科技猎冬奥竞技，岂止在体育赛场
冬奥竞技，岂止在体育赛场
华商韬略
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五大洲同起舞，你追我赶天地殊。
图片来源@视觉中国
文 | 华商韬略，作者丨吴锐
北京丰台长辛店，有一片工业风浓厚的建筑群，这是一个叫作“二七厂”的地方。
在中国，这种用数字代号命名的机构，常常来历不凡。既有代号“542厂”的北京印钞厂，也有在甘肃玉门，人称“404城”的核工业基地。二七厂，诞生了中国第一台“建设型”蒸汽机车和第一台内燃机车，是大国重器的发源地。
2018年，二七厂告别了它的制造业使命。两年后，一支团队进驻厂区西南角。在这块荣耀之地，这支团队需要思考一个新课题：中国速滑运动员，能否穿上世界级的比赛服装。
01 赛场内外的难题
刘莉，是这支团队的负责人。在2019年之前，她只有一个身份：北京服装学院教授。
2019年初，刘莉接到了冬运中心的求援电话。她要为中国顶尖的花样双人滑选手隋文静和韩聪，定制六套比赛服装，限时三周。
刘莉赢得很漂亮。在“快、护、暖、美”的四大标准中，美，是花样滑冰服最重要的指标。凭借对中国美学的理解，她的设计方案很快出炉。
三周后的日本埼玉世锦赛，身披中国战衣的隋文静和韩聪，一举打破自由滑和总成绩双料纪录，夺得冠军。
这是一个激励，但也是新挑战的开始。
2015年7月31日，在128届国际冬奥会全体会议上，北京以44票获得2022年冬奥会举办权。这意味着，平昌冬奥会一旦结束，北京的冲刺时间就将开启。
冲刺，不仅是运动员的备战，也有运动科技的紧急护航。短道速滑项目的比赛服，正是最紧迫的一项。
对于0.01秒就会决定奖牌归属的短道速滑，比赛服，是最具科技含量的装备。
高速的冰上滑行，需要对抗相当于十级大风的空气阻力。一套优秀的专业速滑服，其表面与结构，需要尽量减阻。它还要做到坚韧，能承受碰撞中冰刀的切割。它需要真正的“量体裁衣”，符合顶尖运动员的技术习惯。
小小一件衣服，其实融合了数学、计算机图形、材料力学、人体工程学、人体运动学多个学科技术。在过去的若干年里，这是专属西方国家的技术领域，中国选手的比赛服，只能由海外定制。
但测试结果让人失望——海外定制的服装没有达到承诺的科技水平，中国运动员能拿到的最优装备，其实是十年前的水平。
如何让中国运动员穿上世界级水平装备，这是现实层面的需求。不在科技领域先输一筹，这是产业的期许。2019年，作为“科技冬奥”重点研发计划的一环，“冬季运动与训练比赛高性能服装研发关键技术”项目应运而生。
北京服装学院为项目牵头单位，刘莉因此增加了一个身份：国家冬季运动服装装备研发中心主任。但技术尚存空白、学科高复合、时间紧、压力大，这是一场与时间的赛跑。彼时，刘莉并不知道，能不能胜出。
在北京冬奥会的冲刺时间里，承受压力的并不止刘莉一个人。在山东，更多的技术专家，需要共同面对国产雪蜡车的制造课题。
雪蜡车，冬奥会雪上项目的必备设备。
对于雪板维护，尤其是加快雪板在雪上的滑行速度，打蜡至关重要。冰雪运动的优势国家，基本都随队配备了专用雪蜡车。
王岩，国家越野滑雪集训队副领队。在他的回忆中，雪蜡车是一个让中国运动员羡慕不已的存在。“以前去国外比赛，我们只能在赛场边的空地上，像烧烤一样支个摊打蜡。”
2020年11月，作为“科技冬奥”的一环，国家体育总局将雪蜡车研制项目交付给山东省。但在一年内，要完成专项功能用车从设计、研发，到制造、调试的流程，时间紧迫、技术难度极高。
如果说，速滑服是一场减阻的竞速，雪蜡车是从零到一的创造，那么，人造雪团队面临的，则是真正的隘口突围。
一个少有人知的知识是，国际大型冰雪比赛的雪场用雪，并非天然。
专用的冰状雪，需要人工制造。这种冰状雪在硬度、密度、含水量上都有着严格的制作标准。它的密度，必须达到0.65克每立方厘米，普通人造雪的密度只有0.1至0.4克每立方厘米。
只有采用这样的雪，才能保障运动员的安全，并有利于成绩的提高。作为冬奥会的基建设施，雪务保障极为关键。
由于雪道质量问题，2010年温哥华冬奥会出现5次比赛延期，9次比赛推迟。随后的索契和平昌冬奥会虽然进行了提前储雪，仍然因为气温和大风意外因素，数次出现比赛延期改期。
高规格冰状雪的制造、保存、储藏技术，并非伸手可得。
作为北京冬奥赛事用雪技术项目负责人，王飞腾有一个难忘的记忆：外方专家在雪场上踩了一脚，捏了一把，然后给出不合格的结论。至于造雪的核心技术，专家从来缄口不言。
一边是外国公司技术优秀，但态度傲慢；另一边是北京地处大陆性季风气候区，温差极大，气象多变，一旦出现降雨、降雪，必须立刻重新铺雪。结果显而易见：要在冬奥会开幕前储备充足的冰状雪，造雪技术是必须突破的难关。
无论是减阻竞速，还是隘口突围，中国的技术人员在找到明确答案前，都很难安稳地度过这段冲刺时间。
02 全面突围
从2019年开始，通过为400多名运动员进行三维测量，追踪运动员动作，细化研究运动员皮肤伸展规律，刘莉和她的团队初步完成了比赛服装的结构设计，仅仅设计手稿，就超过了2000份。
但理论上的设计，显然需要实战中的检验。在同一时刻，一支跨界团队，正在丰台二七厂完成最后的设备调试。
中国航空工业空气动力研究院（以下简称“气动院”），业内人称“626所”。它是中国第一个高速空气动力专业研究机构，从歼七到“飞豹”，626所制造的风洞，几乎参与了所有重点军用飞机的研制。
风洞，是一种产生人造气流的管道，常用于研究空气流经物体所产生的气动效应。
在过去的几年里，气动院一直在尝试风洞在其他领域的跨界应用。通过对国外体育运动的研究，其发现利用风洞提高比赛成绩，有极佳效果。
这促成了一场跨界合作，受体育总局之托，气动院建设了两大两小四个体育风洞，位于二七厂的综合风洞，正是其中之一。
用风洞实验的方法，测试运动装备在各种阻力下的减阻性能。风洞，因此成为了刘莉和服装团队改进装备设计的利器。在风洞落成后，二七厂成为了服装团队常驻场地，860个小时的测试，帮助团队为速滑项目筛选出56种服装结构，数十种减阻面料。
站在服装团队背后的，并不只有气动院一家。在两年多的研究时间里，多家高校与企业参与其中。清华大学、武汉体育学院负责减阻机理设计，东华大学负责减阻面料设计，广东德润纺织有限公司负责织造面料，安踏负责整体服装制作，北京服装学院除执行风洞测试和效果反馈外，负责总体牵头。
正是在这种产业链的通力协作中，横跨纺织工程、服装设计、摩擦学、热物理、生物力学和体育科学的难题，被一环一环解开。
在六百公里外的山东，一场规模更大的产业合作，围绕雪蜡车打响了。
2020年11月6日，山东省成立雪蜡车联合攻关项目指挥部。在成员名单里，包括了全省顶尖的装备制造能力和技术资源：中国重汽、潍柴动力、海尔集团、海信集团、力诺瑞特集团、山东省工业设计院……
尽管在实力上足以代表“山东智造”，但要解决现实的困难，还需要把技术上的硬仗一场场打下来。
作为在极低温环境下的工作车辆，一个典型难题是：雪蜡车内的加热空调，必须做到快速启动。
海尔，中国智能家电制造的龙头企业。在雪蜡车项目中，它承担着房车交互、新风系统和空调设备三大技术任务，为雪蜡车提供一站式的健康空气解决方案。
在第一时间，海尔派出了集团旗下的卡奥斯工业互联网平台，牵头整合内部资源，与康派斯、固特等生态方联合成立了雪蜡车攻坚团队，依托平台丰富的生态资源方，协调200余人，加入雪蜡车的技术攻关工作。
通过与国家队教练组、运动员、打蜡师的沟通，团队了解了使用、安装、功能等现场需求。而与中国重汽、省设计院的充分交互，结合海尔沉淀多年的数据、仿真与定制能力，雪蜡车的整体布局及功能分区，被迅速推演出来。紧随其后的，是机器低温制热启动、空调低温制热启动防低压故障技术等6项发明专利。
在零下30度的户外风雪环境中，雪蜡车的显示器如何流畅工作？这是海信拿到的任务。
在承接任务的海信视像，耐低温玻璃面板成为了显示器的选配方案；通过对产品的结构、主板电路进行特殊防护，以承受大风雪干扰；此外，ULED背光分区控制技术的应用，雪蜡车显示器成功通过了高亮度、高对比度的环境测试。
刘希平，中国重汽应用工程开发中心专用车设计部副主任。作为雪蜡车整体方案的设计人员，刘希平在事后做了个统计——保存在电脑上的雪蜡车设计资料多达几百GB，仅雪蜡车牵引头设计图纸就画了600多张。
在雪蜡车项目与时间赛跑的同时，王飞腾的人造雪团队，正在野外承受最艰苦的考验。
从2019年到2021年，负责研发冰状雪的王飞腾团队，几乎每个冬季都需要坚守在黑龙江亚布力滑雪场、张家口云顶滑雪公园、国家高山滑雪中心等场地，进行造雪试验。
对于团队成员而言，试验的另一重含义，是每天在零下30多度的室外连续工作十小时。不过，比起皮肤干裂与寒冷，团队成员更在意的是雪的密度、硬度、含水量指标。
在人造雪团队背后提供支持的，是中国科学院旗下的西北生态环境资源研究院。经历了数百次试验后，人造雪团队终于研究出最适合北京冬奥赛场的冰状雪制作方案，并掌握了从造雪、保雪到储雪的全部技术。
“不知雪已深，但觉寒无奈。”这是苏东坡发出的感慨，但在科学和技术的助力下，面对冰雪，不知与无奈已成为过去式，更多的解决方案和成果，开始陆续在速滑服、雪蜡车、钢架雪车、压雪机、雪地摩托车、和奥运转播一系列项目中浮现。
科技冬奥全面突围的结果，自然可以通过“智慧+汗水”的公式推导出来，但同一个解的左端，其实可以存在更多方程。
03 超车的秘密
2021年9月，新疆乌鲁木齐，21-22赛季中国杯速度滑冰精英联赛打响。
平昌冬奥会男子速滑500米铜牌得主高亭宇，以33秒83的成绩，刷新了他个人保持的全国纪录，这个成绩，也是全世界该项目的历史第三名。
细心的观众，可以在转播镜头中发现一个细节，高亭宇身上的赛服只有黑白两种颜色。
▲高亭宇身穿第七版速滑服进行比赛 来源：北京服装学院
这件貌似单调的衣服，内涵却并不简单。它是刘莉团队最终打造的比赛服，尽管还处在未染色的样衣阶段，但通过两种性能纱线的复合，它同时具备超强韧和超弹两种性质，经过风洞测试，可以将阻力下降超10%。
在这件比赛服背后，包含了近900小时的风洞测试，100多种面料的筛选，以及100%的心血。
同样在风洞中接受“逆风而行”的钢架雪车，完成了十个外形关键点位的优化设计，这使得国产雪车的风阻系数较进口同类雪车最终降低了8%。
对于远在山东的雪蜡车团队，2021年10月27日，注定是难忘的时刻。在经历了11个月的研发后，第一辆国产雪蜡车成功交付。
在这辆展开面积达92.5平方米的雪蜡车上，可以看到中国重汽的黄河牵引车，潍柴动力的氢燃料电池，海尔的空调和空气系统，海信的智能显示屏，车载光伏发电，为运动员检测体质的AI智能体质检测一体机，5G信号传输，VR体验……一位外国记者因此发出感慨——这更像是一个“中国制造能力”的展示平台。
数日之后，完成交付仪式的雪蜡车自北京出发，巡回纵横一万多公里，与国家滑雪队在新疆会合集训。
在新疆，雪蜡车遇到了一场真正的考验。
一场寒潮，令当地气温在11月，便骤降至零下30度。但在车厢之内，从休息的运动员，到工作的打蜡师，都可以身着单衣，与车外分隔成两重世界。也正是在这辆雪蜡车护航下，中国越野滑雪队在随后的FIS积分赛中，一举摘得7金4银4铜。
已经进驻冬奥会崇礼赛区的人造雪团队，正在应用一套自研的储雪创新技术。
赛场的储雪地点，一般选择在比赛雪道附近。按照传统做法，依靠老师傅的“肉眼看、人脑估”的经验模式，很难适用于不同区域。
这成为了储雪堆智能设计系统的研发动力。根据场地的地貌属性，以影响雪堆设计的主要要素和当地的气象条件作为输入参数，能够模拟预测雪堆的形态、质量和雪质（密度、温度、粒径、含水量等）等变化。根据模拟输出结果，能够智能推荐一套无时空域限制的储雪堆最优化设计方案。
如果说，这些“从零到一”的故事，意味着突破。那么，在北京冬奥会上，还有一些“从一到零”的细节，它们不容易被人注意，却有着新的价值和意义。
火炬接力传递，燃成熊熊圣火。但少有人知，和历次盛会不同的是，在阿里云的支持下，由于采用了液冷等0机械制冷技术，北京冬奥会境内接力火炬全部应用氢燃料，实现了火炬接力零排放。北京冬奥会因此成为人类历史上，第一个真正实现碳中和的奥运赛事。
从“一到零”，不仅是新的价值和意义，也是效率与技术的极限。通过阿里云在人工智能和云计算技术上的积累，“奥运转播云”得以用0死角极速捕捉奥运精彩时刻，让赛事转播实现电影特效，0时差陪伴全球观众，让全球亿万人与奥运无缝相连。
第一个30秒完成超大体育场自动配座的数字化智慧票务系统，1.1亿人次捐助公益步数促成的第一条冬奥公益跑道，这些来自互联网巨头的科技延伸，汇集成奥运历史上第一次的探索。
随着北京冬奥会上国歌奏响，不久之后，“科技助力大国竞技”，一定会写入历史。但从“卡脖子”到“全面超车”，这一切是怎么发生的？
一方面，发现用户需求，满足用户需求，给用户带来新的价值和意义，不断创造惊喜，这是科技的价值观；另一方面，政府居中调度与产业链协同，确保“集中力量办大事”的原则，也是无数次得到印证的成功铁律。
但对于中国科技产业链而言，这其实只是下半场的开赛哨声。
技术研发，是从无到有、从零到一的突破，但官、产、学、研联手，工艺改进、良率提升、成本优化、用户反馈，才是从大到强的进程，它一旦到达超越的临界点，就会以成果的形式集中喷发。
2022年早春二月的北京，上演着冬奥会现场上空璀璨的烟火、开幕式绚烂的表演、赛场上的激烈竞技，但更精彩的角逐，永远发生在赛场之外。
参考资料：
- [1]《科技赋能北京冬奥会 雪蜡车压雪机国产化获突破》中国工业报 郭宇
- [2]《海外滑雪产业看准冬奥会》小康 袁帅
- [3]《北京冬奥会如何实现“用雪自由”》科技日报 何亮
- [4]《用时不到一年，总书记登上中国首台雪蜡车》大众日报 于晓波
- [5]《航天风洞技术助力冬奥备战》中国航天报 苗珊珊 董国强
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