负责人，提供技术支持、每日技术保障情况的汇总、分析和报告。

改造后，五棵松体育中心可实现6小时的“冰篮转换”：当天举办篮球比赛后就能完成转换，第二天摇身一变就能成为承办冰球、短道速滑、花样滑冰三项赛事的通用型场馆，这在国内尚属首次。

绿色科技满冬奥

科技冬奥，也是绿色冬奥。科技、绿色、低碳、节能理念贯穿于北京冬奥会场馆的设计、规划、建设全过程。

北京冬奥会最大限度利用2008年北京奥运会的场馆及其他设施，因地制宜，采用新技术和可重复利用材料进行改造升级，实现了冬季项目与夏季项目“双轮驱动”。

例如，北京五棵松体育中心是2008年北京奥运会的篮球比赛场馆，本届冬奥会将承担举办冰球比赛的任务。2020年4月，对其历时8个月的改造启动。改造后，五棵松体育中心可实现6小时的“冰篮转换”：当天举办篮球比赛后就能完成转换，第二天摇身一变就能成为承办冰球、短道速滑、花样滑冰三项赛事的通用型场馆，这在国内尚属首次。

在进行冰场可转换结构施工的“水立方”。

“国家速滑馆数字孪生操作系统”大屏幕。

再如，由“水立方”改造而成的“冰立方”，同样具有两用性。如今的“冰立方”不仅是世界唯一水上项目和冰上项目均可运行的双奥场馆，也是世界上首个在泳池上架设冰壶赛道的奥运场馆。

国家速滑馆“冰丝带”具备智能化的运动管理、观众观赛管理和场馆管理系统，就像给场馆配备了一颗“智能大脑”。例如，人们可以通过智慧管理使得馆内气温分为三层：冰面一个温度，确保冰面标准稳定;运动员比赛空间一个温度，保证运动员体温体感，有利于创造最佳运动成绩;观众席一个温度，可以达到16摄氏度，为观众营造舒适的观赛环境。

科技冬奥带来绿色低碳。国家速滑馆的建设运用了数字孪生和智能化集成管理平台，节省主体结构工期两个月、钢材近3000吨。国家冬季运动训练中心建成环境精准控制平台，形成场馆“能源总管家”，日能耗降低10%以上。

国家雪车雪橇中心结合赛道形状、自然地形和“人工地形”、遮阳屋顶，研发并实施了地形气象保护系统，可有效避免阳光对赛道的直射，降低场馆运行过程中的能源消耗。

首都体育馆的冰面采用了二氧化碳制冰方式，这项技术是目前世界上最先进、最环保的制冰技术，冰面温差可控制在0.5摄氏度以内，热能回收率高，比传统方式效能提升30%。场馆还可对制冷过程中产生的余热进行回收利用，每年可以节省100多万度电，极大地提升了场馆的绿色属性，碳排放趋近于零。

围绕“绿色出行”，北京冬奥会开展制、储、运、加氢全供应链关键技术研发，氢能发动机已装配在公交、物流等不同车型。同时，北京冬奥会还搭建了“交通资源管理系统”，实现赛时交通服务车辆的实时监控、车辆调度、数据分析，加快交通疏导速度，及时推送服务班车班次信息，提高交通服务的精准度和运输效率，实现节能减耗。

北京冬奥会的延庆赛区是一个100%使用风电、太阳能电力的绿色清洁能源赛区，是一个水资源全部实现自我收集处理再利用的“海绵赛区”。

位于北京延庆的国家雪车雪橇中心吸收民间“干栏式”建筑特点。

事实上，北京因冬奥会于2020年就进入了“绿电元年”。国家新建张北±500kV柔性直流电网工程，将张北地区丰富的绿色清洁电能引入北京，不仅满足冬奥场馆的照明、运行和交通等用电需求，还可每年向北京等地输送清洁电量约225亿度，大幅提升了北京地区清洁能源的消费比重。北京冬奥会将成为奥运史上首次全部使用绿色清洁电力的奥运会，赛事期间所有场馆均实现100%绿电供应。

北京冬奥会在场馆和设施建设过程中，还实施动植物、水体、大气、土壤等生态环保措施，对户外场馆和周边区域开展生态恢复，降低对赛区周边生态系统的干扰。例如，延庆赛区建设国家高山滑雪中心时吸收民间“干栏式”建筑特点，将钢结构以点状支撑方式在山体建设架空平台，体现出“环境弱介入”的特点。国家跳台滑雪中心采用“局部山体切削面的生态再造格宾支护体系”，对切削后的碎石和土壤进行筛选，组合填充到格宾网箱中形成支护体系，再种植合适的植被，实现生态恢复目标。

在大型场馆之外，即使是小小的北京冬奥会火炬“飞扬”，也有很高的科技含量。火炬的外壳采用了碳纤维材料，手感非常轻。碳纤维的质量只有钢的1/4左右，但是强度是钢的7-9倍。用碳纤维与树脂形成的复合材料来做奥运火炬，堪称世界首创。在轻便与坚固之外，冬季火炬传递的时候天气很冷，传统金属材料手感不太好，复合材料可以很好地解决这个问题。

“飞扬”采用氢作燃料，除了具有环保的特点，还因为氢燃料的特性保证了火炬能在极寒天气的传递活动中使用。但氢作燃料，燃烧温度就会高于800摄氏度，一般的树脂材料难以胜任。“飞扬”火炬外壳的研制，花了整整三个月时间，攻克了多项技术难题。

由于疫情防控的原因，全球大多数观众都要通过视频对北京冬奥会“云观赛”，届时将有70多项科技成果应用在赛事报道、赛事转播、现场导览等场景中，让观众能获得优质的观赛体验。

北京冬奥会即将投用的手语播报数字人专门为听障人群设计，可提供全流程智能化的数字人手语生成服务，方便听障人士收看赛事专题报道。冬奥会场馆将应用基于三维空间重建技术的虚拟导览系统，包括冬奥场馆VR云上体验平台和抵离VR导览服务平台，实现场景展示、设施说明、活动推广、线上VR自助导览服务等功能。

2021年12月31日，全国首个面向广大观众提供8K服务的电视频道——北京广播电视台冬奥纪实8K超高清试验频道开播。8K超高清是广电领域的最新技术，画面分辨率为7680×4320，是4K的4倍、高清的16倍，可使电视画面色彩更绚丽宽广、细节呈现更唯美细腻。

视觉效果提升的同时，8K频道播出的音频也升级到5.1的多声道环绕立体声，赛事实况将更加真实震撼、更具現场沉浸感。

移动设备同样能欣赏8K超高清格式冬奥比赛的精彩瞬间。北京广播电视台全新研发的8K视频移动端App有望于2022年1月上线。App与8K频道同步，观众在5G网络环境下就可流畅观看冬奥赛事直播，而最大亮点是视频在播放过程中可以放大，不错过每一个动人细节。