2018年2月25日晚，第23届冬季奥林匹克运动会在韩国平昌落下帷幕。按照惯例，奥运会闭幕式上会为下一届奥运主办城市预留出8分钟的表演展示时间。
作为2022年冬奥会的主办城市，北京此次带来了一场名为“2022，相约北京”的视觉盛宴：不仅综合运用了轮滑演员、地面投影、动态视频和玩偶等表演元素，还首次使用了24个隐形机器人参与表演，以此展现出冰雪运动和中国文化的特点，完美地诠释了2022年北京冬奥会的“人文奥运”和“科技奥运”精神。
人们为“北京8分钟”的精彩绝伦拍手叫好，但却不知道，这8分钟的成功，是一群人努力的结果。其中，有一支来自北京理工大学的科技团队，他们用数不清的8分钟攻坚克难、自主创新，最终成功为“北京8分钟”保驾护航。
“8分钟”的背后
2017年6月，基于北理工多年来服务国家重大活动的经验和技术优势，结合表演任务的特点，北京冬奥组委会找到了北理工软件学院丁刚毅教授团队，希望其能够与北京电影学院联合组建一支虚拟仿真团队，为北京在2018年冬奥会闭幕式上的表演提供技术支持与保障。
这次表演任务的意义可谓深远而重大：它既是向世人展示无与伦比的新时代中国风采，又代表着北京正式发出相约2022年的邀请函，标志着冬奥会进入北京周期。
因此，接到任务后的北理工团队不敢有丝毫懈怠，认真准备，在半年时间内不断细化预演系统的功能需求，力求完美演绎总导演及其团队的作品创意。尤其是自去年12月以来，技术团队更是克服严寒困难，连续2个多月坚持在室外低温作业，协助导演组完成排演训练方案设计与实施工作。
针对“北京8分钟”参演要素多、创意过程复杂、排练关联度高等特点，北理工虚拟仿真团队利用影视虚拟制作技术和数字表演与仿真技术，自主研发了两套全新的系统：文艺表演预演系统以及训练彩排与数字验证系统。
“其中，文艺表演预演系统以可视化的界面和图纸、视频等多种数据输出载体，将各种待选表演方案的真实效果进行呈现，帮助导演把控、决策及完善表演方案，从而确定最终方案。”丁刚毅教授介绍说。
而训练彩排与数字验证系统则可将创意数据转化为执行数据，指导表演要素进行排练，并保证数据在时间、空间上的一致性与准确性。同时，它还能将执行中修改的执行数据在表演要素中同步，帮助导演实时观察演员和道具的队形状态以及演员的姿态，以便指导后续节目的编排；演员也能迅速直观地了解自身与理想运动轨迹之间的偏差并及时纠正，得以实时、快速地熟悉表演方案。
由于这两套系统能够根据表演创意方案，将整场文艺表演的过程全部仿真，较好地保证了前期创意设计与现场排练工作的顺利进行，因而得到了导演组和参演团队的一致好评。
从观众的角度而言，在此次“北京8分钟”的表演中，最让人印象深刻的还要数两只萌萌的“大熊猫”了。事实上，它们的背后同样有这支全能团队的技术支持。
虚拟仿真团队以北理工自主研发的双目增强现实智能眼镜为基础，创新性地对此次表演中的大熊猫道具进行了“视觉改造”：为大熊猫道具的外挂摄像头加装云台，并将其与内部演员的智能眼镜相结合，从而使演员在道具内部也能无差别地观测到外部环境。
这样的例子不胜枚举。比如，北理工团队还承担了整个表演的数秒倒计时任务，确保排练过程中各项设备的时间统一；同时，团队还“略施小计”，开发了赴平昌倒计时专用小工具，以此鼓励整个表演团队，并营造一个积极向上的排练氛围。值得一提的是，这个小程序还设置了“每日之星”功能——系统通过数据研判，可自动提取前一天表现最佳的演员予以展示。
8年聚力 厚积薄发
一场完美演出的背后，一定有一支杰出的导演及技术团队默默付出；而一支优秀技术团队的身后，也一定有一个为其提供空间一展风采的平台。此次成功完成冬奥任务的虚拟仿真团队，正是来自于北理工数字表演与仿真技术实验室。
正所谓“台上8分钟，台下8年功”。2010年，北京市教育委员会联合北京市科学技术委员会，联合下发了《关于增补北京地区普通高等学校北京市重点实验室的通知》，数字表演与仿真技术北京市重点实验室获批立项，由北京理工大学软件学院负责承建。
提到数字表演与仿真技术，很多人依旧感到陌生。这项技术是软件工程、光学工程、计算机科学等工程科学和艺术学、心理学、社会学等人文学科的交汇点，可谓是一个发展中的全新交叉学科。
实验室以数字表演与仿真技术为主要研究方向，以面向未来文化创意产业的重要科学问题为牵引，针对数字表演与仿真交叉学科方向自身特点，瞄准国际发展前沿，探索数字表演、智能创意的新概念、新理论、新方法和新技术，广泛开展国际学术交流，加强交叉学科建设，培养创新性人才，构建一流学术队伍，致力于为北京社会经济发展和文化创意产业建设作出更多突出贡献。
在8年的发展过程中，实验室硕果累累：拥有完整的数字表演理论体系与先进的技术支撑平台，在数字媒体、演艺科技、人群仿真等领域特色优势显著；取得了包括论文、专利、奖励等多项成果，培养了大批新型复合型人才；成立了与中央电视台、中央歌剧院的协同创新实验室，对我国文化创意产业的发展起到重要的支撑促进作用。
而除此之外，实验室还承担了多项国家大型活动的数字仿真系统的研发，用北理工人扎实的技术实力为国家盛典保驾护航。
2008年北京奥运会开幕式上，“文字”“太极”“星光”和人体“鸟巢”等亮点节目成功的背后，都有北理工团队的努力与汗水。此外，团队还承担了包括“国庆60周年群众游行仿真设计、训练与指挥系统”“国庆60周年联欢晚会数字仿真系统”“国家科技支撑计划——舞美设计与布景彩排关键技术研究与系统”“抗战70周年纪念大会观礼人员服务管理系统研发和服务”以及“抗战70周年纪念大会气球施放设计和控制仿真系统”等在内的一系列重大项目和任务，并连续9年以科技助力春晚。
数字表演与仿真技术实验室以科技创新服务国家盛典的抱负，与北京理工大学始终瞄准国际科技前沿，服务国家重大战略需求和国家安全重大需求的追求和使命可谓一脉相承。
自2008年与北京奥运会结缘后，北理工积极发挥科技优势，服务奥运事业，全力支持科技助力奥运计划，用一流的军工品质为科技奥运书写下北理工的精彩笔触。
2008年北京奥运会、残奥会开闭幕式中，由北理工技术团队研制的“脚印”“奥运五环”“倒计时”等烟花表演，给全世界观众带来了无与伦比的惊喜；奥运会期间，北理工技术团队还主持实施了国际奥运史上首次奥运中心区零排放公交工程，实现了奥运期间昼夜“零故障”可靠运行的国家最高目标，兑现了中国政府的承诺。
2017年8月31日，“面向冬奥环境的新能源汽车与低温电池技术成果发布会”在京召开。北理工充分发挥自身在新能源汽车领域的研究优势，组织力量进行技术攻关，彻底解决了电动汽车冬季续驶里程急剧下降、无法启动等诸多难题。而未来，北理工人将继续牵头新能源汽车，以期为2022年北京冬奥会作出更大贡献。■