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联合国教科文组织国际创意与可持续发展中心

导读:双奥之城与世界的冰雪之约如期而至,在这个冬天,全球亿万人将共同见证这场精彩、非凡、卓越的盛会。一大批新技术、新应用亮相冬奥会,在科技与创新的映照下,冰雪运动变得有趣又充满活力,科技冬奥则彰显出“中国智慧”与“中国力量”。让我们一起感受科技赋能冬奥的魅力吧!

从申冬奥成功伊始,“科技冬奥”就成为冬奥筹办工作的关键词之一。“回顾几年来科技冬奥工作,可以用9个字概括:有规划,有成效,有期待。”北京冬奥组委技术部部长喻红在2021年11月18日召开的北京冬奥组委科技冬奥新闻发布会上说。

早在冬奥筹办之初,科技部就联合相关部门研究制定了《科技冬奥(2022)行动计划》,围绕“零排供能、绿色出行、5G共享、智慧观赛、运动科技、清洁环境、安全办赛、国际合作”等8个方面开展工作。从比赛到观赛,科技创新成果处处彰显“科技冬奥”的底色。“科技冬奥”参与各方正在努力将北京冬奥会办成科技含量最高的一届冬奥会。科技创新不仅将助力冬奥会的顺利举行,在未来还能推动冬季运动向可持续发展。

绿色可持续发展离不开先进科学技术的支撑,北京冬奥会在绿色科技领域实现了诸多突破。在场馆建设、交通出行、能源供应、生态环保方面,科技将会怎样“大显身手”?

国家速滑馆是最早提出使用二氧化碳跨临界直冷制冰系统的冬奥场馆,冰面面积达到1.2万平方米,是世界上最大的采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术打造的多功能冰面。包括国家速滑馆、五棵松体育中心在内的4个场馆均使用二氧化碳制冷剂,这也是冬奥史上首次大规模应用该项技术。这不仅减少了传统制冷剂对臭氧层的破坏,在制冷过程中产生的大量高品质余热也会被回收再利用,比传统方式效能提升30%。

通过建设世界首创的500千伏柔性直流电网工程,北京冬奥会成为历史上第一届完全使用光伏、风电等绿色电能的奥运会。这项电网工程一方面得益于张家口赛区和延庆赛区都有丰富的清洁能源储备,另一方面京津冀地区的500千伏柔性直流电网采用了很多世界领先的新技术,使该电网成为目前世界上电压等级最高、输送容量最大的直流电网。

节水和水资源回收利用,保护地表水与地下水环境这是“海绵赛区”的终极目标。北京冬奥会张家口赛区的地表水、雨水、人工造雪的融雪水等,经过整体化设计都将实现水资源全收集、全处理和再利用,实现造雪用水和保护生态环境双赢。延庆赛区国家高山滑雪中心建设了一套以塘坝、蓄水池为主的造雪引水系统,在该滑雪场中优先利用收集储存好的雨水、天然降水地表水以及人工造雪的融雪水等作为人工造雪的水源,是一个水资源全部实现自我收集处理再利用的“海绵型赛区”。

在北京冬奥会赛事交通服务用车中,节能与清洁能源车辆在小客车中占比100%,在全部车辆中占比85.84%,为历届冬奥会最高。北京冬奥会、冬残奥会期间,使用以上车辆预计将减排约1.1万吨二氧化碳,相当于5万余亩森林一年的碳汇蓄积量。

层出不穷的创新科技为冬奥健儿科学比赛提供了强有力的技术支撑。材料科学、气象科学、人工智能、大数据等技术精准应用于运动员训练和比赛,为运动员插上了科技的翅膀。科技融合冰雪运动让运动员在赛场上实现“冰雪加速度”。

2021年3月20日,张家口赛区气象预报服务团队在崇礼云顶滑雪公园开展气象设备维护和现场观测。来源:河北日报

护航冬奥会,我国气象科技创新实现“两个首次”。一是首次在我国中纬度山区复杂地形下开展冬季中、小、微尺度三维气象系统性的观测实验与分析研究,形成加密科学观测实验数据集。二是首次实现“百米级、分钟级”业务天气预报能力,研发形成了自主可控的冬奥“百米级”天气预报技术体系。气象科技突破大幅度提升了冬奥复杂地形赛场关键气象要素024小时预报准确率。

风洞是开展空气动力学研究的一个主要装置,它的最大特点就是能够控制风速。根据相对运动原理,风洞可模拟体育项目的运动状态,通过定量化的气动力,使科研人员协助教练员和运动员开展姿态优化、队列优化及强化训练。此外,风洞技术也可以协助研发团队进行低风阻、高性能运动装备的研发,还能帮助设计团队进行冬奥场馆的基础设施建设。

北京冬奥会将引入小冰AI评分系统作为助理,是全球首个能够基于运动员动作和姿态,独立做出与人类专业裁判一致且完整评价的AI系统。它不仅能够在赛前帮助运动员训练,还能在比赛中辅助人类裁判,完整运动员评分工作。

人工智能对运动员的动作技术分析,运用生物力学方法研究人体运动。通过对运动员的动作捕捉与技术分析,利用基于深度学习原理的人工智能技术,建立神经网络模型,实现对动作视频中人体关节点的计算机自动识别。目前,该系统已被用于钢架雪车、花样滑冰、跳台滑雪等项目的国家队备战训练工作,将为运动员备战北京冬奥会提供重要科学支撑。

此次针对冬奥冰雪运动员服装的技术攻关直接填补了我国冬季运动竞技比赛服研发的空白,开创了高性能冬奥比赛服中国自主研发新纪元。可以说,满足了“快、护、暖、美”四个方向要求的冬奥服装已经变成了一种科技装备。

“快”短道速滑、高山滑雪等竞速类项目的比赛服追求的就是一个“快”字,要考虑综合减阻。与人们的想象不同,并非表面越光滑风阻越小,而是一种有肌理的凹坑结构面料能有效减小风阻。仅仅为了确定服装帽子上的凸起设计成什么形状、加在什么位置才能达到最低的阻力系数,研发团队就设计了十几个版本在风洞里进行对比实验。最终,速度滑冰项目比赛服的综合阻力系数下降了10%,性能远超国外提供的比赛服。

“护”冬季运动项目速度快、环境复杂,运动员损伤风险较大,包括冲撞和刺割两类主要损伤。高山滑雪训练防护服采用了新型的柱状阵列式抗冲击结构和新型吸能缓震材料,能有效保护高山滑雪运动员穿越旗门时的抽打伤害;短道速滑比赛服则全身使用防切割面料,全面保护运动员身体,同时考虑肌肉压缩、服装减阻功能。

“暖”是冬季项目的普遍需求。这主要通过提升纤维保暖率和使用主动加热技术两种途径实现。研发团队特别针对研发了“堡垒”综合保暖系统,集防风、防水、透气、耐磨多功能高效保暖于一体。应用该系统的装备包含主动电加热护脸、马甲、手套、袜子、坐垫。在零下30度的环境下,这套设备可持续作业180分钟以上,全方位保护人体。

“美”在花样滑冰这个比赛项目中表现得最为突出。每一套比赛服都根据音乐主题、舞蹈设计,融合服装高级定制元素,按照运动员身体尺寸定制。据北京服装学院教授、科技部国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项“冬季运动与训练比赛高性能服装研发关键技术”项目总负责人刘莉介绍:“我们有一件比赛服采用了苏绣工艺。绣娘们花费了250个小时,将针距缩小到正常的1/5,一针一线地绣出了华美的效果。运动员穿着这件衣服在冰场上翩翩起舞,成为全场焦点。”

5G、AI等数字科技为冬奥注入“智慧”基因,科技互联网促进创新资源双向开放和流动,智慧沟通、设施联通……快速发展的数字技术,让更多的人享受到便利,也让民心相通。

转播,在现代奥运会不可缺少,它让世界各地的观众无论身在何处,都能感受运动员的精彩表现。由于有了5G信号覆盖,转播也有了新的模式。云转播技术就是利用5G网络的高速率、低延时等特点,通过摄像机和显示屏等视频采集设备和展示屏幕,仅在前方将内容进行采集,后方就可以利用云上采编进行转播,保证运动员和记者之间的采访实时性。

2022年北京冬奥会突破传统的定点和被动式赛事观赏,让观众可以远程自主交互,连续改变视角和位置,获得身临其境的观赛体验。观众能够360度自由选择观赛视角,甚至还可以在赛事进行中加入“子弹时间(计算机辅助的摄影技术模拟变速特效)”,可以让画面停止,或者慢速回放,进一步欣赏动作的过程。

用技术跨越声音的障碍,让听障人士也能感受冬奥会的盛况。相关数据统计显示,全球约4.3亿人中有中度以上程度的听力障碍,中国有听障人士2780万。从2022年北京冬奥会开始,冬奥AI手语主播将全年无休,为听力障碍群里做好实时转译。

观众可以穿着保暖衣服、坐在保暖座板上观看冰雪比赛。座板设置传感器,判断是否有人坐在座位上,只给有观众的座位加热,避免热量损失和能源浪费。观众席表面铺设一层具有封装外壳的座板,内装有石墨烯片,通过实时通电来发挥石墨烯的发热功能,使座板表面温度迅速提升。

2022年1月初,国网北京电缆公司保障人员运用巡检机器狗开展应急保障演练。来源:中国能源报

冬奥会期间技术人员应用电力巡检“机器狗”进行远程巡视,在场馆各复杂地形下完成例行巡视、表计抄录、红外测温、简单操作、后台分析等工作。

智慧餐厅位于国家会议二期冬奥会主媒体中心,所有设备均可24小时运作。菜肴出锅后,系统通过空中轨道和小车,“从天而降”传送到餐桌。

智能体温计是全球最小、测温最精准的可穿戴式连续智能测温设备,测温精度可达到0.05摄氏度,充电一次能连续使用10天。在手机APP端绑定设备,受测温者的体温数据变化就会在手机页面上清晰展现,并可自动测量、自动上报后台。一枚小小的“智能体温计”,可成为场馆内几百名工作人员的防疫利器。

冰雪项目比赛激烈精彩,但损伤也往往在瞬间发生,医疗救治需要既快且准。“移动诊疗车”是我国自主研发的首个冻伤及颌面创伤移动式智能化诊疗平台,利用有限的人力资源和医疗仪器设备,发挥医院的医疗技术优势,对患者的诊断、急救和护理等应用场景提供实时、远程、高移动性、数字化的医疗服务。

除此以外,还有很多新技术、新应用已经或即将亮相冬奥会。在各种先进技术的加持下,2022年北京冬奥会一定精彩绝伦,一起期待。

本系列第五期将聚焦亚洲“手工艺与民间艺术之都”——日本金泽和韩国利川。日本手工艺注重文化品格和匠人精神,同时崇尚造型意识和创新理念,为什么金泽能在众多历史名城中脱颖而出?世界上不少城市以瓷器见长,韩国利川为何率先加入创意城市网络?两座城市在手工艺和民间艺术方面各有何独到之处?

立足上海特色、对标世界一流,上海建设世界一流“设计之都”推进大会于2月17日召开。上海全力打响“世界设计之都大会”品牌,打造国内外优秀设计首发地、“设计+”新业态新模式策源地,整体推进工业、建筑、时尚、数字、服务“五大设计”发展。

创意2030沙龙(第十六期) 加入创意城市网络后,城市如何使用UNESCO品牌

1月19日,创意中心举办第十六期创意2030沙龙活动,主题为“城市品牌化视角下的‘创意城市’”。特邀中国传媒大学文春英教授带领观众走近“联合国教科文组织创意城市”概念的底层逻辑,深入感受创意城市品牌的使用路径。

联合国教科文组织国际创意与可持续发展中心于2015年11月联合国教科文组织第38届大会通过在北京设立。经国务院批准,2017年北京市政府与联合国教科文组织签署协议。该中心为备案制事业单位,是全球首个以“创意与可持续发展”为主题的联合国教科文组织二类中心。其宗旨是在联合国教科文组织的支持下,以创意与可持续发展为主题,开展国内外研究、培训、交流、传播、示范基地建设等工作,汇聚全球科技人才及其创新团队,建成具有全球影响力的创意与创新“思想实验室”、成为文明交流互鉴合作的推动者以及中国企业、科技、文化走向世界的传播者。

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