导语
黑科技是指具有隐藏性、突破性和开拓性，超越现有科技水平的创新高科技或产品。北京冬奥科技中的“隐藏款”，其实在各个方面和环节中都留下了“蛛丝马迹”。
01
科技打造冰雪
在冬奥会中，冰雪是绝对的主角。然而冬奥会对比赛用冰雪要求非常严格，为了达到比赛要求，科技助力必不可少。
除了众所周知的二氧化碳跨临界直接制冷技术以外，为了保持冰面的平整度，将温度调整到最好状态，并保障运动员们赛出好成绩。研究人员给制冰车加入了黑科技。北京冬奥的制冰车采用先进的数字化制冷设备，通过控制设备参数实现“精准制冰”，从而保证冰面的平整度及温度，为运动员创造良好的冰面条件。
在冬奥比赛项目的15个分项中，有6个滑雪项目。比赛用雪自然不能依靠自然降雪这种不稳定因素，这时就需要用到造雪机。人工造雪机是一种可以迅速把大量液态水转化成为高压雾化冰晶的电气装备，主要用于人工造雪、布置人工滑雪场地等领域。然而，传统造雪机往往射程范围小，冬奥用雪量大，如何提高造雪量成为急需解决的问题。研究人员从“电线杆”中获得灵感，研制出塔式造雪机旋转支架，让造雪机“站”得更高，“喷”得更远，造雪覆盖面积变大。同时人工造雪可调节粒径、含水量、硬度等，从而满足不同比赛场地需求，适合大多数雪上比赛项目，雪质也更为“扎实”。
造雪实现了，如何保住雪成为进一步的问题。“冰状雪”是滑雪场雪质的一种形态，雪的密度很大，可达0.65克每立方厘米，主要用于减小赛道表面对于滑雪板的摩擦力。经过研究人员的观测和试验，北京冬奥借助注水和压实等技术手段，成功制造出符合大陆性季风气候的雪质，通过压雪机和雪硬度仪等，可快速对赛道进行修整，从而保证赛道不受天气变化的影响。并且，在科技冬奥“赛道用雪保障关键技术研究与应用示范”专项支持下，研究人员完成了“储雪”实验，经过春、夏、秋季的“考验”，约有60%的雪被储存下来，从造雪、保雪、储雪三个方面，确保北京冬奥会的用雪“自由”。
02
打造“温暖”的冬天
冬季赛事对于运动员和观众来说，寒冷是都必须面对的挑战，如何让运动员保障体温并能更好的比赛，如何让现场的观众在舒适的环境下为运动员“应援”，是研究人员的又一研究“课题”。
“在极寒环境中要让微环境的温度和湿度始终处于人体的舒适状态，加热元件是进行调节的重要手段。”研究人员从这个方向入手，在运动员训练用的面罩、手套和服装中加入了智能加热装备，智能加热装备依靠的是电加热元件、智能控温模块及控温算法、温度传感器以及柔性器件与服装的集成技术。研究人员还根据装备功能差异，在不同装备内设置不同数量的加热元件，以及档位的调节。除了主动加热技术，还提升了纤维保暖率，集防风、防水、透气、耐磨、保暖等多功能于一体。
在环境保温方面，北京冬奥会采用市政热力和空气源热泵进行场馆的供暖。空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置，是清洁能源。它是热泵的一种形式，像泵那样把不能直接利用的低位热能（如空气、土壤、水中所含的热量）转换为可以利用的高位热能（如煤、燃气、油、电能等），从而达到节约部分高位能的目的。空气源热泵工作时，主要是利用电驱动热泵进行，“搬运”空气中的免费热能制热，1份电量就能“搬运”3~4份热量，制热效率高达400%。北京冬奥会也因此将成为奥运历史上第一届全部使用绿色清洁电能的奥运会。相比传统的取暖方式，电能作为清洁能源，可以有效降低取暖对环境造成的危害，而空气源热泵又是电取暖方式里极为节能省电的一种。
03
冬奥科技“隐藏款”
除了造雪与保温，还有各个细节里的“隐藏款”科技支撑着整个北京冬奥会。从“室内多自由度模拟滑雪训练系统”到“子弹时间和自由视角技术”，再到“腋下创可贴”……每一个环节都透露着科技的智慧。
“室内多自由度模拟滑雪训练系统”是研究人员为北京冬奥会高山滑雪、越野滑雪等项目提供的室内模拟训练设备，用以提升运动员的回转、滑行等专项动作训练效率。通过高速动态摄像捕捉到运动员身上带有传感器的运动服，运动员的关键动作被记录下来，通过回放和与“优秀运动员模型”对比，来发现和解决运动员训练中存在的问题。
子弹时间是一种使用在电影、电视广告或电脑游戏中的摄影技术，模拟变速特效，例如强化的慢镜头、时间静止等效果。自由视角是一种视频技术，可以在动态过程中实现360度无死角自由观察。再加上云转播技术，可以使不在现场的观众体会到亲临赛场的感觉。
用于防疫领域的智能体温计，是一款可穿戴式体温计和疫情防控“千里眼”系统，被称为“腋下创可贴”。研究人员将智能体温计贴到皮肤上，用手机下载相应APP后将该设备绑定，体温数据变化会在手机页面清晰展现，并可测量、自动上报给后台，体现体温实时监测，一次充电可以测温10天。
在北京冬奥会中，可能还会看到采用“激光+视觉”自助壁障导航的，可以搬运文件材料、小型体育器材的物流机器人等等。期待这些“黑科技”在北京冬奥会上的应用，北京2022年冬奥会将是一场环保与科技感并存的“盛宴”。
作者 :《中国之翼》 白雪
编辑：阿里云研究院内容运营主管 赵子千
