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元宇宙和数字技术，体育产业面向未来的技术担当
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/8/507057.shtm
近年来，基于数字科技和人工智能的技术复合体“元宇宙”逐渐成为产业热点。从脸书母公司率先通过更名Meta宣布正式进军元宇宙，再到不久之前，OpenAI推出的ChatGPT在市场上突然爆火。数字孪生、AI、IoT、元宇宙等新概念频频在我们的生活中出现。很多人对元宇宙的理解可能停留在纸面上，甚至听得云里雾里，认为其就是一个单纯的虚拟空间。事实上，元宇宙不仅是多元的技术集成，它的横空出世。在很多人类未来事业的领域，有着的里程碑式意义。
元宇宙过去几年大火的原因之一，是受到新冠疫情的影响带来的人们工作、生活方式的转变。线下活动不便于开展的时候，远程办公、学习的需求爆炸性增长；公共活动如展览、演出在过去几年也更倾向于线上进行。
线下转线上重构了人们“在现场”的方式，同样受到影响的还有体育赛事观看者和体育运动参与者。体感游戏设备的火爆和网络上各种花式参与云健身的视频，证明了即使在特殊时期，体育活动也是人们生活不可或缺的一部分。再后来通过升级迭代，逐渐走到台前的AI运动、数字人陪练，也都是云锻炼需求下催生的产物。
基于此背景，人们对数字世界、虚拟空间的想象力被深度挖掘。在技术人员层层堆叠的架构下，一个个全新的、宏大的、脑洞无限的元宇宙应用面世。物理世界中珍贵的博物馆藏、艺术家的传世画作在元宇宙不再是独一无二，而是以数字藏品的形式限量珍藏。功能多样的数字人也在过去几年相继被推出，承托在大语言模型和计算机视觉技术下，功能性的数字人已经可以条理性地解答具有一定难度的问题，也能在不同场景构建下，完成动作捕捉、识别
反馈等一系列操作，与人类产生行为互动。
那么在更加具体的领域，如体育，数字人和元宇宙能起到什么作用呢？在我看来，他们的优势十分显然，前者能为线上体育培训工作提质增效，后者则能突破物理时空限制完美复刻传统的线下体育空间（场馆、赛场、活动场地等），为线上线下体育活动开展拓宽边界。
目前市面上，包括橙狮体育在内的很多家线上健身课程提供方已经将生产的不同场景下的运动课程，全部替换成数字人去呈现。以往上新一个课程，需要提前请教练到专业的摄影棚进行动作分解、讲解拍摄，更换不同的背景、服装、器械都会造成重复劳作，数字人可以通过一次性动作采集有效避免时间和精力的浪费。
除了提效，我们还通过高精度建模大幅度提高了数字人呈现动作的精准度，有些动作甚至精细到了平时我们肉眼注意不到的小肌群。目前我们的数字人Letty已经完成了516个健身常用基础动作的采集，其中包含站姿动作和垫上动作，基本覆盖用户日常锻炼所需。数字人通过搭载大语言模型，可以解答健身小白大部分问题。更被大家喜爱的一些网红健身操、减脂操，采集到基础动作后的数字人也可以通过深度学习精准重现。
橙狮体育团队一直酝酿的场馆元宇宙项目“元上奥体”也在8月推出，这一元宇宙以亚运场馆“大小莲花”的数字模型为蓝本构建，在管理舱完成IOT系统整合对接、实现B端智慧化运营后，目前正通过多形态终端向C端用户开放使用。进入虚拟奥体园区的开放世界，大家可以沉浸式体验不受物理时空限制的数字孪生空间，感受科技加成下“大小莲花”场馆的科技范儿与人文美。
这样规格的一个元宇宙项目，在实操层面，有以下研发难点。
首先是复合技术应用有难度。元宇宙项目大多基于5G、人工智能、数字孪生、实时云渲染、虚拟/增强现实等技术。一个感官和交互体验俱佳的元宇宙项目，结合使用者不同的终端操作场景，对算力、网络、精度有着非常高的要求，往往越希望接近真实世界，综合难度会呈指数增长。在一个超大型并且复杂的物理空间实体里，势必有着精密的结构和大大小小的零件装置，渲染、计算、并发、稳定、安全等各个方面都存在挑战，对技术的使用要求也自然更高。
再一个是高精度建模难。“大小莲花”作为举办国际赛事的特级场馆，空间结构跨度大、建筑设计复杂。其中“大莲花”是曲面形，又弯又扭；“小莲花”的开合旋转屋盖世界首创，内含多项技术创新和建筑施工创新。此外整个园区共接入50余个业务子系统，设备类型90余类，设备2万余个，各类设备点位8.1万个，是保障智慧场馆系统正常运转的关键。奥体园区包含多条主干道、平台、出入口以及水流，空间设计还需要将周边同为亚运场馆的“玉琮”“化蝶”，还有地标式建筑“杭州之门”等景观考虑在内。上述细节都要通过“数字孪生”技术在虚拟空间中完美复刻，才能保证这一元宇宙空间兼具还原度和功能性。
完成如此大型而复杂且兼顾高精度需求的建筑群建模，在元宇宙搭建一个真实可感的奥体园区，需要我们通过无人机多角度拍摄、激光红外扫描、传感器采集等渠道获得的物理模型，在虚拟空间完成仿真映射，创造数字版的奥体园区克隆版本。这一过程至少需要约1500小时（以单人工时计）。
“大小莲花”的数字模型已经达到了最高的L5级别，6.2平方千米的奥体园区被完全呈现在与真实世界地理坐标完全一致的“数字孪生基座”上，令整个园区实现了数据驱动、一舱（即数智管理舱）管控全局。
在元宇宙中，大家能不受物理和时空的约束自在漫游场馆。包括在园区旁的七甲河畔，以美丽的大小莲花建筑群为背景燃放烟花；也可以一跃而上，从小莲花最为人称道的旋转屋顶处进入场馆……可以说，是数字技术和体育空间的融合产生了更加奇妙的化学反应，为运动爱好者呈现了这一高精度、高清晰度、高还原度、低时延的场馆元宇宙项目。
说到最实际的应用，目前我们可以在元宇宙空间进行演习模拟，压力测试、展览演出等。以往大多数用户想要了感受场馆，基本上是通过图片和视频，停留在视觉和听觉上的使用。通过体感设备和VR/AR穿戴设备，让大家能在元宇宙中进阶到触感交互。未来结合脑机接口、革新型人机互动技术，嗅觉、味觉、心理、重力感知等难以量化的信号亦可通过仿真模拟并实时反馈。让人们还能真正实现云端“用馆”，弥补线下体育场所容量和时段上的功能局限性。
在我看来，科学技术最大的妙用，不仅是帮助人类探索未知，而是让大家的生活更有品质，更有幸福感，这才是科技向善带来的福祉。同时，在充斥着不可抗力的特殊时期，对体育这样的行业而言，善用科技更是对健康、快乐的人类未来事业彰显更大责任担当。我们相信，相比起现实空间的人头攒动，智慧化赋能的体育新空间正在成为未来全民健身事业的发展新方向。传统体育和运动体验被先进技术和生产力不断重构，物理空间不断数字化、数字场景更加生活化，当伴随着“元宇宙”和“数字技术”成长起来的“元数”一代将真正有望见证“处处都是运动场，人人都是运动家”这一美好图景。（完）
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