【IT168 信息化】
水质系统的精确控制让“水立方”不断诞生世界纪录，
数万个LED制造了开幕式上美轮美奂的光影效果，
智能芯片让漫天飞舞的奇妙烟火变得“聪明”，
高性能计算帮助我们赶走奥运期间的“坏天气”。
历经百年的等待，全人类4年一度的盛会——奥运会终于从奥林匹亚走到了中国，走进了北京。当全球亿万观众看到北京奥运会开幕式上，由焰火组成的历史之脚一步步走向奥运会主体育场“鸟巢”时，都会为欧、亚文明的交汇而激动，同时，也会为科技营造出的美轮美奂的开幕式而倾倒。
奥运会不仅仅是一次体育盛会，更是一次科技盛会。每隔4年，奥运会都会鼓励并推动科技的一次集中创新，这不但改变了选手和观众们体验奥运比赛的方式，同时也推动了人类社会的进步。
在北京奥运会上，我们不仅看到了会摆“Pose”的焰火和璀璨的光影，还看到了赛事中“鹰眼”系统一次次为公平竞赛发挥着作用。而在北京奥运会顺利进行的背后，还有许多我们看不到的科技武器发挥着神奇的作用。
科技奥运的誓言让中国的科学家们将想像力和技术发挥到极限。他们为北京奥运会缔造了怎样的科技传奇？奥运会将为中国留下哪些宝贵的科技遗产？请您跟随我们一起揭秘科技奥运。
令人称奇的赛事科技
直到现在我们才终于敢断言，北京2008奥运会不愧是一场“科技奥运会”。其实，科技奥运的目的，并不是让人们记住科技，而是让人们记住奥林匹克。正如科技的魅力并不在于科技自身，而在于推动了人类的进步。
科技展现的是人类的智慧，奥运会又是人类智慧与力量的分享。当这两种不同的智慧碰撞在一起的时候，我们才能看到现代的力与美。
水立方里的奇迹
一个游泳池8天狂破19项世界纪录，水立方成了历届奥运会贡献世界纪录最多的奥运场馆。随着“神童”菲尔普斯将最后一块金牌收入囊中，他的游泳比赛也完美谢幕，而水立方也成了世界的关注焦点。奥运会官方公布成绩显示，北京奥运会游泳比赛共决出了32枚金牌，19项世界纪录，难以置信的速度在水立方不断被刷新。
顷刻间，水立方梦幻变身“水魔方”，在这座晶莹润泽的水晶宫殿里，这么多的奇迹究竟缘何而生？
据记者了解，水立方应用了许多创新式的设计，比如把室外空气引入池水表面带孔的终点池岸、用视觉和声音发出信号等等。当然，运动员们取得好成绩的重要因素之一就是那具有生命力的“水”。
根据国际泳联规定，比赛泳池的温度应该控制在25℃到27℃之间，但在运用了高科技恒温和水循环设备后，依靠池水循环系统中的分流加热环节的自动温控阀，“水立方”能够将水温精确地控制在人体最适宜的26.5℃到26.9℃之间，运动员感觉非常舒适。
水质方面，“水立方”也做到了尽善尽美。在水立方的泳池底部，均匀地分布着被称做“满天星”的进水孔，使得进水能够均匀分布，不会出现死水; 为确保“水立方”的水质达到国际泳联最新卫生标准，泳池的水采用砂滤——臭氧——活性炭净水工艺，全部用臭氧消毒。
先进的净水系统，使“水立方”的水质浊度仅为国际标准的1/50，清澈的水面自然能让运动员感到兴奋，有助于提高成绩。
另外，“水立方”还采用了非常先进的通风系统，确保馆内的氧气充足。在一层看台墙壁的上方，装有一圈通风口，不断向泳池中央吹送新鲜空气，由于将风速严格控制在0.2米／秒，因此现场的观众和运动员根本感觉不到，而充足的氧气，也有助于运动员游出好成绩。
此外，泳池换水全程采用自动控制技术，提高净水系统运行效率，降低净水药剂和电力的消耗，可以节约泳池补水量50%以上。另外，还布设了一些高科技设备，如确定运动员相对位置的光学装置、多角度三维图像放映系统等，这些装置将帮助观众更好地观看比赛。
“鹰眼”挑战人眼
除了水立方里的高科技，本届奥运会中还有一项技术也令很多观众啧啧称道，那就是能让觉得受到不公正判决的运动员有理由向权威的裁判员“叫板”的“鹰眼”。
北京奥运会击剑赛场，“鹰眼”首次来到赛场。而中国选手仲满在决赛中击败法国人尼古拉-洛佩最关键的因素，正是对手利用“鹰眼”向裁判“叫板”失败，导致心里失衡，仲满随即抓住了机会。
让我们看看这个让人既恨又爱的“鹰眼”到底是怎么一回事吧！
“鹰眼”的正式名称是“即时回放系统”，它的技术原理并不复杂。这个系统由8个或者10个高速摄像头、4台电脑和大屏幕组成。首先，借助电脑的计算把比赛场地内的立体空间分隔成以毫米计算的测量单位; 然后，利用高速摄像头从不同角度同时捕捉物体轨迹的基本数据; 再通过电脑计算，将这些数据生成三维图像; 最后利用即时成像技术，由大屏幕清晰地呈现出物体的运动路线及落点。从数据采集到结果演示，这个过程所耗用的时间，不超过10秒钟。
据了解，这项技术通常用于电视转播。早在2001年初问世时便获得了英国皇家电视协会颁发的科技革新奖，2003年又因广泛使用于网球转播而获得全美电视最高奖艾美奖的“杰出科技贡献奖”。对运动界人士来说，将“鹰眼”技术引入比赛现场判决是一项具有重大意义的革新。队员对裁判判决结果不满意，要求看“鹰眼”回放，就是对裁判在场上的权威地位的挑战。
其实“鹰眼”技术平时在电视转播工作中已被频繁应用。但因为“鹰眼”技术的价格昂贵，所以现在的比赛还是以裁判裁决为主，鹰眼技术只是在关键点上才会采用。正因为此，选手们在每一场比赛中只有两次申请使用“鹰眼”的权利（如遇到抢七，还可以追加一次）。主裁判在接受申请之后，会通过大屏幕播出“即时回放”来呈现“鹰眼”计算的结果。
世界看奥运只需0.3秒
奥运会拥有40亿电视观众，因此，为全世界的电视转播商提供比赛结果至关重要。
记者从奥运会全球信息技术合作伙伴源讯公司奥运会项目首席集成师侯杰瑞那里了解到，北京奥运会赛况信息发布所用的时间仅需0.3秒。0.3秒是什么概念？据权威机构统计，就是人眨眼一次所用的平均时间。这意味着，在美国纽约家中的电视观众与身在“鸟巢”现场的观众看到比赛结果的时间差，也仅在“眨眼之间”。
而实现这一切都要依靠一个关键的系统——评论员信息系统（CIS）。据介绍，该系统是一个基于Java的应用，比分变化在一秒钟之内就在赛场转播席的触摸屏上显示出来，比赛进程进而能在瞬间传遍全球。
北京2008年奥运会首次向媒体提供了远程评论员信息系统(CIS)。
据侯杰瑞介绍: “现场直播时，电视评论员通常依赖眼前显示屏所提供的运动员信息，如成绩、背景、排名等，为观众做讲解。以前，他们为了获得全面的实时信息，不得不大张旗鼓地带着全套设备来比赛现场的转播区。现在，远程评论员信息系统使他们能在自己的办公室里进行赛事评论，不管你人在美国、欧洲还是澳大利亚。”
除此之外，“CIS系统还能使体育评论员在观众欢呼声响起之前就可以收到系统传送的比赛结果。并根据各个体育项目专用屏幕上提供的丰富内容来进行解说。”
璀璨的科技光影
本次奥运会的光影效果是历届奥运开幕式之最，耀眼的五环、巨大的画卷、滚动的画轴、炫目的投影、五彩斑斓的演员，为全世界观众展现出了梦幻般的世界。作为本届奥运会开幕式最大的亮点，开幕式上璀璨的光影效果，以及声、光、人的同步，是如何实现的？
8月8日晚，随着一幅长达70米的卷轴在“鸟巢”中缓缓铺开，北京奥运会开幕式文艺表演也拉开了序幕。而如果没有LED技术的助阵，宏大的卷轴和画卷，以及之后的光影表演将无法充分展现。
画轴打开在一个巨大的LED屏幕上。屏幕长147米，宽22米，构成历届开幕式面积最大的一个舞台。上面铺设了4.4万颗R、G、B三种颜色的LED，通过电路控制实现图像输出，随着情景的变化，改变背景的内容。
考虑到演员还要在上面翩翩起舞，位于屏幕中央的长20 米、宽11 米的“画纸”必须要有一定的抗压能力，并且卷轴还要收放自如。因而，画纸是由1.2 米长、2.4 米宽的小块航空蜂窝板材拼合而成，厚20 毫米，重约800 公斤，而且两侧采用了真空技术，压上高分子合成板，面上则再粘一层无纺布。而画轴则内藏电池，还留有空隙，演出时，工作人员就在里面进行操控。
在舞蹈演员身上，灵活的LED替代了传统的反光组件，并能够自主控制发光的强度。在体现宇宙空灵的成梦幻五环场景中，LED随着演员的跑动而忽明忽暗，流星的效果被展现得惟妙惟肖。
开幕式的另一个亮点，就是采用了大量亮度高达两万流明的高分辨率投影机，形成了“鸟巢”顶端边沿的巨大环形屏幕。之所以用投影机取代LED屏幕方案，是考虑到当时灯光条件复杂; 而且采用LED，超高的成本根本无法接受; 再有，这样定制下来的产品，恐怕无法在赛后用到其他地方; 最重要的是，LED本身的功耗也不小，几千平米面积的屏幕，电缆的分量都难以估算。
因而，通过大量的投影机拼接，形成一个超长的幕墙是最好的办法。据了解，这次开幕式使用的投影机总数接近150台，全都是科视电影级别的投影机，包含84台Christie Roadster S+20K 3片DLP投影机和63台Christie CP2000-ZX数字电影投影机。
而使用投影机，也要面临一些技术挑战。
首先，投影机必须要有足够的亮度。由于场馆最远端距离观众接近150米，投射的画面必须要有足够的对比度，因而这次的开幕式采用的是高端的3片DLP投影机，可以在亮度、对比度、色彩上满足需求。
其次，点燃圣火的场景中，投影机要隐藏在投影幕墙的后边，以便在李宁的身后播放火炬传递的画面，同时随着李宁的步伐形成逐渐打开卷轴的样子。这给多台投影机协调播放带来了难题，因为几乎每台投影机都需要一个强大的播放服务器支撑，这样仅播放服务器的成本就会相当高昂。据了解，这次开幕式所采用的63台电影投影机由时代经典提供，为了不造成浪费，在奥运后它们将被安装在时代经典旗下多家高端数字影院。
好在经过多次论证和数次彩排，这些问题都已得到解决，最终璀璨的开幕式得以呈现在我们的眼前。
绚烂的数码焰火
伴随着29个焰火脚印，奥林匹克精神从古老的奥林匹亚走来，走到中国，走进北京，走入“鸟巢”。脚印、笑脸、五环，在北京奥运会开幕式上我们看到了奇妙的焰火表演，据说为了实现这些造型奇特的烟花，中国的技术人员专门开发了秘密武器，甚至在焰火弹中加入了芯片。这些秘密武器是怎样发挥作用的？
据了解，奥运五环是由5个炮位相隔90米的发射器发射的，并且由装在焰火弹中的芯片控制每发焰火弹的发射时间、飞行高度、起爆时间和燃烧时间。发射后，五环图案从114米高空开始靠近并套在一起，在134.68米高空套完，形成最长250米的五环相连图案，再到170米的高空运行完，观众能看到的只有五六秒的时间，但这也是震撼、壮观的五六秒。
“有了芯片，焰火就有了大脑。”第29届奥运会开闭幕式鸟巢及长城焰火燃放实施团队总指挥、熊猫烟花集团股份有限公司董事长赵伟平介绍说，通过在焰火弹中植入预先写好程序的芯片，使五环，脚印、笑脸等动态空中组图都得以实现。
据赵伟平透露，为了实现脚印、笑脸、五环等特殊焰火造型，熊猫烟花公司与北京理工大学、相关科研机构组成了攻关小组，耗时一年共同研发了芯片焰火弹技术。
而为了达到最好的发射效果，此次焰火表演还采用了我国最新研制的矩阵式“焰火膛压精确发射系统”，依靠空气发射大大提高了发射的精确度。同时，武警北京总队焰火施放分队的总指挥黄晓文提出，将发射系统从落地式改为车载式，解决了运输与卸载不便的问题。
实际上，北京奥运会开幕式焰火燃放的难题，不仅是动态空中组图这一个。
“你想想，在坐满观众的鸟巢顶上，和着开幕式演出的节奏放烟花有多难。”据赵伟平坦言，要保障观众和鸟巢顶层膜结构的安全，同时还要减少污染，对于大型焰火燃放任务并不是件容易的事。
据赵伟平介绍，8月8日当晚，仅鸟巢的烟花燃放量就达到1.6万枚，其中牡丹盛开这一组烟花就用去了1万枚。火花绽放，现场观众却不会看到浓浓的烟雾，更不会闻到一丝刺鼻的气味。即便是开幕式结束后，鸟巢周围的空气依旧新鲜。这得益于“微烟烟花”技术，它改变了传统的烟花原料，同时采用的压缩空气发射技术摒弃了传统的火药发射，大大减少了焰火燃放后的烟尘污染，而且靠程序控制的数码焰火燃放技术更是使得所有烟花在空中就已全部燃尽，保障了观众和鸟巢顶层膜结构的安全。
“真正难的还不止于此。”赵伟平介绍说，为了要和开幕式演出同步，鸟巢上控制1.6万发烟花的所有发射系统都是事先安置好，并预先按照演出时间表编好程序的。“当我下达启动命令后，剩下的就是静静地等待焰火在表演中准时燃放。”赵伟平表示，当时他的心情十分紧张。
虽然每组烟花都预先设置了遥控和手动两套备用点燃方案，但是一旦出现问题，即便实施应急启动，效果也难免大打折扣。“这是中国人民的百年奥运梦想，我们再举办奥运会不知又要等到何年何月，出不得半点闪失啊。” 赵伟平感慨道。
虽然赵伟平对闭幕式的焰火表演内容秘而不宣，但他表示，数码焰火技术还将在闭幕式中大放异彩。
保卫蓝天有高招
在奥运会期间，北京的天气预报已经精确到5分钟一报，并细化到各个场馆，而且，一旦遇到恶劣天气，气象工作者还有非常手段。气象工作者是如何为奥运保驾护航的？
消雨弹显神威
8月8日，北京奥运会开幕前，京城上空乌云密布，看到这番景象，所有人都为开幕式的天气捏了把汗。然而，到了北京奥运会开幕那一刻，大雨却“缺席”了，直到开幕式结束，“鸟巢”上空一个雨滴也没落下。当人们为老天眷顾北京奥运会而感慨时，殊不知为了保卫奥运天气，气象卫士们付出了极大的辛劳。
事实上，从8日16时到23时39分，气象卫士们共在北京的21个作业点持续发射了1104枚火箭弹，对进犯北京奥运会的大雨进行拦截，成功实施了奥运史上首次人工消雨。
为了确保北京奥运会开幕式的顺利进行，早在2002年，北京气象部门就开展了针对奥运会开、闭幕式的人工消雨试验研究。所谓的人工消雨，主要是在影响本地的降水云系的上风方位进行一定规模的连续催化作业，设法改变自然云的降水状态或过程。人工消雨并不是让雨“化为乌有”，而是让它提早下，或是“憋着”不下，要不就“请”它去别处下。
多手段齐上阵
“不能说我们控制了天气，但是我们可以通过技术手段影响天气。”气象专家介绍说，人工影响天气是一项复杂的系统工程，需要气象监测、气象数据分析、人工干预等多项工作系统配合。
首先，就是要发现和定位灾害天气。据了解，针对奥运和汛期气象服务的特殊需求，国家卫星气象中心已启动静止卫星双星加密运行模式，每15分钟即可获取一张卫星云图，从而实现对天气系统的连续变化情况、发生发展过程的宏观、实时监控。
奥运会期间，卫星图片将由现在的每小时一张，变成每半小时一张，自动气象站的数据将5分钟更新一次，闪电定位观测资料将实时更新，雷达数据资料将6分钟更新一次。
其次，为了对大量的天气数据进行及时、准确的分析，并计算如何“赶走”坏天气，气象部门还应用了高性能计算机。
最后，就是针对恶劣天气采取措施。据了解，北京奥运会期间，假如真的出现不利于奥运的天气，北京市气象局将运用各种高科技手段来控制天气，使奥运会顺利进行。
如有大雾弥漫，气象部门将采用“液氮消冷雾技术”，达到人工消雾; 出现高温干旱，北京市人工影响天气办公室会利用飞机、气球、发生器、高炮和火箭五种工具进行人工增雨作业; 出现天降冰雹，气象部门就用高炮将大量碘化银等催化剂集中送到雹云中，云中便形成大量的凝结核，使冰雹变成“小盐粒”; 假如暴雨倾盆，如开幕式上使用的消雨火箭弹就会大显神威。
奥运科技零距离
科技保证了北京奥运会的成功，而奥运带来的科技理念也日渐深入人心。8月15日，记者来到国家奥林匹克公园内的体验馆，现场感受了一把奥运带给人们的科技热潮。
“强壮”PC受关注
排队、安检，大约经过20分钟的等待，记者终于进入了奥林匹克公园。5分钟的步行之后，位于奥林匹克公园景观街、毗邻国家体育场鸟巢西北侧的一个个奥运会赞助商体验展区就呈现在眼前。联想、三星、网通、中国石油、可口可乐等各个体验馆的外观设计可谓争奇斗艳。可口可乐一贯的大红喜庆、中国石油宣扬绿色环保; 而联想、三星、中国网通这几家科技企业的外观，却是一致的低调而时尚。
记者先来到了联想数字奥运体验馆。作为北京奥运会计算技术设备的独家提供商和北京奥运会“祥云”火炬的设计方，联想数字奥运体验馆设置了祥云火炬展区、产品互动体验区等6大功能区。其中最引人注目的，是IdeaPad和ThinkPad产品展示台独特的布置。承受重压的测试台、电脑在潮湿环境下的工作演示等，PC产品必有的环境适应能力都被呈现在参观者面前。
据联想集团奥运项目技术负责人王磊介绍，联想提供的计算设备要在3种情况下进行使用: 第一种是像水立方这样潮湿的环境，第二种是在夏季奥运会中户外炎热的环境，第三种是类似于都灵冬奥会摄氏零下25度以下的寒冷环境。“以水立方为例。工作环境充满了水，而且还是一个封闭的场所，湿度基本上在85%～90%左右，这对于我们电脑的可靠性和稳定性的挑战是非常大的。”
此外，为了确保奥运顺利举行，联想还专门开发了打印监控系统。任何一个赛场的任何一台打印机如果出现了纸张打完或卡纸问题，专家马上就能够实时检测到，并派出工程师进入场馆解决每一个技术问题，这也是我们第一次实施全方位的打印监控。据王磊介绍，打印监控系统在未来将服务于用户，保证银行、证券、政府机关等行业能够享受到奥运会带来的科技便利。
手机电视惹人爱
记者随后来到了三星的奥运体验馆。体验馆内展示最多的是，基于各种移动体验的手机产品，移动WiMAX、TD-SCDMA手机、CMMB手机，所有展示的手机产品都打出了“记录所有奥运点滴”、“奥运实时看”、“个性手机，个性生活”这样的口号。这其中，最引人注目的当属TD/CMMB手机了。尽管此次中国移动TD/CMMB手机招标数量有限，仅为满足奥运需求，并专门提供给奥运相关人员使用。但根据国家广电总局的计划，在广电手机电视标准CMMB覆盖方面，继奥运前37个直辖市、省会城市、计划单列市和奥运城市开通后，CMMB信号在今年将能覆盖到全国324个城市。相信在不远的将来，TD/CMMB手机可以为更多的用户带来新鲜体验。
而以“宽带梦想为奥运加速”为主题的中国网通体验馆里，娱乐氛围更为浓烈。体验馆中央一个高清互联的游戏平台，通过让游客参与游戏，使其体验到高速宽带所能带来的娱乐体验。由于参与的游客过多，工作人员不得不立出“请自觉排队，每局三人，每人限玩一局”的提示牌。看来，面对宽带市场需求不断上升的趋势，电信运营商为了保持市场主导优势，正在不断升级技术和服务，更多的宽带应用正在被激发出来。
正如国际奥委会首席技术官Jean-Benoit Gauthier所说: “我们不是在进行一个以技术为中心的赛事，但是这个赛事离开技术是不可能运行的。”借着赛事的升温，各个体验馆也是日渐火爆，日参观量超过3000的数据充分说明了观众和游客对奥运科技的关注。而借助科技奥运的东风，一些新技术与用户见面的时间看来正在日渐缩短。
