今年的北京冬奥有啥不一样?

2022年的北京冬奥会在2月20日正式落下帷幕,这次冰雪盛会上不仅有像谷爱凌、苏翊鸣、任子威、武大靖这样为中国出征,挑战人类身体极限的竞技运动员,也有着不少有着国内自主知识产权的奥运“黑科技”在会场中大放异彩。

其中为人熟知的有开幕式中广泛应用的高清显示系统、为国家短道速滑队保障护航的“猎豹”高速摄像机拍摄的4K高清视频、清晰复现谷爱凌在空中转体四圈半的“3D+AI”技术以及在奥运村中为一众运动员们所喜爱的智能餐饮机器人、无人车、智能床、防疫机器人等等。

除了上述大众能够直接看见、碰触的各项新技术,也有一些隐藏在幕后的高科技在此次冬奥中扮演着重要角色,不管是4K高清视频的传输,还是3D在数据采集、处理,又或是奥运村中各类智能设施的数据传输,它们实际应用的各个环节都少不了对云资源的需求,可以说,这些相对显眼的技术背后还有一套扮演基础设施角色的云技术。

“我们正在北京创造历史,”国际奥委会主席巴赫说,这是有史以来第一次,冬奥会把运营所需的核心系统全面上云,并用云计算为冬奥会向全球转播提供支持。他指出,阿里巴巴在奥运会的数字化转型中,发挥着至关重要的作用,阿里云的技术,为奥运留下了一套全新的标准。

奥委会主席巴赫与阿里巴巴CEO张勇在Cloud ME接受采访

巴赫所说的“奥运上云”对大众来说仍是一个比较模糊的概念,除了为“猎豹”4K高清视频的传输、3D数据采集、建模提供云资源外,“云”在奥运中到底扮演什么角色?巴赫又为何称它“发挥着至关重要的作用”呢?

更科技的奥运

奥运和科技的关系从来没有像现在这样密切过,当运动员们在奥运赛场上挑战人类极限时,奥运也在刷新人类社会科技创新的应用。

1897年,发明家马可尼实现了跨越英吉利海峡的无线电通信,并建立了马可尼无线电报公司,经过不断的技术改进,到1906年时马可尼已实现了近10000公里的无线电通信,这也意味着世界范围性的无线广播传输成为可能,人类进入了无线电时代,在1924年的法国巴黎,无线广播首次进入奥运会。

此后,科技走进奥运的历程再也没有中断过。1936年,德国柏林奥运会首次实现了部分赛事的电视实况转播,1964年的日本东京奥运会上,人类首次实现了奥运赛事的电视卫星实况转播。在今年的北京冬奥会上,不仅全球性的赛事云上转播成为现实,而且奥运核心系统100%上云的历史性工程也已完成。

云转播取代卫星转播是必然的。传统转播中,各国持权转播电视台需要前往比赛国家报道,将15吨乃至更重的转播车、采编设备跨海运送,派大量技术运维和编辑人员与报道记者一起,前往奥运现场。而在转播云支持下,许多设备可以迁移上云,不必再运输,技术与编辑人员也可远程工作,即使无人前往现场,也能完成奥运转播。

云工程师在冬奥会现场调试设备

2018年,为奥运提供赛事画面信号和转播服务的奥林匹克广播服务公司OBS,与阿里云合作开发奥林匹克转播云OBS Cloud。让奥运转播不再仅仅依赖卫星传输,基于全球云基础设施,赛事画面也能传输到全球。东京奥运会上有超过9500小时的赛事内容通过转播云向全球转播方分发,比2016年里约奥运会增加约30%,现场的广播人员减少了约27%。

不仅如此,云转播的性能比卫星转播更优,正常情况下,云转播的带宽比卫星带宽高出一个量级,从Mbps/s提升至Gbps/s,极端情况下,甚至可扩容至TB级别,相当于用一秒钟传输完500部高清电影。北京冬奥会正在通过“奥运转播云”向全球转播,带来6000小时精彩内容。

组织奥运会这样一个庞大的赛事是一件非常复杂的事情。奥运会每两年举办一次(夏季和冬季),每次在不同国家城市,需要花费1-2年时间搭建场馆、转播中心等设施,在赛事结束后,需要将大部分设备拆除,例如在每次不同国家,不同的转播中心重新开始搭建。这是一项周而复始的工作,也是奥运会特性带来的一项难题。

此外,像奥运会这样的大型体育赛事是一个复杂、庞大的组织工作,涉及到各国运动员、工作人员、疫情工作、志愿者团队、新闻媒体、外交官员、转播技术工作人员、餐饮住宿等等复杂的流程安排。2016年,当里约奥运会结束后,包括奥运技术架构在内的整个奥运系统向云上迁移,被国际奥委会视为技术趋势的重点方向。

首先,云计算能够帮助解决重复搭建的难题。将奥运技术所需的IT基础设施、转播硬件放在“云端”。开赛前,在云端部署即可,无需再搭建数据中心;比赛后,云端资源即刻可以释放,再为其他工作提供支持。上云之后,IT基础设施的成本大幅下降,并且缩短了应用开发和部署流程。

其次,这一次的核心系统全面“上云”,就是借助5G信号的全面覆盖,把30多个信息系统全部搬到云上,包括了最核心的赛事成绩、赛事转播、信息发布、运动员抵离、医疗、食宿、交通,它将大大提高协作办公和运行效率,同时极大地降低运营成本,实现了统一门户、应用集成和数据集成。

在云上,奥运可以通过更多技术手段呈现在观众面前。奥运通过AI、AR、3D建模等新技术,可以让这一“自由”成为现实。以北京冬奥会上采用的“子弹时间”为例,这种通过几十路高清摄像头拍摄、再传输上云,在云端合成360度自由观看效果的特效式转播效果,就是通过云和AI算法、3D建模的结合实现的。

电影《骇客帝国》中,子弹射向主人公尼奥,在即将射中时,画面切换成慢镜头,尼奥仰身一跃躲过所有子弹,画面中时间变得极其缓慢,围绕子弹旋转360度,为观众开启了上帝视角。这个特效当年花费了数月,今天,这种特效在云端只需几十秒钟甚至更短时间内完成,可以直接呈现到比赛直播和随即的回放环节中。

不仅如此,虚拟转播车、云上发布会、云上加油、百年奥运影像上云、运动员穿梭门、运动员轨迹追踪等等黑科技都已在云端呈现,可以说云计算为奥运带来的巨大的改变。

更绿色的奥运

奥运的科技应用越多,那么它对计算、数据以及网络的需求量也越大,过去,每届奥运都需要重复建设传统IT机房,并在赛事短暂使用后拆除,上云之后,IT基础设施的成本大幅下降,并且缩短了应用开发和部署流程。

奥运“云”则摆脱了传统IT机房,选择更加科技、绿色的数据中心作为支撑。2018年,北京冬奥组委与阿里云在张北联合揭牌北京冬奥云数据中心,在随后几年冬奥云所使用的数据中心逐渐完成针对主数据中心云安全设计,到2021年,奥运信息管理和分发、运动会管理、组织协同等核心系统开始上云部署,实现云端线上运行。

此次冬奥会采用的阿里数据中心可容纳十万台服务器,总面积约为13.3万平方米,机柜总量约4000架,总投资超过200亿元,此数据中心的年均电能使用效率(PUE)为1.19,PUE (Power Usage Effectiveness,电源使用效率)是衡量数据中心电力能源利用率的国际通用指标,越接近1表示数据中心对电能的利用效率越高。

“北京冬奥云数据中心”所在地

数据中心PUE想要达到1.19并不容易,按照《“十三五”国家信息化规划》的指导,到2018年,新建大型云计算大数据中心PUE值不高于1.5;到2020年,形成具有国际竞争力的云计算和物联网产业体系,新建大型云计算大数据中心PUE值不高于1.4,而冬奥数据中心的PUE值远低于平均数值。

冬奥数据中心背后也有着大学问,相比传统机房,位于张北的冬奥云数据中心通过自然风冷、浸没式液冷、智能调温等技术,实现100%无机械制冷,将热能耗降低至70%以上。

位于张北的冬奥数据中心可以将能耗降下来得益于张北年均气温仅为2.6℃,最低气温达零下40度,工程师将室外温度适宜、空气质量良好的新风通过风墙技术输送至机房,直接为IT设备降温,实现全年300余天“免费”的自然冷却,从而降低了空调系统的电力消耗。

数据中心的地址选择北纬43°的张北县是看重了张北地区充沛的风能和太阳能,这使得张北数据中心可以大量采用绿色能源,促进可再生能源发展,加速能源消费向清洁低碳化转型。2018年12月至2021年5月,阿里云自建基地型数据中心,通过市场化方式交易清洁能源(含风电、光伏、天然气电量)6.38亿千瓦时,共计减排二氧化碳51万吨,交易清洁电量与碳减排均居全国互联网行业首位。

此外,阿里云工程师们研发出的浸没式液冷技术也是保障其节能、高效的关键。冬奥数据中心内的一排排的服务器被浸泡在绝缘冷却液里,它不仅能够保护电子元器件低温运行,而且使得产生的热量可直接被冷却液吸收进入外循环冷却,全程用于散热的能耗几乎为零,同时,液冷方案还有效降低了由空气、灰尘和震动引起的硬件产品故障率,极大的提升了服务器的使用寿命。这种形式的热传导效率比传统的风冷要高百倍,节能效果超过70%,实现了数据中心100%无机械制冷。

云计算已逐渐成为奥运会统筹调度、智能传播、节能减排的中国数字化转型方案。各国运动员们在奥运会上挑战极限的同时,这背后也是科技竞争的赛场,包括云技术在内的过去隐藏在幕后的硬核技术,随着我国相关行业在硬件设备、软件系统上的逐渐突破日益发挥作用。

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