“冰丝带”为何不断破纪录？解密“最快的冰” 本文转自：中国科学报作者

本文转自：中国科学报
作者｜胡珉琦

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2月20日晚，北京冬奥会闭幕式在国家体育场举行。
16天的北京冬奥会留下了许多难忘时刻、感动瞬间以及新的纪录。
比如，国家速滑馆“冰丝带”里就不断上演破纪录的好戏：男子5000米、1500米、500米，女子5000米、3000米、1500米……速滑比赛场地也就有了“最快的冰”的名字。
让这块冰面提速的奥秘，除了首次在国际上采用的二氧化碳跨临界直冷制冰技术，背后还有一个能快速感知和精确控制的“超级大脑” 。这个“超级大脑”如何运作？中科院软件研究所的专家日前向《中国科学报》进行了揭秘。
冰面温度差≤0.5摄氏度
顶级运动员和普通运动员的区别是什么？其中一项区别就是对运动设施设备的感知能力。
对速度滑冰选手来说，就是对冰刀与冰面摩擦时触感的感知，而影响这种触感的“魔鬼细节”就包括冰面温度差。
【“冰丝带”为何不断破纪录？解密“最快的冰”】冰面温差越小，赛道硬度越一致，就越有利于滑行。
“冰丝带”有着亚洲最大的全冰面设计，冰面面积达1.15万平方米。
如此巨大的冰面，不同位置的温差被控制在了0.5摄氏度内，这是一个非常惊人的技术指标，几乎超越了顶级速滑选手感知的极限。
这一数字的取得，得益于二氧化碳跨临界直冷制冰技术。
其中，超长不锈钢冷排管的应用，可以最大程度确保冰板制冰效果的均匀。
不过，温差大小还取决于对温度的感知能力和调控能力，这就需要一套智能系统。
“即便在相对封闭的室内空间，冰面温度的影响因素也非常复杂。”
中科院软件研究所工程师郭超平解释道，室内外温度，运动员、教练员、观众等产生的热量，比赛过程中摩擦产生的热量等，都会导致冰面温度产生实时的改变。
“这时，智能系统通过大量温度传感器自动感应、搜集实时数据并进行分析决策，并发布指令调控末端制冰设备，从而保证冰面的恒温性。”
郭超平提到，这一智能系统的核心技术其实是机器学习。
早在冬奥会开幕一年多前，中科院软件研究所的科研团队就利用以上参数，结合制冰工艺，还有冰面温度、冰层下温度等，建立了一个非常复杂的结构模型，进行大数据训练，总结出了一定的规律。
“场馆正式投入运行后，智能系统就可以根据实时捕捉的参数变化、按模型得到的规律，对冰面温度变化进行预判，从而提前对制冰设备进行自动控制。”
郭超平说， “它的好处是，不必等到冰面温度已经出现显著变化再启动干预。智能控制的反应速度越快，温度变化的幅度就越小，制冰设备运行就越高效，能耗也越少。”
有感觉、会呼吸、有记忆、会思考
冰面温度的实时调控，其实只是国家速滑馆智能化集成平台这个“超级大脑”的一小部分功能。
国家速滑馆智能化集成平台是由中科院软件研究所与北京市建筑设计研究院有限公司联合研发的，其基础数据存储管理的核心，来自于中科院软件研究所自主研发的安捷实时数据库系统。
“安捷实时数据库系统过去主要应用于工业控制领域，它把实时技术与数据库技术有机结合，可以实现海量实时数据高效存储管理，消除企业生产管理系统与过程控制之间的‘鸿沟’ 。”郭超平告诉《中国科学报》。