倒計時100天！冬奧中的北理工智慧
發(fā)布日期：2021-10-28 供稿：黨委宣傳部 攝影：各單位
編輯：吳楠 審核：藺偉 閱讀次數(shù)：【編者按】2021年是中國共產(chǎn)黨成立100周年，是實施“十四五”規(guī)劃,、開啟全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程的第一年,。在全黨開展黨史學(xué)習(xí)教育之際，黨委宣傳部特別推出“永遠跟黨走,、奮進新征程”專題報道,，全面展現(xiàn)學(xué)校加強黨的領(lǐng)導(dǎo)黨的建設(shè)取得的成績，生動講好北理工人的奮斗故事,，廣泛凝聚學(xué)校事業(yè)發(fā)展的磅礴力量,，以優(yōu)異成績迎接中國共產(chǎn)黨百年華誕。
在2022年北京冬奧會沖刺攻堅的關(guān)鍵時刻,，一批批北理工人勇攀高峰,，傳遞著北理工的時代擔(dān)當(dāng)。在服務(wù)科技冬奧的征程上，從未停止過探索的腳步,；在踐行志愿服務(wù)中,，為冬奧盛會貢獻北理工的青春力量。
“精確到肌肉”的智能訓(xùn)練管理系統(tǒng)
單板大跳臺運動員起跳扭矩分析
高山滑雪如何快速繞過旗門,？越野滑雪用什么姿態(tài)最省力,？跳臺滑雪用何種姿勢起跳最好？速度滑冰如何訓(xùn)練過彎道技術(shù),？北理工宇航學(xué)院霍波教授帶領(lǐng)的人體運動力學(xué)團隊針對高山滑雪,、越野滑雪、跳臺滑雪,、速度滑冰等4類冬季運動項目,，基于三維動作捕捉和自動識別技術(shù)、空氣動力學(xué)實驗和模擬技術(shù),、生理傳感器技術(shù),、肌骨動力學(xué)分析技術(shù)等研發(fā)了“冬季項目智能訓(xùn)練管理系統(tǒng)”。
該系統(tǒng)為運動員提供個性化,、智能化訓(xùn)練方案,，可以實時采集不同運動項目下運動員的三維姿態(tài)參數(shù)以及該動作下所產(chǎn)生的地面反作用力,、空氣阻力等,，形成該運動員的動力學(xué)數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)的運動生物力學(xué)分析及訓(xùn)練方案的制訂提供支持,。
在該項科技的助力下,，教練員與運動員得以更直觀、更科學(xué)的方式深入了解運動員全過程運動狀態(tài),，并通過對比每次得出的分析報告,，持續(xù)調(diào)整運動姿勢和發(fā)力方式等，幫助運動員探索個體“最優(yōu)解”,，不斷提升訓(xùn)練成績,。完成服務(wù)冬奧訓(xùn)練的使命后，該系統(tǒng)將應(yīng)用于人體康復(fù)訓(xùn)練,、大眾健康輔助,、科研科普等場景。
為“平安冬奧”筑牢“生命線”
燃氣管網(wǎng)連接千家萬戶,，一旦發(fā)生燃氣泄漏,，一根煙頭、甚至是汽車經(jīng)過時輪胎擦出的火花都有可能會導(dǎo)致火災(zāi),，甚至是爆炸事故,。冬奧會期間，受賽事影響，人車流量變化劇烈對燃氣管網(wǎng)的安全管控提出了更高要求,。
從2018年起,，北理工機電學(xué)院袁夢琦教授團隊牽頭開展了“十三五”國家重點研發(fā)計劃課題“生命線系統(tǒng)運行設(shè)施風(fēng)險識別與評估技術(shù)”研究，為保障冬奧會順利進行提供風(fēng)險評估及解決方案,。袁夢琦團隊承擔(dān)的冬奧會“生命線耦合動態(tài)風(fēng)險評估”技術(shù)研究,，最大的難點在于要同時考慮各管網(wǎng)之間的復(fù)雜聯(lián)結(jié)造成的影響。例如當(dāng)城市電力受到損害時,，燃氣管網(wǎng)的調(diào)壓系統(tǒng)就會受到影響,，會造成城市給水系統(tǒng)、交通系統(tǒng)等系列管網(wǎng)的連鎖事故,，需找到關(guān)聯(lián)關(guān)系之后進行建模,，給出定量分析與解決方案。
團隊還需實現(xiàn)多學(xué)科的交叉運用,，綜合考慮突發(fā)事件,、承災(zāi)載體、應(yīng)急管理,、社會影響,、管網(wǎng)建設(shè)年限等因素。該團隊還設(shè)計了包含4層級,、192個風(fēng)險指標的復(fù)雜系統(tǒng)模型,，形成了一套針對冬奧會期間的生命線系統(tǒng)耦合風(fēng)險評估體系。目前,，這一研究成果已通過了冬奧會專家組的考核,，并已在部分冬奧場館周邊開展了風(fēng)險評估。
讓“全民冰雪”成為“平安冰雪”
反映體段個體特征的生物力學(xué)智能假人示意圖
為了降低賽場上冰雪運動員的運動損傷,，也為了能讓更多人享受冰雪運動的樂趣,，用科技手段助力實現(xiàn)“三億人參與冰雪運動”的目標，北京理工大學(xué)宇航學(xué)院胡更開教授團隊從2020年底開始,，依托宇航學(xué)院力學(xué)和飛行器設(shè)計兩大傳統(tǒng)學(xué)科優(yōu)勢,，牽頭承擔(dān)了科技部國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”專項項目中的“穿戴式冰雪運動裝備運動風(fēng)險關(guān)鍵參數(shù)測試技術(shù)及設(shè)備研發(fā)”課題。該課題通過研發(fā)能夠反映個性化人體體段特征的生物力學(xué)智能假人和測試技術(shù),，對冬季運動項目中的典型危險時刻進行還原,，實現(xiàn)對不同穿戴式冰雪運動裝備運動風(fēng)險的定量評估。
團隊對8名冰雪項目運動員和6名不同身材的普通人員進行了醫(yī)學(xué)核磁共振掃描,，針對每個個體收集了近1000張斷層掃描圖像,，并通過在假人身上安裝了約40個傳感器，利用高動態(tài)運動體姿態(tài)測控這一傳統(tǒng)領(lǐng)域技術(shù)優(yōu)勢,，構(gòu)成了一套復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng),，以測量假人14個體段的運動特性,。
目前，我國尚沒有一套完善的產(chǎn)品標準體系,，核心技術(shù)和測試標準,，大多掌握在外國人手中，冰雪運動裝備主要依賴進口,。該研發(fā)成果將形成一套適合中國國情并與國際互認的產(chǎn)業(yè)標準,，突破冰雪運動裝備產(chǎn)業(yè)“卡脖子”技術(shù)。
讓大冰場玩起“快閃”
要做好冰雪運動的推廣,，離不開高科技含量的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā),。宇航學(xué)院教師朱睿牽頭開展了“移動式可拆裝人工制冷冰場的關(guān)鍵技術(shù)”研究工作。
團隊制造了許多1米×6米的冰板,，冰板內(nèi)部裝置溫度,、濕度等傳感器裝置。由這樣“小身材”冰板組裝的冰場,，既能實現(xiàn)不同面積場館快速搭建的目標,，又能實現(xiàn)全時全方位冰場監(jiān)控與智慧管理。目前,，團隊與華熙冰雪合作,，可實現(xiàn)46小時內(nèi)完成一塊30米×60米的標準移動式可拆裝人工制冷冰場的搭建，使用壽命可超過10年,，冰場回收再利用率達到98%以上,，適用于速滑等5種以上冰上運動。
“永不消逝”的冰雪
由于冰雪受高溫易融化,，這將會阻礙冰雪運動在地域,、時間上的普及，阻礙冰雪產(chǎn)業(yè)與科技,、文化、歷史的融合,，急需研發(fā)出新的不融化的冰雪材料,。
為了解決這一問題，北京理工大學(xué)宇航學(xué)院張凱教授指導(dǎo)的學(xué)生凝膠冰雪團隊成功研發(fā)了一種不融化的凝膠冰雪材料,。該新型冰雪材料具有自然冰雪的視感和觸感,、生物相容性好、成本低廉,、可重復(fù)利用等眾多優(yōu)勢,。團隊擁有調(diào)控微觀結(jié)構(gòu)鎖住水分子、組分調(diào)控打造“超韌性”凝膠冰雪兩大關(guān)鍵技術(shù),，形成了冰板冰墻,、凝膠冰畫,、冰雪主題咖啡廳用品和裝飾紀念品四大類產(chǎn)品。2021年5月,，該項目獲得了第十一屆“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽“科技冬奧”專項賽特等獎,。
凝膠冰雪產(chǎn)品將用于中國科學(xué)技術(shù)館舉辦的2022冬奧主題展覽、地方性展覽及全國巡回展覽,，實現(xiàn)在場館裝飾,、互動場地、冰雪文創(chuàng)等多方面的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用推廣,。
火炬“飛揚”背后的北理工人
2022年冬奧會“飛揚”火炬
奧運火炬的發(fā)布是每屆奧運會的高光時刻,，火炬既象征著永恒的奧運精神，也是每一屆奧運會理念和主辦國文化的集中體現(xiàn),。2022年冬奧會“飛揚”火炬完美承載了北京冬奧會的愿景和中國的文化底蘊,，國際奧委會更評價為：“是體育與文化、藝術(shù)和科技的巧妙結(jié)合,?！倍@支“飛揚”火炬的完美設(shè)計背后凝聚了北京理工大學(xué)設(shè)計與藝術(shù)學(xué)院校友李劍葉及其主創(chuàng)團隊的心血和汗水。
“飛揚”火炬,，絲帶飄揚,，詮釋了一個更自信、更現(xiàn)代,、更進步的中國,。這是李劍葉和他的團隊交給祖國的答卷，更象征著每一位中國人傳遞出的奧林匹克中國力量,。
冬奧中的青春力量
100天后,，北京冬奧會志愿者將亮相鳥巢，北京理工大學(xué)學(xué)子將以最青春靚麗的風(fēng)貌,、以最昂揚向上的姿態(tài)迎接冬奧會的到來,。10月1日，北理工冬奧志愿者團體在冬奧會場館首鋼滑雪大跳臺組織開展的“五星紅旗,，我為你自豪”主題教育活動,，該活動被央視《新聞聯(lián)播》報道。
自接到冬奧會服務(wù)保障任務(wù)以來,，學(xué)校黨委高度重視,、精心部署，建立專項工作組,，選拔推薦通用志愿者儲備,、技術(shù)專業(yè)志愿者儲備、禮儀志愿者儲備和城市志愿者候選人約250人,，選派約350名學(xué)生作為冬奧媒體轉(zhuǎn)播項目實習(xí)生,，從思想引領(lǐng),、培訓(xùn)教育、創(chuàng)新實踐,、助力冰雪運動等方面高效有序開展各項工作,。
將思想政治教育貫穿服務(wù)保障任務(wù)全過程。學(xué)校開展了形式多樣的主題教育和儀式教育,，引領(lǐng)廣大師生服務(wù)國家重大戰(zhàn)略,，樹立成才報國的堅定信念。學(xué)校在首鋼滑雪大跳臺建立大學(xué)生思想政治教育實踐基地,，邀請北京冬奧宣講團入校,，舉辦專場報告會3場，開啟冬奧會館校對接深度合作,。同時,，學(xué)校還開展了“永遠跟黨走、奮進新征程”主題教育活動及“青力冬奧”系列活動,。
打造一支素質(zhì)高,、業(yè)務(wù)強的志愿者隊伍。學(xué)校十分重視對志愿者隊伍的培訓(xùn)教育,，堅持“培訓(xùn)不合格不上崗”原則,，嚴格做好志愿者招募、選拔,、培訓(xùn)工作,。自志愿者招募儲備工作啟動以來，學(xué)校共計3834名師生參與報名,。學(xué)校通過線上與線下相結(jié)合的方式,，開展思想教育、疫情防控,、心理健康,、應(yīng)急救護、志愿禮儀,、扶殘助殘等專題培訓(xùn),，確保全體志愿者儲備人員完成培訓(xùn)要求。
在服務(wù)保障冬奧會中提升創(chuàng)新實踐能力,。學(xué)校引領(lǐng)激勵廣大青年，以志愿服務(wù)和專業(yè)特長為北京冬奧會,、冬殘奧會做貢獻,、長才干。在暑期社會實踐中,，學(xué)校有131支實踐團圍繞綠色,、科技,、環(huán)保等主題，開展“冬奧專題”創(chuàng)新實踐活動,。學(xué)校還組織儲備志愿者參加首鋼滑雪大跳臺場館全流程綜合演練,、冬奧城市志愿者骨干訓(xùn)練營等實踐鍛煉，在“實戰(zhàn)演習(xí)”中提升志愿者綜合素養(yǎng),。
大力推廣冰雪運動營造冬奧氛圍,。學(xué)校積極推廣冰雪運動進校園活動，邀請了中國冰壺隊女隊前隊長王冰玉,、花樣滑冰運動員張丹進校開展冰雪運動講座,，向同學(xué)們普及冬奧知識。學(xué)校大力推廣冰雪運動,、營造冬奧氛圍,，讓全體師生積極參與冬奧、共享冬奧,。
北理工人以高質(zhì)量的科技供給,、高效率的成果轉(zhuǎn)化、高質(zhì)量的志愿服務(wù),，為“科技冬奧,、智慧北京”不斷作出新貢獻，相關(guān)工作受到了媒體的廣泛關(guān)注,。央視《新聞聯(lián)播》《光明日報》,、新華社、人民網(wǎng),、新華網(wǎng),、《科技日報》等媒體進行了廣泛報道。
