科技創新賦能現代奧運
——訪北京冬奧組委新聞宣傳部教育和公眾參與處處長孫斌

文/張偉斌

2021年9月17日，北京2022年冬奧會和冬殘奧會主題口號正式發布——“一起向未來”（英文為“Together for a Shared Future”）（新華社發 北京冬奧組委供圖）

奧林匹克運動的淵源可以追溯到古希臘奧林匹克運動會。古代奧運會是人類體育文化寶庫的一顆明珠，對世界體育發展產生了深遠影響。現代奧運會作為奧林匹克運動活動體系的核心，延承了100多年，反映了社會的進步和現代體育發展的需求，其影響力涵蓋了社會的各個方面。現代奧運的發展與科技息息相關，從場地建設到器材裝備革新，從賽事組織到賽事全球直播，方方面面都烙上了科技的印記。

北京2022年冬奧會和冬殘奧會將以“冬奧，智能新時代”為理念，全方位展現科技對冬奧籌備的支撐。近日，本刊編輯部采訪了北京冬奧組委新聞宣傳部教育和公眾參與處的孫斌處長，他不僅帶領我們一起回顧了科技與現代奧運100多年來共同發展的歷程，更講述科技在北京2022年冬奧會的應用。

奧運會發展史也是科技進步史

1896年，第一屆現代奧運會在希臘雅典舉辦。受當時條件影響，比賽器材和設備都相當簡陋，游泳比賽不像現在是在場館里進行，而是直接在公海里舉辦，起終點的標志只是用浮艇接著的纜繩。

“與第一屆現代奧運會相比，接下來的奧運會越來越有科技范，回顧奧運會的發展史，更像是一部人類科技的進步史。”孫斌處長在采訪中說。

“事實上早在1901年，國際奧委會就決定在布魯塞爾召開奧林匹克會議，深入探討體格教育問題，然而這次大會直到1905年才最終召開。大會的議題已不再是國際奧委會最初的任務：統一奧林匹克比賽項目，而是探討體育活動在各個教育領域及生活領域的可實現性。通過勒阿弗爾大會和布魯塞爾大會，體育與科學的聯系得以確立。”

1912年，第五屆斯德哥爾摩奧運會。本屆奧運會在科技應用方面有了一個非常大的突破。首次在田徑賽場使用電子計時器和終點攝影裝置，使計量時間精確到1/10秒。它先利用攝像機拍攝運動員撞線的瞬間畫面，再把動作分解成多幅畫面來彌補人為計時的不足。但是，這種方法仍然存在致命缺陷——計時器與攝像裝置無法同步，裁判員的肉眼判斷還是決定比賽輸贏的關鍵。另外，廣播轉播奧運會在這屆奧運會得以實現，人們終于可以通過收音機來“聽奧運”了。

1928年，阿姆斯特丹奧運會。奧運會上第一次出現了大型成績顯示板，并且第一次使用了高速攝像機。高速攝像機不僅能夠精確記錄賽事實況，而且攝錄的圖像還可以慢速重播幫助裁判和觀眾非常精準地判定運動員的動作，以便正確地進行裁決。

1936年，柏林奧運會。首次通過電視的方式向全世界轉播報道奧運盛況。有趣的是，雖然當時已經有了攝像機，但拍攝下來的影像無法通過電視傳播，只能進行實況直播。所以在很長一段時間里，全球各大廣播公司先后建設開辦的電視臺內的節目，一直局限于實時的新聞、音樂或者是體育節目的直播，并在電影藝術的影響下，開始在直播的條件下涉足電視劇的制作。1930年，英國BBC公司播出了世界上第一部電視劇《花言巧語的人》，總長50分鐘，受制于直播的限制，專注于在簡單場景下演員之間的對白，以及不同的手勢和面部表情。該劇只有文字記錄，并無影像保存，關于該劇的其他信息少之又少。

1952年，赫爾辛基奧運會。第一次采用終點攝像機技術來記錄運動員的終點成績。其工作原理是指向終點線的攝像機在運動員沖刺時高速拍下各位運動員沖刺的圖像，經圖像處理系統將圖像疊加后顯示出來，雖然圖像是拉伸變形的，但完全不影響裁判員們第一時間作出正確的判斷。

1964年，東京奧運會。衛星轉播使奧運會實現了全球實況直播。人類第一顆人造衛星是1957年10月4日由蘇聯發射升空的。為奧運會服務的衛星也是跟我們日常生活聯系最緊密的通信衛星。我國第一顆人造衛星“東方紅一號”于1970年發射成功。

1972年，慕尼黑奧運會。第一次使用電腦設備。精度高達1/1000秒的電子計時器，使官方記錄從十分之一秒精確到了百分之一秒，這一計時單位一直沿用至今，使運動員越來越朝著人體的極限突破。第一臺電腦出現在1946年美國賓夕法尼亞大學，其用途是計算彈道。

1976年，蒙特利爾奧運會。在本屆奧運會上，衛星激光點燃奧運圣火。圣火的點燃方法非常高科技：人們把圣火的電離子轉化為電子脈沖，然后借助宇航衛星在1秒內轉發到目的地，點燃加拿大首都渥太華火焰塔中的火炬。隨后進行火炬接力跑把圣火傳遞到蒙特利爾，最后由一對少年男女共同點燃主體育場的奧林匹克圣火。這也是奧運史上第一次也是唯一一次由兩人共同執行這一光榮的使命。但這種以現代科技傳遞圣火的方式引起了不少爭議，從1980年開始，又恢復傳統的奧運圣火接力活動。

1984年，洛杉磯奧運會。美國航空航天局的科學家勞倫斯·庫茲涅茨參與設計了1984年美國田徑隊的制服。他運用人類登月時的科學研究成果，使用加速排汗和能反射太陽光的鋁涂層雙層紡織材料，以幫助運動員在悶熱的洛杉磯能夠快速散熱、保持干爽。

1992年，巴塞羅那奧運會。第一次使用了數字電視直播技術，標志著從此電視直播能夠提供高質量高分辨率的賽事畫面，而不再是使用低質量的磁帶來進行記錄。

1996年，亞特蘭大奧運會。奧林匹克走進網絡時代，第一次使用互聯網技術轉播，運用三個網絡計算機系統，讓世界各地的人們可以隨時了解本屆奧運會的動態。互聯網指的是網絡與網絡之間所串聯成的龐大網絡，這些網絡以一組通用的協議相連，形成邏輯上的單一巨大國際網絡。互聯網始于1969年美國的阿帕網，最早的時候被用于軍事。

2000年，悉尼奧運會。伊恩·索普穿著鯊魚皮泳衣一舉奪得3枚金牌。國際泳聯于2009年7月底作出了決定：禁止在比賽中使用高科技泳衣。為什么國際泳聯會發出這樣的禁令？這是因為，高科技泳衣不是每個運動員都能用得起，這樣借助外力提高成績違背了奧運的公平競賽原則，所以國際泳聯禁止使用鯊魚皮游泳衣。

2004年，雅典奧運會。在雅典奧運會開幕式上，用激光投影技術呈現出了人類DNA螺旋結構。激光全息投影技術是把圖像信息通過技術處理，將圖像的長波部分轉變成相位調制的全息圖，利用衍射光學的方法來實現投影，預示著3D圖像技術的未來。

2012年，倫敦奧運會。在2004年殘奧會上，就有運動員穿著刀鋒形狀的高科技碳纖維假肢參加比賽。當時這套假肢價值超過20萬元人民幣。到了2012年倫敦奧運會，終于有殘疾人運動員穿著這套裝備站在了奧運會（而不是殘奧會）的舞臺。

北京奧運會的“高科技”

2008年，北京奧運會。提到北京奧運會時，孫斌處長侃侃而談，詳細地介紹了當年奧運會上驚艷世界的各種“高科技”。“令我們引以為豪的北京奧運會當然也是一屆科技含量很高的奧運會。”我們的國家體育場——鳥巢，就是科技的結晶。鳥巢結構設計奇特新穎，而這次搭建它的鋼結構的Q460也有很多獨到之處：Q460是一種低合金高強度鋼，它在受力強度達到460兆帕時才會發生塑性變形，這個強度要比一般鋼材大，因此生產難度很大。這是國內在建筑結構上首次使用Q460規格的鋼材。而這次使用的鋼板厚度達到110毫米，是以前絕無僅有的，在國家標準中，Q460的最大厚度也只是100毫米。以前這種鋼一般從盧森堡、韓國、日本進口。為了給鳥巢提供“合身”的Q460，從2004年9月開始，河南舞陽特種鋼廠的科研人員開始了長達半年多的科技攻關，前后3次試制終于獲得成功。如今，為鳥巢準備的Q460鋼材已經開始批量生產。2008年，400噸自主創新、具有知識產權的國產Q460鋼材撐起了鳥巢的鐵骨鋼筋。

北京奧運會上的另一個“高科技”是開幕式上的LED。在2008年奧運會開幕式上，LED得到了最大限度的利用。開場的卷畫軸就打開在一個巨大的LED屏幕上。屏幕長147米，寬22米，是科技含量最高的一個巨大平臺，上面鋪了4.4萬顆LED。LED制造的光影效果和表演密切結合，幻化出各種圖案，將觀眾引入夢幻般的世界中。經過反復測試，LED經受住了演員踩踏、水浸等考驗。雖然整個開幕式時間很長，但有蓄電池等輔助技術的支持，還是徹底解決了LED的能源難題。

另外，開幕式上點燃的禮花采用了電腦系統控制。北京奧運會的禮花燃放采用了國際先進的膛壓發射技術和芯片禮花彈來完成。在這次奧運會開幕式中，一共使用了超過12萬發禮花彈，其中凡是需要造型的，都采用了這兩種技術。膛壓發射技術不再采用傳統的火藥發射，而是采用壓縮空氣作為動力。通過對炮膛內壓力的細微調節，可以精確控制禮花彈的發射高度。為了達到這一目標，必須保證每個禮花彈的重量都幾乎相同，同時每一個炮筒內都經過鏡面打磨，保證摩擦力相同。在芯片禮花彈中，采用了電引爆裝置，而控制電引爆裝置的，是一枚小小的芯片。每個禮花中內藏的芯片與地面的電腦控制中心通過微波聯系，在芯片收到指令后才發出起爆信號，從而可以讓禮花在同一時間綻放。

同樣閃爍著科技之光的還有國家游泳中心水立方。在整個建筑內外層包裹的ETFE膜（乙烯—四氟乙烯共聚物）是一種輕質新型材料，具有有效的熱學性能和透光性，可以調節室內環境，冬季保溫、夏季散熱，而且還會避免建筑結構受到游泳中心內部環境的侵蝕。“更神奇的是，如果ETFE膜有一個破洞，不必更換，只需打上一塊補丁，它便會自行‘愈合’，過一段時間就會恢復原貌！”孫斌處長介紹說。

奧運會與科技共發展互促進

2020年，東京奧運會。受到新冠肺炎疫情的影響，東京奧運會也是歷史上機器人參與最多的一屆奧運會。其中松下公司推出了一款形似背包的助力外骨骼設備，可以大大減輕體力勞動者腰部負擔，最多減輕腰部肌肉負擔約40%。這款設備在東京奧運會上被用于搬運運動員行李等。此外，豐田公司研發的“人類支持機器人”高度可以在105厘米到140厘米之間調節，可以任意方向移動，也可與人對話。它有一個機械臂可以撿拾物品或遞送物品給人。機器人的參與大大減輕了人力負擔，同時減少了人員接觸，為疫情防控保駕護航。

孫斌處長說：“剛才提到的，僅僅是科技奧運的九牛一毛。計算機技術、生物力學、材料科學、現代生理和心理學，都在競技體育中得到了廣泛應用。”

2008年8月8日晚，第29屆北京奧運會開幕式在國家體育場隆重舉行。圖為開幕式上的焰火表演“紅閃鳥巢”（新華社記者 陳凱 攝）

毋庸置疑，現代奧運的發展離不開科技支撐。然而我們也應該意識到，舉辦奧運會也能促進科技的發展。最突出的一個事例，就是1964年東京奧運會的召開，加速了日本對新干線的開發。1964年10月1日，第18屆奧運會開幕前9天，東海道新干線投入使用。同樣，在北京冬奧會的籌備中，2019年年底試運行的京張高鐵，將冬奧三大賽區相連，北京到張家口的車程縮短為一個小時。京張高速鐵路是北京2022年冬奧會的重要交通保障設施，是中國第一條采用自主研發的北斗衛星導航系統、設計時速為350公里的智能化高速鐵路，也是世界上第一條最高設計時速350公里的高寒、大風沙高速鐵路。

在即將到來的北京2022年冬奧會上，我們還將看到眾多先進技術的應用，科學技術部等相關部門制定實施科技冬奧行動計劃，積極推進氫燃料、5G通信、云轉播、人工智能等新技術示范應用。例如，水立方采用科學綠色環保建造技術，變身“冰立方”，承接冰壺和輪椅冰壺比賽項目；京張高鐵媒體車廂內實現5G信號全覆蓋……我們即將切身感受到這些科技創新成果帶來的便捷高效。

北京2022年冬奧會和冬殘奧會是檢視國家能力、展現國家形象、促進國家發展的重要窗口和機會，是講好中國故事、提升國際影響力、共享奧運成果的重要平臺，寄托著奧林匹克運動和殘奧運動的圣潔理想，也寄托著一個古老民族偉大復興的夢想。在申辦、籌辦和舉辦的過程中，綠色、共享、開放、廉潔的辦奧理念逐漸深入人心。在我國科技創新成果的有力支撐下，2022年，燦爛的冬奧圣火必將映襯出一個全面建成小康社會的中國，在送給世界一屆精彩、非凡、卓越的奧運盛會的同時，構建一個環境更優美、發展更均衡、生活更美好的家園。