北京冬奧會：新技術新成果的“孵化場”

北京2022年冬奧會期間，在相對密閉的冬奧場館內如何實現場館內空氣病毒的監測預警和快速檢測？由清華大學、北京大學、昌平實驗室攜手研發，三家高新技術企業承接生產的公共空間“生物氣溶膠新冠病毒核酸監測系統”為解決這一難題提供了方案。

“該系統主要由清華大學和北京大學研發而成，并通過了技術轉讓或許可，明確了該技術的優勢、作用及相關安全準入條件，最終經過層層選拔進入北京冬奧會的場館。”該項目負責人、清華大學醫學院研究員劉鵬說。

而事實上，自北京2022年冬奧會籌備以來，科技部和北京市的一系列“科技冬奧”專項，充分發揮產學研互動優勢，最終讓這些成果“走出”實驗室，“落進”生產線，應用于冬奧各個賽場，為冬奧會的順利舉辦保駕護航。

新技術新成果的試驗場

北京2022年冬奧會，將實現規模最大的“5G+8K”超高清視頻轉播，北京全市將有超過200個落地點位放置8K屏幕，市民朋友可以在戶外、商業場所甚至是社區活動中心觀看冬奧會超高清賽事轉播。

2020年，超高清視頻（北京）制作技術協同中心（以下簡稱協同中心）承擔了北京市科委“國內首臺套5G+8K轉播車集成關鍵技術演進研究”任務，開發了車載“5G+8K”多通道收錄和慢動作回放系統、8K編解碼器等，建立了“5G+8K”轉播技術規范。

但此前，“8K視頻數據量巨大，傳統的計算、存儲、傳輸技術難以滿足產業化發展，而缺乏內容支持、也導致難以普及，曾處于‘叫好不叫座’的尷尬狀態。”協同中心副總經理楊劍表示。

而北京冬奧會各項測試賽和大賽的舉辦，為“5G+8K”超高清轉播不僅提供了場景，也提供了很好的內容支撐。

“事實上，奧運會和電視轉播技術的關系，遠比公眾想象中要密切。”楊劍表示，很多新興的電視轉播技術，正是以奧運會為契機推廣的，奧運會成為了電視轉播技術的“催化劑”。

現代奧運會起源于1896年的雅典，人類用了近半個世紀的時間，才在1936年第一次讓聚集在公共場所的柏林市民通過電視看到了奧運會現場的畫面。

1948年倫敦奧運會，英國廣播公司（BBC）向公眾用電視轉播了比賽，真正實現了比賽轉播在社會公眾層面從“聽得見”到“看得見”的轉變。

2008年北京奧運會，是人類歷史上首次采用2K數字高清信號進行節目轉播。這個清晰度不亞于在現場3米距離直接觀賽的體驗。北京2022年冬奧會上“5G+8K”的試驗示范，也將推動超高清視頻轉播迎來更大規模的應用。

類似的還有石墨烯技術。石墨烯被認為是一種未來革命性的材料，但如何讓它真正走進我們的生活，開發出滿足大眾所需的產品，一直是科學家們探索的焦點。

北京石墨烯技術研究院有限公司是一家從事石墨烯創新技術研究及產業孵化的新型創新主體。“借助北京2022年冬奧會的東風，研究院的多項技術實現了轉移轉化。”北京市石墨烯技術研究院院長王旭東表示。

北京創新愛尚家科技股份有限公司（以下簡稱“愛尚家科技”）基于該研究院的石墨烯技術，針對賽場一線工作人員的服裝保暖需求，聯合研發了低溫環境石墨烯智能發熱產品及熱力保障應用技術。

“例如，針對冬奧會開幕式所在地‘鳥巢’的座椅，我們利用石墨烯技術，開發了發熱座椅；此外還開發了石墨烯發熱馬甲、圍巾、手套、襪子等系列保障產品。”愛尚家科技公司CEO陳利軍說。

而石墨烯技術又與賽場轉播設備抗低溫的需求相結合，通過聯合研發，由北京國際云轉播科技有限公司開發了基于石墨烯材料的5G云轉播背包，保障設備在零下20攝氏度條件下也能正常工作。

促進產學研深度結合

在承擔“科技冬奧”專項之前，劉鵬團隊也長期開展相關檢測研究，并打算將自己的成果產業化，卻遲遲沒能實現。

“高校和科研單位做的是前期的技術研發和論證，而要‘走出’實驗室，‘落進’生產線，實現批量化生產和推廣，則必須要依托企業力量，同時需要投入大量的人力物力財力。”劉鵬說。

北京市科委“科技冬奧”專項的實施，有力推動了劉鵬團隊與北大團隊、相關企業的產學研深度結合。

劉鵬聯合北大團隊研發的“生物氣溶膠新冠病毒核酸監測系統”，委托北京工匠生物科技有限公司生產氣溶膠采集器，委托北京梓晶生物科技有限公司（清華大學技術轉化成立）生產一體化核酸檢測儀器和試劑耗材，委托賽納生物科技有限公司負責試劑原材料的研發。

工作人員展示生物氣溶膠新冠病毒核酸監測系統。鄭金武攝

而北京工匠生物科技有限公司是通過轉化北京大學科技成果而成立的創業企業，主要聚焦生物氣溶膠采集、監測等領域，產品已全部實現國產化和自主可控。北京梓晶生物科技有限公司則依托清華大學醫學院、藥學院的研究基礎與研發實力，瞄準分子診斷這一體外診斷領域的黃金賽道，推出系列化、集成化、自動化的分子診斷平臺與產品。

“這是一個產學研深度結合的樣本，將高校的科研成果轉化為走向市場的高精尖的技術。在成果轉化中，除了多學科協同創新，還需要整個產業鏈的協同配合，才能實現規模化生產、質量穩定及成本可控。”北京梓晶生物科技有限公司總經理楊毅說。

在北京奧運場館的改造中，“水立方”變身“冰立方”，也是產學研合作的典范。

在科技部與北京市科委相關“科技冬奧”專項的支持，國家游泳中心與來自清華大學、同濟大學、哈爾濱工業大學、北京交通大學等4所大學和中建一局、商湯科技等的科研團隊，成功研發了系列關鍵技術，在“水立方”場館改造中獲得了應用。

“這些冬夏場景的智能轉換體系，包括可轉換場地、可調節環境、智慧場景控制和增強觀賽體驗等關鍵技術。”國家游泳中心總經理、冬奧場館運行團隊后勤副主任楊奇勇介紹。

在項目之初，畢業于哈工大的楊奇勇邀請哈工大的師兄張文元教授，協同解決冰場的堅固穩定問題，研究其力學和結構性能；楊奇勇還和北京市建筑設計研究院副總建筑師鄭方一起，邀請清華大學建筑學院江億院士加入，指導科研隊伍研究室內環境和氣流組織。

“經過各方協同研發，國家游泳中心比賽大廳將可實現‘水上功能’和‘冰上功能’的自由切換。” 楊奇勇說，這將讓北京夏奧會場館遺產再次煥發活力，為體育場館“反復利用、持久利用、綜合利用”貢獻“中國經驗”。

拉動產業發展壯大

北京市科委、中關村管委會二級巡視員王建新介紹，截至目前，在冬奧場景先后測試和使用了200多項技術，涉及信息工程與軟件工程、公共安全、高清視頻、5G和新能源等領域，適用智慧、綠色、安全、防疫等60多個細分應用場景。

在這些技術中，已確定賽時應用的技術達70余項，其中20余項在技術先進性和應用展示度方面極具代表性。

除了5G云轉播背包，在北京市科委“科技冬奧”專項的支持下，北京國際云轉播科技有限公司還研發了超高清云轉播平臺、遠程無人混合采訪、遠程新聞發布系統等系列產品。

“傳統轉播以現場制作為主，需要龐大的制作團隊。”北京國際云轉播科技有限公司CTO張鵬洲介紹，例如4K轉播車價格高達8000萬，只有少數機構有能力使用。因此傳統轉播面臨設備成本高、人員投入大等問題。

而超高清云轉播平臺的研發成功，有望使重資產、高門檻的傳統轉播方式實現“輕量化”，并推動轉播設備云端化和人員服務遠程化。目前，超高清云轉播平臺項目已被作為科技冬奧三大重點布局產業之一。

5G云轉播背包讓傳統轉播方式實現“輕量化”。鄭金武攝

在“科技冬奧”專項的牽引下，愛尚家科技與北京石墨烯技術研究院成立了石墨烯纖維共建實驗室，專注石墨烯柔性纖維熱管理技術的研發及應用，已獲得50多項核心ZL，相關解決方案和終端產品已應用于新能源汽車的熱管理系統、低溫環境特種發熱裝備、特種工人低溫環境發熱裝備等。

“基于聯合研發的石墨烯技術，我們與相關服裝企業聯合設計研發的石墨烯發熱羽絨服，獲得了多個創新科技產品獎、設計大獎。”陳利軍說。

而服務北京2022年冬奧會，僅是“科技冬奧”系列成果的一方面。北京市科委、中關村管委會冬奧專班負責人楊鵬宇表示：“我們將持續推進科技冬奧成果落地應用，全力做好賽事期間的科技支撐和服務，使科技冬奧創新成果在冬奧會上發揮良好作用；同時，在后奧運時代，我們也將積極推進科技冬奧成果在城市建設新場景中的廣泛應用。”