2月20日,历时16天的北京第24届冬奥会圆满闭幕。本届冬奥会从开幕式的24节气到闭幕式的12生肖,《雪花》、《送别》、《折柳寄情》,每个环节都彰显了中华民族的强大文化张力与技术实力。完美地诠释了冬奥精神和优秀的华夏文明,一时间,“双奥之城”惊艳世界,民族之风传遍全球。在新冠疫情的阴霾依然没有散去的背景下,为全球贡献了一次完美的冰雪盛宴,其中数字化仿真技术的应用,在冬奥举办的过程中发挥着不可替代的作用。
中国工业合作协会仿真技术产业分会副会长、冬奥会数字表演与仿真技术团队负责人、北理工计算机学院丁刚毅教授带领团队,全程为此次冬奥会提供数字仿真技术支持。
“我们通过三维仿真技术,模拟出冬奥会开幕式全流程,对演员、灯光、音乐、烟花、奥运火炬,甚至转播机位等全要素进行全方位‘排兵布阵’。这个平台相当于电影预演系统,帮助导演团队等直观了解开幕式的整体效果。”丁刚毅教授在接受《中国电子报》采访时说到。
北京理工大学计算机学院数字表演与仿真技术团队采用原创的“智能化创编排演一体化”系统打造的全仿真“虚拟鸟巢”功不可没。开幕式前,他们已经在“虚拟鸟巢”上排演了约12次,精确到每一位演员的位置、动作、步伐速度,甚至每一分、每一秒,并且根据模拟结果为参演者精心准备了“定制”的表演手册,确保节目创意得以最大程度的实现。
北京冬奥会不仅仅是冰雪盛宴、文化盛宴、体育盛宴,还是一场仿真技术的盛宴。开幕式上的“大地屏”所展示的雪花、巨浪、山峦、五星,让人如同置身其间,如临其境。这些都需要海量的数据与数据计算和复杂的计算机图形渲染相结合,离开数字化虚拟技术的应用,不可能呈现出这种震撼的效果。
本次冬奥会各种仿真技术精彩纷呈,为人们提供了更多的沉浸式体验感。“360°VR技术”;虚拟场馆仿真系统(VSS),通过可视化“数字孪生”模型,对赛事场馆进行了1:1的3D场景还原;电动模拟体育训练系统;赛道模型;仿真雪“旱雪魔毯”;VR体验、3D、4D模拟体验、裁判虚拟演练等仿真技术大展身手。几乎每项技术都是创新,都是全球领先。
中国工业合作协会仿真技术产业分会会长、北京航空航天大学教授张霖在接受《中国电子报》记者采访时表示:“基于这些虚拟仿真应用,可以更好地了解运动员的生理、心理特点,提高训练效率和水平;更全面地了解对手的技术特点,并通过虚拟对抗训练,提高运动员或运动队的实战和应变能力;提前体验比赛场馆和赛场气氛,快速适应比赛环境。”
近年来,从国庆阅兵到春节联欢晚会,再到一些大型活动现场,都会看到丁刚毅教授的身影。他一次次用仿真技术为各种重大盛典打造“科技大脑”。他带领团队,发挥北理工在数字表演和仿真领域的国内领先技术优势,研发出一套仿真系统,以秒级和厘米级的精度,对群众游行、联欢晚会等活动进行了全要素、全方位、全流程的三维还原,该系统在策划、训练及现场指挥方面都给予了数据支持。
仿真协会多位专家表示,仿真技术在国民经济发展过程中的应用不仅仅只是适用与工业制造领域,在文化、旅游、农业、抗灾等领域都有着不可限量的发展空间。
“我国大工业、大技术格局的形成,仿真技术将会发挥着不可估量的作用和价值”,中国工业合作协会理事长田玉萍表示。“我们要充分发挥仿真技术的创新优势,既要推动中国仿真技术的高质量发展,同时也要促进国际间交流,利用我们的技术创新优势,增进全世界各国之间的民间往来,让中国的仿真技术创新成果造福全球各国人民。”
张霖会长指出,虚拟仿真技术还有极大的发展空间。“未来,在视觉感知方面最终需要摆脱眼镜和头盔,在视觉之外更需进一步发展物理建模仿真技术,最终构造内外真实的虚拟物体、虚拟环境、虚拟人、虚拟社会、虚拟世界、虚拟宇宙,并建立人、真实世界和虚拟世界之间的无缝融合和自由交互。”
当前,我国正处在仿真技术产业发展的高峰期,无论是从国内工业革命产业变革的需求,还是从突破西方核心技术“卡脖子”问题的现状出发,内外环境都为仿真技术自主研发提供了必然的条件以及广阔的空间。这也是时代背景赋予每个仿真技术从业者的使命和责任。
中国工业合作协会仿真技术产业分会秘书长杨晓晖表示,仿真技术在北京冬奥会的成功应用,让仿真技术在世人面前大放异彩,这既是仿真产业的光荣,也是仿真协会的动力。新的一年,仿真协会总共设计46项活动内容,从仿真品牌会议到仿真沙龙,再到技术协同、标准建设、仿真大讲堂、考察走访等多管齐下,聚焦会员服务,坚定走专业化社团平台建设之路,扎实推进技术赋能、资源赋能、模式赋能进程。
我们坚信,随着数字中国建设的进一步深入,数字经济和实体经济加速融合,仿真技术将会在我国国民经济发展过程中发挥更大更广的作用!
(此文部分摘自《中国电子报》记者宋婧、赵晨所写的《虚拟融入现实,点亮冬奥科技之光》一文。)
张 霖
北京航空航天大学教授、博士生导师。1992年于清华大学获博士学位。研究方向包括复杂系统建模仿真、智能制造、云制造、智能物联系统等。曾任国际建模仿真学会(SCS)主席,中国仿真学会常务副理事长,国家 863/CIMS 主题办公室主任,北航自动化学院副院长等。现任中国工业合作协会仿真技术产业分会会长,亚洲仿真联盟(ASIASIM)主席,国际建模仿真学会(SCS)会士,亚洲仿真联盟(ASIASIM)会士,中国仿真学会(CSF)会士,国家 863 主题云制造项目首席专家,国家重点研发项目首席专家,复杂产品先进制造系统教育部工程研究中心主任,复杂产品智能制造系统技术国家重点实验室学术委员会委员,航天系统国家级仿真重点实验室学术委员会委员,北京市云制造平台与服务工程中心学术委员会主任,中国科协第九届全国委员会委员。任多个国际期刊编辑及编委,发表论文 200 余篇,合作专著(章节)10 余部,获国家发明专利 20 余项。曾获国家 863 十五周年先进个人和全国优秀科技工作者称号。
丁刚毅 北京理工大学党委委员、校学术委员会委员、计算机学院党委书记,北京市数字媒体技术实验教学示范中心主任,“数字表演与仿真技术”北京市重点实验室主任,北京高校高精尖学科“数字表演与创意学”学科建设负责人。主要社会兼职包括教育部动画与数字媒体教学指导委员会副主任、文化和旅游部文化科技专家、中国工业合作协会仿真技术产业分会副会长、中国仿真学会理事、军委装发部军用仿真技术专业组成员。学术专长为数字表演、软件工程、仿真技术等,主要涉及数字表演与创意仿真、装备模拟训练仿真、大规模人群仿真、环境仿真等。
中国工业合作协会仿真技术产业分会
中国工业合作协会仿真技术产业分会(简称中国工合仿真技术产业分会)(英文名称:SimulationTechnology Committee of China Industrial Cooperation Association 简称:STC)是由中国工业合作协会批准成立,并报国家民政部登记备案的全国性社会组织,接受中国工业合作协会的领导。
中国工合仿真技术产业分会秉承“赋能创新、融合发展”的工作理念,从技术提升、市场需求出发,紧密联系国家有关部门,联合社会优质资源,搭建仿真技术产业创新融合的高质量平台。会员单位包括中国中车、中航工业、航天科工、中国商飞、中国兵器、中船重工、中国核电等知名企业集团公司,一汽、上汽、北汽、广汽、江铃等整车生产厂家,徐工集团、三一重工、上海电气等高端装备企业,腾讯、中科曙光等知名科技企业,海尔、格力等行业龙头企业;中望龙腾、安世亚太等优秀自主工业软件企业,清华、北航、北理工、同济、西北工大、南大等知名高校,中科院自动化所、中石油工程技术研究院、中国电器研究院、国家高速动车组总成工程技术研究中心等科研院所与国家级创新平台,吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室、湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室、西南交通大学牵引动力国家重点实验室、航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室等国家级、省部级重点实验室等。
先后成功举办2021中国仿真技术产业高峰论坛暨中关村工业互联网峰会、第三届中国仿真技术应用大会;参与“面向制造业的数字化仿真”系列标准研制、“网络协同制造和智能工厂”重点专项联合申报、“制造业数字化仿真工程技术人员”新职业申报;举行腾讯仿真云产品发布;组织北京航空航天大学、国家电投中央研究院、中石油工程技术研究院、中航工业南京伺服、航天云网科技发展有限公司、南京航空航天大学等数十次会员单位参访交流活动;帮助会员单位解决技术难题30余项;积极参与中国科协“科创中国”活动,并积极推荐专家加入中国科协智能制造联合体专家团队。