研发一套系统，让观众进入场馆的效率提高3%，拥挤度降低20%;研制智能轮椅，不仅能自动驾驶，还可以主动躲避障碍物;利用航空航天科技，帮助运动员找到最佳滑行线路……2022年北京冬奥会和冬残奥会期间，一批北京高校的科研成果有望助力创造新的奥运奇迹。
北京市教委科研处介绍，这些项目的研发人员大多是二三十岁的高校师生。最近两年，他们放弃寒暑假，克服疫情影响，瞄准国家需求，主动担当，默默奉献。
参与研发的人员成百数千，绝大多数人不会因此留名。但在采访过程中，年轻的研发人员最常说的话是“希望能尽一分力”“我们还能做得更好”。他们心无旁骛，精益求精，用自己的智慧与创造，邀大家共赴冰雪之约，给未来注入温暖的浪漫。
有温度的设计
北方工业大学有一支团队，致力于给冬奥场馆“拆”门槛儿——研发高稳定性、安全性的轨道型辅助上下楼设备和智能系统以及智慧轮椅。团队牵头人是该校教授韩飞。
在实施这一名为“冬奥和冬残奥场所人员疏导与残障人群无障碍协助关键技术研究及应用示范”的项目前，这支团队已经积累了一些成果，主要是做非标机电装备研发。不过成熟的技术，却不能拿来就用。团队骨干李姝以辅助上下楼设备举例：“这是装在户外的。北京冬季平均气温在2℃到-5℃，对电气元器件的安全和稳定性要求更高，必须精挑细选。”完成设备安装后，研发人员要在场馆调试，正赶上最冷的三九天，人在室外一会儿就冷得直跺脚。“我们的脚都冻麻了。不过当时大家都没太感觉出来，一门心思解决因为温度太低电脑无法开机等问题。”
硬技术还要添加柔性设计。项目立项不久，韩飞团队和中国残联一起召开了一次研讨会。“有一位残联的工作人员说，有些残疾人认为，轮椅也是自己身体的一部分，不希望有人随意碰触。”李姝引用了一句网络流行语，“打造有温度的产品，不是我觉得对你好，而是要残疾人觉得用起来方便。”
研发思路清晰了，过程却更曲折了，“坐轮椅的时候，想按墙壁上的电梯呼叫钮，势必要探着身子，努力伸长胳膊去够，这个设计要改”“残疾人坐着轮椅在平台上，难免会误碰哪个操作钮，功能键要有类似‘童锁’的功能”……“不厌其烦，一遍遍地试，连晚上做梦都在琢磨残疾人需要什么。”李姝自豪地说，我们的设备已经实现了由乘坐者通过按钮及遥控器自行控制上行或下行。平台还配备了安全保护系统，使用者操作失误或者硬件故障时可以有效提示并紧急停车。
一代智能轮椅研发出来了，具备定位、导航、环境感知、避障等功能。李姝更像是在介绍一位同事：“轮椅充满电，能走10公里左右，最快每小时能跑6公里，可以实现电磁刹车。最大越障高度达到50毫米，最大爬坡能力超过10度，满足了绝大多数场馆的使用需求。轮椅会有‘专用道’，可以通过物联网远程控制自动驾驶，中途遇到障碍物，它会停下等待对方避让，或者主动绕过固定障碍物。”
“这些设备可能走的路，我们都走过。”李姝掰着手指算，最近两年，团队步行丈量了五棵松体育中心、云顶滑雪场、国家体育馆、首钢滑雪大跳台等所有能去的场馆，听取各场馆的需求，了解实际地形。
除了费腿，做好科研还得费嘴。团队针对特殊人群在疏散过程中无法使用常规疏散通道且无法达到正常人群疏散速度的实际情况，为冬奥场馆制定了紧急疏散路径的量化评估方案和风险评估方案。“前期除了图纸数据，还需要场馆内更精密的数据以及安装传感器等。但由于运营安全等方面考虑，还有一些涉密区域，这个过程需要反复沟通。也遇到过一些工作人员起初更相信传统的真人模拟演练，认为数字模拟出的方案只能辅助判断。”李姝说起个中的曲折，不仅没有带情绪，反而经常会替对方解释两句，“肯定不甘心呀，我们就努力争取。这也是这次科研带给我的收获之一。”
不埋怨，不抱怨，年轻的科研人员用坚持换来喜悦——团队制定了完整的设计导则、方案库和标准图集，覆盖了15种代表性应用场景和8种典型疏散路径及空间。即将举行的北京冬奥会和冬残奥会上，两个设备将在国家体育馆上岗。目前，场馆西北门及东北门两个辅助上下楼梯已完成改造，平台载重可达250公斤，升降移动速度约为每秒0.1米。二代智能轮椅也在紧锣密鼓地研发。
“通过特殊人群的无障碍协助疏导设备与系统研制及应用示范，形成智慧城市导向下无障碍环境的规划设计与成果，与《北京城市总体规划(2016年-2035年)》中和谐宜居的要求高度契合，为冬奥会赛中和赛后利用提供了长期效益。”未来，团队将保持初心，打造更多更有人情味的无障碍智能设备。
聪明的“引路人”
数万名观众从四面八方涌入比赛场馆，走哪条路能最快抵达座位?走哪个门可以躲避拥挤?工作人员如何悄无声息地错峰?……冬奥场馆小交通的“大预言家”可以精准回答这些问题。而这离不开北京工业大学城建学部教授陈艳艳团队的努力，这支团队有20余名成员，平均年龄仅有35岁。依托“科技冬奥”重点专项，他们牵头研发了“冬奥赛区客流自适应信息服务技术及系统”。
所谓“预言”是玩笑话，陈艳艳给出了更严谨的科学表述：针对赛区客流组织与引导等核心技术难题展开研究攻关，融合5G通信、大数据、移动互联网、人工智能、数字孪生、VR等新兴技术，组合应用了冬奥场馆配备的大量信息服务设备，如交通信息广播频道、可变信息板(VMS)、互联网以及移动终端等，解决传统信息诱导服务在线响应慢、设备利用率低等问题，通过仿真推演分析，提高工作人员的工作效率、优化观众观赛体验、保障运动员的安全。通俗地说，有了这套系统，观众和工作人员进、出场效率分别提高了3%和7%左右，进、出场拥挤度降低了20%和10%左右。
这是陈艳艳第二次参加奥运项目的研发。2008年，她参加了北京奥运会交通仿真系统的研发。她回忆，北京城市规模大、人口多、机动车保有量大，当时的公共交通体系还不够完善，通讯技术与智能化手段也不如今天发达，急需一套可为奥运交通规划、交通管理和运营提供经济、直观、详细、大范围分析的辅助工具。
岁月匆匆，初心未变。“这次研发的系统更智慧。”陈艳艳说，不仅可以用于预案制定，还可根据实时信息进行客流诱导与服务。通过接入视频监测数据、仿真数据、调查数据、激光雷达数据、wifi探针数据等，再利用云计算和边缘计算，为每一个有需要的人指出一条最佳线路。
来路不由己，去路尚可期。
研发过程中，一个又一个问题抛出来。“由于奥运会客流在现实中难以复刻，大多数交通组织预案的场景效果无法评估，根据团队自主研发的基于3D沉浸式虚拟现实技术的冬奥赛区可视化交通流仿真平台，实现不同交通流线组织方案的综合评价比选，验证方案的科学性与合理性”“个性化服务是最难的一部分，所以构建了信息交互下人的行为选择模型，开发完善信息交互下的交通流仿真平台的实时推演功能”“很多技术和设备都是在奥运交通组织工作中首次使用，因此在研究过程中面临很多重大的挑战”……
在陈艳艳的讲述中，困难后，紧接着是如何解决，没有停顿。问其原因，她一摊手，给出答案：“没有时间啊，每个人都是争分夺秒。项目研究过程中，很多调研、实验场景是按照冬季户外标准搭建，条件恶劣，但大家都能克服困难积极参与，每个人都希望为奥运贡献一分力量。”
如今，这套系统具备了手机终端导引功能，可同时响应2万人次的信息请求，具备动态路径引导功能。陈艳艳说，大家都觉得勉勉强强的东西没有意思，我们希望让仿真更“真”，信息服务更“个性”。
团队还有一个梦想——把奥运交通研究成果推广应用到其他大型活动及日常出行的交通保障中。“这项技术可以应用于城市交通智慧管理、停车诱导管理、枢纽交通管理、高速公路智能诱导等多个交通细分场景。”陈艳艳说，大家都是同路人，希望每个人的前路都是坦途，不堵不挤。
最强大脑
短道速滑奥运冠军杨扬和女子国际象棋世界冠军谢军居然会走到一起，缘于“科技冬奥”重点专项“冰雪运动推广普及关键技术产品研发及示范”。不过，如今两位冠军的身份都有变化，谢军是首都体育学院分管科研工作的副院长和该项目的负责人，杨扬是项目参与单位负责人。
这个项目包括了5个子课题，分别涉及冰场技术、仿真器材、科普平台、运动推广和科技与体育相互助力方向。
具体内容是什么?谢军卖了个关子：“更多精彩，大家可以到中国科技馆‘科技冬奥’主题展览中去找。”约两千平方米的展示面积，观众不仅能看，更能体验冰雪的乐趣，感受奥运的氛围。“5G、4K、VR等现代技术手段加持，冬奥会涉及的15个项目，都可以去亲身体验一下。”
把一般人连名称都看不太懂的项目，变成所有人能看懂、能参与的现实，背后是团队近2年的通力合作，默默付出。
“从项目组队到答辩结果出来，持续了大半年。”谢军说，项目涉及多个交叉技术领域，我们认为要想高水平完成任务，必须组建一流水准的“国家队”，例如团队里有运动器材的龙头企业泰山集团，科普做得最专业的中国科技馆，教育领域最权威的北京师范大学……“别看项目团队里有9家单位，不过大家都特团结。邀请杨扬和她的团队参与青少年冰雪运动推广内容时，杨扬只回答了一句‘只要对促进冰雪运动发展有利，需要我做什么，直接说’。”
精英团队，在做项目过程中，也会遇到难题，最棘手的一个就是如何让冬奥故事生动起来，让更多人参与进来。
“新”是破题的窍门。比如，新材料——项目课题承担单位北京理工大学研发的“冰雪凝胶”等新材料搭建的冰雕饰品、冰雪大跳台等场馆建筑，让小观众沉迷。还有新技术——研究移动式可拆装人工制冷冰场的关键技术和研发大众仿真冰雪运动装备。谢军说，体验是最好的教育。每一项展出的冬奥项目，观众都能试一试。这就要求平地造“雪”造“冰”，甚至造“山”。
为了打造移动式可拆装人工制冷冰场，团队研制了1米宽、6米长的冰板。每一块冰板带有温度、湿度等传感器装置。这些冰板可以快速组装，还能实现全时全方位冰场监控与智慧管理。“经过反复磨练，团队搭建一块30米宽、60米长的标准移动式可拆装人工制冷冰场只需要46小时”。
“不仅如此，冰场回收再利用率达到98%以上，适用于5种以上冰上运动。”谢军说，这些指标均高于项目任务指南上的要求，是经过团队反复论证后主动提出来的。
谈起项目，谢军说得最多的是高标准和主动加码。“科技研发要的是硬碰硬的独门绝技，科普教育工作的执行必须以高标准和踏踏实实的态度做实在事儿，科技助力要让更多人有机会实现体育梦。”
热爱以坚定的姿态释放，自带感染力。团队一边研发新设备，一边将冰雪梦带到全国。在北京市延庆区姚家营中心小学举办的“模拟冬奥会”上，谢军给孩子们介绍新设备、新技术，邀请他们一起参与冰雪运动;团队创编的《冬奥奇缘：遇见冰雪赛场和中国榜样》是为孩子们量身定制的礼物，希望让孩子们感受到冰雪运动的魅力，更希望他们感受和学习运动员积极参与、公平竞争、尊重对手与奋勇拼搏的精神，并因此受益终身;团队研发的大众仿真冰雪运动装备，是环保低成本的冰板和雪草，可用于学校、社区、商场、健身房等不同环境场景，滑雪与滑冰的运动体验感都可实现，“对气候偏热的南方地区和城市居民来说，利用这一装备可以更方便地体验冰雪运动的魅力。”
项目还将给出更多答案。谢军说，项目任务之一是打造青少年冰雪知识创新平台，目前执行的方案是依托中国科技馆专业权威网络建设冰雪科普传播链，同时融入高校、高新企业和社会资源建设冰雪运动科普平台，打造实体冰雪运动科普馆、流动冰雪运动科普馆、数字冰雪运动科普馆、虚拟冰雪运动科普馆，形成“四位一体”的冰雪运动科普推广体系。“科技馆的展览结束后，科普展还将到全国巡展，还会推出科普大篷车，让冬奥故事走到乡镇里，给更多孩子的科技梦、体育梦插上翅膀。”
“记不清加了多少次班，熬了多少回夜，进行过多少次的讨论，但大家从来都是以‘逢山开路遇水搭桥’的劲头去迎接挑战，唯一的目标就是不辱使命。”谢军顿了一下，总结说，“每个中国人都有奥运情结，北京是世界首个双奥之城，大家心里都憋着一股劲儿，要用实际行动为冬奥会添砖加瓦，为北京冬奥遗产的可持续发展贡献力量。”
延伸
“科技冬奥”推动高校在服务中谋发展
科技助力冬奥，北京高校在行动。室内仿真模拟“高山滑雪”、应用于场馆的耐蚀钢、高级别自动驾驶计算平台……一个个项目的背后，体现的是高校科技创新在服务中谋发展的理念。
近年来，北京高校卓越青年科学家计划项目、北京高校高精尖创新中心、北京实验室等项目平台建设取得良好进展，形成了科技创新与服务经济社会发展有机统一、自由探索和有组织科研统筹推进、人文社会科学与自然科学协调发展的创新布局，在聚人、育人、创新、服务等方面取得一系列成果。
“卓青项目”支持北大、清华等高校平均年龄39.1岁的39位优秀青年科技领军人才，承担各类重大科研项目430余项，获得国家和省部级科技奖励68项，多项社会研究成果得到有关部门的重视和采纳，多项科技研究成果在京完成转化，产生经济效益约3.6亿元。
北京高校高精尖创新中心、北京实验室以服务国家重大战略需求为目标，鼓励和引导高校面向经济发展主战场，抓住科学范式和创新范式调整变革的重要契机，构建聚力攻关新机制新模式，加强从基础理论研究到重大技术突破的一体化创新，实现创新链上下游贯通发展，加速产出解决重大科学难题、突破核心关键技术的实质性科技成果，培养复合型高层次创新人才。近年来，这些平台在基础研究、应用基础研究及技术创新、服务社会等方面都有突破性进展，充分体现了北京高校科技创新和人才培养的使命担当。
根据《北京高校科研创新发展行动计划(2022—2024年)》，北京高校的“科技梦”有个小目标：到2024年底，基本建立适应创新驱动发展战略、符合科研和创新范式变革要求的科研创新体制机制，自主创新能力显著提升，高水平创新人才辈出，科研创新引领人才培养的作用显著增强，服务社会水平显著提高，为北京高水平人才高地和建设“四个中心”提供有力支撑。
