智能科技助力東京奧運(yùn)會

陳新民

因?yàn)橄募緤W運(yùn)會的舉辦，2020年本該是日本廣受矚目的一年;沒想到，突如其來的新冠肺炎疫情打亂了全世界的腳步，讓東京奧運(yùn)會不得不順延至2021年夏季舉行。

1964年，東京首次舉辦夏季奧運(yùn)會。新干線那子彈頭形狀的列車甫一亮相，即成為日本的標(biāo)志之一。它也推動了世界交通史上的一次技術(shù)進(jìn)步，為磁懸浮列車的出現(xiàn)打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

時(shí)隔近60年的2021年，當(dāng)日本再次成為夏季奧運(yùn)會東道主，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)飛速發(fā)展的今天，東京奧運(yùn)會又為世界帶來了哪些亮眼的科技？

全新的轉(zhuǎn)播方式

盡管東京奧運(yùn)會延期一年舉辦，但全球的新冠疫情依舊沒有好轉(zhuǎn)跡象。日本政府只得無奈宣布，采用云直播的方式直播本次奧運(yùn)會比賽。由于所有海外體育愛好者只能通過電視來觀看這場體育盛事，在這樣的特殊背景下，愈發(fā)考驗(yàn)本屆賽事的轉(zhuǎn)播能力。

其中，日本公共放送協(xié)會以8K（7680×4320）超高清視頻分辨率信號轉(zhuǎn)播賽事，并利用5G技術(shù)傳輸信號，這使得體育賽事呈現(xiàn)從“臺前觀看”到“身臨其境”，不再是天方夜譚。

8K是什么概念呢？8K技術(shù)可以讓屏幕上的每一條水平線充滿約8000個(gè)水平像素點(diǎn)，其總像素?cái)?shù)量相當(dāng)于目前高清電視分辨率1920×1080的16倍，顯示效果實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。在超高清分辨率和多聲道的加持下，8K電視畫面的每一個(gè)細(xì)節(jié)都鮮活地展現(xiàn)在人們面前，即便走近屏幕，依然看不到任何像素點(diǎn)。那些曾經(jīng)模糊不清的細(xì)節(jié)，如泳池的水花、裁判手中的黃牌或紅牌、運(yùn)動員晉級后激動的淚水抑或是失敗后的落寞表情，哪怕是跳遠(yuǎn)賽場上飛揚(yáng)的沙土，在新技術(shù)的加持下，電視機(jī)前的觀眾都能一覽無余。另外，這種對細(xì)節(jié)的呈現(xiàn)效果也為教練修正運(yùn)動員的技術(shù)動作提供了強(qiáng)有力的支持。

此外，日本將5G商用之路的起點(diǎn)也設(shè)在東京奧運(yùn)會上，東京奧運(yùn)會已成為日本5G商用的首個(gè)大型應(yīng)用場景。

那么，為何選擇8K+5G這樣一個(gè)組合呢？

相較于4K，8K對視頻技術(shù)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸提出了更高的要求，如7680×4320的分辨率、BT.2020標(biāo)準(zhǔn)的色域范圍、12bit的色彩深度、120fps的幀率，130Mbps的碼率則要求端到端帶寬達(dá)到300Mbps、時(shí)延小于20米每秒。這對于服務(wù)器存儲和數(shù)據(jù)傳輸都是非常大的挑戰(zhàn)，只有通過5G網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)。

此外，5G在奧運(yùn)會上還有其他更大的作用。在競速比賽時(shí)，5G技術(shù)結(jié)合面部識別技術(shù)和3D運(yùn)動員追蹤技術(shù)，通過人工智能和攝像頭的合作，能夠在電視上疊加真實(shí)影像和游戲元素的信息，把每個(gè)賽道數(shù)字繪制成不同顏色，并且能夠顯示運(yùn)動員的實(shí)時(shí)速度。

AI積分支持系統(tǒng)和智能裁判

對于觀眾而言，全息投影、VR、AR等技術(shù)的投入運(yùn)用，意味著不能到現(xiàn)場也沒關(guān)系，在家同樣可以體驗(yàn)現(xiàn)場的競賽氛圍。因?yàn)榻柚萍嫉闹С?，觀眾能“在世界上任何地方體驗(yàn)最好的前排座位”。

另外，AI裁判和“計(jì)分支持系統(tǒng)”也在東京奧運(yùn)會持證上崗。該系統(tǒng)利用了3D激光傳感器和AI技術(shù)。首先，兩個(gè)3D激光傳感器會以每秒200萬的頻次發(fā)射激光到運(yùn)動員身上，以便全方位捕捉、追蹤選手的動作，光束隨著運(yùn)動員的移動而變換角度，可以保證記錄的完整性。接著，系統(tǒng)將運(yùn)動員的動作實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成三維立體圖像，AI再對圖像中運(yùn)動員的動作進(jìn)行全方位分析，通過捕捉分布在運(yùn)動員手、肘、腳等部位的18處感應(yīng)點(diǎn)所反射的信息，來確認(rèn)肢體或關(guān)節(jié)的動作、位置、幅度等，然后將記錄與數(shù)據(jù)庫資料進(jìn)行比較，從而判斷出運(yùn)動員的技術(shù)完成度及其動作是否合規(guī)。在動作技術(shù)難度連年升高的背景下，對于體操裁判和運(yùn)動員雙方而言，這樣的打分方式無疑會使比賽更公平。

在實(shí)際比賽中，人工智能裁判只“擔(dān)任輔助作用”，最終結(jié)合AI和裁判員雙方的判斷，并經(jīng)過裁判綜合判斷后，打出最終分?jǐn)?shù)。

人臉識別

對于2021年舉辦的這屆奧運(yùn)會來說，日本鐵了心想要把它辦成一屆科技含量十足的盛會，除了增加8K信號轉(zhuǎn)播外，還啟用人工智能面部識別系統(tǒng)。這也是人臉識別系統(tǒng)首次在奧運(yùn)會上得到大規(guī)模應(yīng)用。

這套人工智能面部識別系統(tǒng)是英特爾與日本電器股份有限公司合作的成果，通過一套名為NeoFace的面部識別系統(tǒng)來識別、管理比賽期間超過30萬的人員，包括運(yùn)動員、志愿者、媒體記者和其他工作人員等。日本電器股份有限公司表示，含有IC芯片的身份驗(yàn)證機(jī)會自動驗(yàn)證那些進(jìn)入場館的人員身份，且全部40余個(gè)場館都配備有這種檢測裝置。該系統(tǒng)主要提供門禁服務(wù)，啟用該功能后，既能提高工作效率，減少身份檢查的漫長等待時(shí)間，又能減輕對工作人員的依賴程度，并減少人員交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。測試結(jié)果顯示，即使有多人快速通過，該識別系統(tǒng)也能非常順利地完成認(rèn)證：屏幕幾乎會立即顯示IC卡持有人的照片。

東京的夏季非常炎熱，因此，引入人臉識別加快身份驗(yàn)證進(jìn)程顯得尤為重要。

無處不在的機(jī)器人

在日本，機(jī)器人不僅是一個(gè)產(chǎn)業(yè)，而且是民族文化的組成部分。

東京都政府以奧運(yùn)會為契機(jī)，啟動了“為全市安裝機(jī)器人”的大型項(xiàng)目，并在奧運(yùn)村建立“機(jī)器人村”。東京奧運(yùn)會使用機(jī)器人來維持秩序，進(jìn)行安保服務(wù)等，機(jī)器人可以從事語言翻譯、導(dǎo)航等工作，然后再配合自動駕駛汽車，整個(gè)過程看上去都不太需要人力，讓人覺得新奇而有趣。

據(jù)報(bào)道，為服務(wù)好東京奧運(yùn)會，豐田公司還開發(fā)了場地支持機(jī)器人FSR（Field Support Robot）。其原本的作用更側(cè)重于減輕賽場工作人員的工作壓力，但在限制觀眾人數(shù)的本屆奧運(yùn)會，投入這類機(jī)器人還能夠起到控制場內(nèi)人數(shù)、保持防疫距離、減少人們接觸和感染新冠病毒的作用。

此外，日本警方將此次奧運(yùn)會列為“高科技安全起始年”。在警備部分，日本政府派出AI機(jī)器人協(xié)助維安作業(yè)，類似的警衛(wèi)機(jī)器人彌補(bǔ)了日本國內(nèi)存在的勞動力短缺問題。日本綜合警備保障公司則推出“情感可視化”人工智能警察巡邏系統(tǒng)，用以識別可疑包裹等。

無人駕駛汽車

在東京奧運(yùn)會上，日本正式大量啟用無人汽車，并最快在2022年將該系統(tǒng)商業(yè)化。

為了迎接?xùn)|京奧運(yùn)會，豐田公司早早為奧運(yùn)村研發(fā)了一款無人駕駛汽車e-Palette。有報(bào)道稱，豐田公司為東京奧運(yùn)會配備了20輛e-Palette無人汽車，它們沿指定環(huán)路，以12英里（約19千米）的時(shí)速在奧運(yùn)村往來運(yùn)送運(yùn)動員。這款無人駕駛汽車有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，它擁有一塊自動伸縮的傾斜踏板，即使是需要坐輪椅的乘客也可以輕松地上下汽車，非常人性化。豐田公司表示，這些在特定區(qū)域內(nèi)運(yùn)營的車輛是完全自動駕駛汽車，無需人工干預(yù)。據(jù)說，豐田概念車的人工智能系統(tǒng)還能夠識別駕駛員的情緒和偏好，并與他們交談。

盡管東京奧運(yùn)會一波三折，但前期投入建設(shè)和使用的公共設(shè)施已產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。為服務(wù)奧運(yùn)會而開發(fā)的影像、通信、自動駕駛等智能系統(tǒng)以及得到進(jìn)一步開發(fā)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)、5G的建設(shè)，都將在東京奧運(yùn)會結(jié)束之后，繼續(xù)發(fā)揮作用，服務(wù)人們的生活。