“北京8分鐘”，臺下X年功！揭秘冬奧會閉幕式背後的AI科技力量！
[導讀]世界上最大卻又最輕的熊貓木偶、可以與人共舞的機器人、可以實現透明圖像顯示的冰屏、先進的影視虛擬制作技術和數字表演與仿真技術……14年前雅典冬奧會上“北京8分鐘”的京劇、紅燈籠和茉莉花，傳遞的是上下五千年的中國文化；如今的互聯網、機器人和人工智能，展現的卻是更加自信的中國力量！
按照慣例，奧運會的閉幕式將為下一屆主辦城市留下8分鐘的表演展示時間。在2018年平昌冬奧會閉幕式上“北京8分鐘”就是由下一屆冬奧會的主辦城市——北京所帶來的文藝表演，以此向世人展示無與倫比的新時代中國風采，發出相約2022年北京冬奧會的邀請函，標志著冬奧會正式進入北京周期。
視頻：“北京8分鐘”
擅長使用“人海戰術”表現宏大場面的導演張藝謀，摒棄此前的創作方式，在當日的演出中精簡演員數量，大量采用科技手段——世界上最大卻又最輕的熊貓木偶、可以與人共舞的機器人、可以實現透明圖像顯示的冰屏、先進的影視虛擬制作技術和數字表演與仿真技術……14年前雅典冬奧會上“北京8分鐘”的京劇、紅燈籠和茉莉花，傳遞的是上下五千年的中國文化；如今的互聯網、機器人和人工智能，展現的卻是更加自信的中國力量！
靈動通透的“冰屏”
在“北京八分鐘”的舞臺上，24塊大屏幕呈現出新時代中國的美好形象，成為演出中的一大亮點，這些近乎透明的屏幕有個好聽的名字——“冰屏”。這項源自中國本土的創新設計可以實現透明圖像顯示，效果更通透更靈動，獲得過國內國際多項發明專利。
圖：冰屏
“冰屏”研發團隊負責人、深圳壹品廣電股份有限公司北京文藝表演項目總監黃慶生表示，屏幕上要的效果是雪花潔白、冰花透明，這對LED顯示屏技術來說是前所未有的難度。
“我們以前沒有過這樣的產品，常規不生產的。”黃慶生說，按照導演團隊的要求，單屏幕尺寸達到1.5米的跨度，兩塊屏長3米，如果中間沒有支柱，很難穩定。此外，LED屏越長，顏色的一致性越不好，到後面的燈顏色就不一樣瞭。為參與8分鐘演出，團隊進行瞭專門的技術攻關，不僅生產出瞭規格更高、工藝更完善的產品，也同步實現瞭工藝的升級更新。“目前的‘冰屏’技術我們處於世界領先水平，這次做出瞭3米長的屏幕而且中間沒有橫梁，這種工藝目前在世界上我們應該是第一傢。”
為保證屏幕可以抗風扛凍，所有屏幕都經過瞭風洞和冷庫測試，風洞測試更是達到瞭15廚房油煙處理米/秒的風速要求。想要這麼穩定，必須把背後的卡槽做好，結構非常精密，卡槽與屏幕之間的距離可以用微米計算。
北京8分鐘表演所提出的技術要求，也推進瞭營業用抽油煙機這項顯示屏技術的革新。
機器人與演員共舞
除瞭現場的24位輪滑運動員，載著“冰屏”跳出華麗舞步的是24個動作靈活的移動機器人，它們不僅完成瞭自己動作編排，更與現場演員、地面投影進行瞭聯動表演，同樣實現瞭技術領域的升級創新。
機器人研發團隊負責人、沈陽新松機器人自動化股份有限公司移動機器人事業部總裁張雷告訴記者，這是中國新一代智能機器人第一次在國際賽事上表演高難度舞蹈動作，此次他們主要在技術方面實現瞭兩點突破：
首先是機器人導航更加精準。從機器人控制的角度來講，演員和機器人之間有頻繁的穿梭互動，演出場地內的燈光幹擾多，這就要求機器人要看得遠、看得清，同時用最短的時間做出判斷，並迅速做出適應和調整。
“這裡面我們實際上使用瞭激光導航，我們使用瞭二維的leader導航技術，而且導航的距離非常遠，跟以往所有的工程都不一樣。演員會不斷的在場景中穿插，我們機器人之間也會不斷移動，所以他們經常有一些遮擋。那麼我們就要克服這個困難，讓我們的算法在任何情況下，不管有沒有遮擋，還是目標有時候有丟失，我們都能很快的重新定位，這是一個突破。機器人完全按照編好的路線和計劃去行走，人是完全不去操作它的。”
其次，相比常用的工業機器人，此次的“演員”機器人動作更復雜靈活，包括完成行進中旋轉、擺動，配合演員做出花哨的動作等。
“這些技術上的新要求也為整個研發團隊提出瞭挑戰，要求我們在設計程序時不斷地改進算法。”張雷說，“團隊從確定參演到開始排練其間隻有兩個月時間，全體成員夜以繼日地工作，才最終定制出可以參與演出的機器人。”
采用新材質的2.35米熊貓木偶僅重20斤
表演中貫穿始終的兩隻“滑冰”的熊貓木偶讓人印象深刻。張藝謀闡述這一創作稱，熊貓是中國的一個重要形象符號，是文化的使者。
舞臺上，演員要穿著目前國內最大尺寸的熊貓木偶進行輪滑表演，所以木偶重量需要非常輕。四川南充大木偶劇院院長唐國良說，單是給大木偶減重一項要求就讓他們的團隊熬瞭好幾個通宵。“我們初選的材料做出來的有七八十斤，遠達不到標準，後來不斷地嘗試新材料，才把大木偶的體重慢慢降瞭下來。”
為達到預期效果，制作團隊在原有工藝的基礎上不斷改良和創新。他們在選材上先後嘗試瞭人造紙藤、天然白藤、竹篾條、鋁合金絲、碳纖維條、PVC仿真藤條等多種材料，反復對比，進行瞭上百次測試，才最終確定用鋁合金管材和碳纖維條相結合，配合上LED燈的制作工藝。
還有一個細節值得提及，北理工軟件學院丁剛毅團隊以北京理工大學自主研發的雙目增強現實智能眼鏡為基礎，為表演道具“大熊貓”進行瞭“視覺改造”，對大熊貓道具的外掛攝像頭加裝雲臺，並與內部演員的智能眼鏡相結合，從而解決瞭大熊貓道具裡的演員在表演過程中，因內外光線差異導致對外部環境觀察受限的問題，使演員在大熊貓道具內部能無差別觀測到外部環境。
石墨烯智能發熱服幫演員抵抗嚴寒
閉幕式上“北京8分鐘”展示是在韓國當地時間晚上8點進行，此時現場氣溫已降到零下3度左右。為瞭做好演員的防寒保暖工作，主創團隊采用瞭石墨烯智能發熱服飾來確保演員在穿著較薄的演出服時不會被凍傷。
石墨烯是一種新型納米材料，具有超高強度、超高導熱系數，被業界譽為“新材料之王”。利用石墨烯的特性，我國科研人員研制出瞭超薄透明的石墨烯電熱薄膜技術，用於智能裝備制造，並在國外申請瞭專利保護。
“演員的服裝要求輕薄，能讓他們靈活地做動作，同時，無論是排練場地還是平昌閉幕式現場，天氣都很寒冷，石墨烯服飾可以起到很好的保溫發熱效果。”石墨烯團隊負責人、來自深圳烯旺新材料科技股份有限公司的李月秋說，根據環境要求，服飾也可以做出相應調節。“最初對我們的設計要求是在零下5度的環境中持續發熱8分鐘，後來考慮到候場等因素，調整到在零下20度的條件下發熱4小時。”
李月秋說，團隊曾在模擬零下20度的情況下進行真人實驗，以確保調試的可靠性。“在發熱效果符合要求的同時，還要保證材料的安全性、電池的續航能力和服飾的舒適度。”
影視虛擬制作技術和數字表演與仿真技術
針對“北京8分鐘”參演要素多、創意過程復雜、排練關聯度高的特點，北理工虛擬視覺團隊利用影視虛擬制作技術和數字表演與仿真技術，專門創新研發瞭文藝表演預演系統和訓練彩排與數字驗證系統。這兩套系統能夠根據表演創意方案，將整場文藝表演的過程全部仿真，較好地保證瞭前期創意設計與現場排練工作的順利進行，得到瞭導演組和參加表演團隊的一致好評。
文藝表演預演系統以可視化的界面和圖紙、視頻等多種數據輸出載體將各種待選表演方案的真實效果進行呈現，幫助導演把控、決策及完善表演方案，從而確定最終方案。
訓練彩排與數字驗證系統將創意數據轉化為執行數據，指導表演要素進行排練，並保證數據在時間、空間上的一致性與準確性，同時將執行中修改的執行數據在表演要素中同步，幫助導演實時觀察到演員和道具的隊形狀態以及演員的姿態，以便指導後續節目的編排，演員也能迅速直觀地瞭解自身和理想運動軌跡的偏差並糾正，實時、快速地熟悉表演方案。
最後，附上大大的歡迎辭~
油煙分離機
冬奧會正式進入北京時間
讓我們共同期待
四年後的盛會！
資料來源：新京報、北京理工大學、雷鋒網等
物聯網智庫 整理發佈
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