这可能是冬奥会藏得最深的黑科技了

鱼羊 明敏 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

大家好，我们又来蹭冬奥会热度了（手动狗头）。

毕竟啊，这届冬奥不仅赛事精彩，背后频频曝出的黑科技也让人应接不暇填满了选题小黑板。

从开幕式上的“步步生雪花”，到赛程中全网感谢的“猎豹”、“飞猫”， 再到各个直播间里手语解说、带货冰墩墩的数字人们……整得这都不单单是体育迷们的盛宴，也给科技爱好者们喂了个饱。

甚至，上述这些还只是你“看得到”的。深挖起来，在这届冬奥会背后，科技带来的变化真是已经深入到冰雪赛事的每一根毛细血管里，无处不在。

怎么说？

不知你是否注意到了速滑比赛中这种名为“子弹时间”的特效。

靠着120台相机拍摄的素材 + 后期人员持续月余的爆肝，《黑客帝国》里的尼奥才拥有了这酷炫的几秒钟。

但现在在冬奥赛场上，1分钟之内，这样的特效就能自动合成，伴随比赛直播即时呈现到观众眼前。

之所以能做到如此之快， 跟本届冬奥会的一大变化直接相关，那就是冬奥会核心系统的首次全面上云。

背靠云计算，不仅几十个拍摄视角形成的几十路4K高清信号内容能在分钟级内被传输、处理，对于转播赛事的电视台来说，甚至完全不用派人到现场，在云上就能获得4K/8K的赛事画面，并完成剪辑和转播。

数据显示，采用了云转播方式的北京冬奥会，现场广播人员较之平昌冬奥会减少了约32%。

还不止如此。

实际上，从更底层的视角来看，全面上云就像是给奥运这台汽车换上了一个新的发动机：

云上冬奥正在革新这样一场全球盛会的IT架构、传播方式，甚至“化不可能为可能”……

巴赫：云技术为奥运留下新标准

不妨先把时间拉回到2004年。

彼时，雅典奥运会正吸引着全世界的目光。

作为那届奥运会技术筹备的亲历者，阿里云奥运项目负责人张大志介绍，在赛事举办之前，相关的技术准备其实已经持续4-5年之久。

其中大部分的时间，都消耗在传统数据中心的建设上：

对于组委会来说，即使有合作伙伴或供应商的帮助，从设备上架到此后的运维管理，都仍需亲自下场关注。

如此，在技术管理这一赛事的基础保障工作上，组委会就需要花费大量的时间精力，产生的设备成本、人力成本也十分巨大。

而更大的问题或许还在赛后：十几天的赛事结束之后，这个临时搭建起的数据中心就无用武之地，拆除之后难免造成大量资源浪费。

也就是在这个时间点上，云的概念开始在技术界兴起。

2004年，谷歌发表了有关分布式文件系统、并行计算和分布式数据库的3篇文章，为计算体系从集中型向分布式演进提供了基础。

同期，由于互联网的发展，全球骨干网络基础设施取得突破进展。

2008年，阿里巴巴确立云计算战略。次年，阿里云正式成立，研发的云操作系统被命名为“飞天”。

“飞天”研发之路颇为坎坷，工程师们一度扛着“人肉计算”的骂名在一片质疑声中艰难前行。直到2013年，阿里云成为世界上第一个对外提供5000台服务器计算能力的公司，“飞天”的研发才取得实质性进展。

飞天就像一个巨大的网络，将全球不同地域数据中心内的数百万台服务器连成一台超级计算机，企业或个人无论身在何处，只要联网就能获取到无限算力。

这无形中为每四年换一个主办城市的奥运会，提供了一种非常合适的基础设施。2016年，云计算终于走进国际奥委会的视野，这时云技术已经相当成熟，并且在存储、网络、视频等技术上取代传统IT成为新型基础设施。

当时，阿里云支撑下的双11，流量已经达到了每秒17.5万笔交易订单和每秒12万笔支付的级别。

平稳度过如此级别流量洪峰的能力，成功吸引了国际奥委会的注意。

2017年，在阿里云工程师现场展示了10分钟搭建一个基于云的广播级直播环境能力后，国际奥委会最终决定与其达成合作。阿里云就此成为国际奥委会全球唯一云服务合作伙伴。

这也就意味着，从零开始搭建一个全新的数据中心不再是举办奥运的必选项。

如此，在上云之后，奥运会的IT构建模式就完全被颠覆了：

组委会不必再考虑设备采购、运维管理等问题，只需按照上线系统的需求，利用现有的阿里云云计算能力即可。

张大志透露，在上线一个新系统时，阿里云可以在分钟级搭建好其所需的云环境。

而随着奥运赛事的展开，当奥运会系统对计算能力、存储资源的需求有所攀升时，基于云服务可以实现快速扩容——

这在传统的IT基础设施建设中是非常困难的，增加服务器到部署、测试、上线，背后往往意味着一两个月的时间周期。

这无疑大大降低了奥运会在IT基础设施建设上所需投入的成本。

而过去“拆了建建了拆”所造成的浪费，也得到了有效解决。所有服务于奥运会的计算资源、产品，在比赛结束后都能够被释放出来，继续服务于其他对云计算有需求的客户。

同时，云上奥运也更符合“绿色奥运”的新趋势。北京冬奥会数据中心采用了自然风冷、浸没式液冷、智能调温等技术，实现了0机械制冷，能耗降低70%以上。其能耗比PUE最低可达1.09。

注：PUE=数据中心总能耗/IT设备能耗，越接近1表明能效水平越好。

事实上，这样的全新IT构建逻辑，在2021年举办的东京奥运会上已牛刀小试：东京奥运会首次采用了云转播的形式。

2022年，北京冬奥会核心系统正式全面上云。

国际奥委会主席巴赫就表示：

云计算为奥运留下了全新的技术标准。

冬奥上云，为什么是现在？

梳理完了这条云计算与奥运交汇之路，奥运会在2022这个时间节点全面拥抱云计算的原因也就变得更加清晰。

主要可以划分为两个方面。

一方面来自奥运会自身。奥运会始终都是高精尖科技争相亮相的一扇窗口。而且这些技术登场并非只是想“大秀肌肉”，更大程度上是奥运会的迫切需求。

作为人类探索体能极限的运动盛会，奥运赛场上的细微之差往往意义非凡。如何更加准确地判定这些细节，并将其呈现在全球观众面前，是奥运会一以贯之追求的目标。

另一方面，奥运会也是高精尖科技最好的试炼场之一。

奥运会赛事的承办一直以高水准、高要求著称。这背后不仅是对于比赛本身各方面的严格把控，还包括赛事现场转播、奥运村运维、人员组织管理等方面的周密统筹，力求将失误、故障发生的可能性降至最低。

因此，能够在奥运会上亮相的技术，其自身发展往往已初具规模，并已具备承担重大情况的能力。

基于这两方面因素的推动，冬奥全面上云，也就成为了水到渠成之事。

先来看技术的成熟度。

自研核心云网络技术

今年，由奥林匹克广播服务公司OBS与阿里云合作开发的奥林匹克转播云 OBS Cloud，已经全量承担起奥运赛事转播的工作，让奥运转播不再仅仅依赖卫星传输。

在云上，直播信号无需再经过转播车、现场编辑设施、信号发射装置，而是直接通过云上部署的全球网络，传送至世界各地。

这个支撑云上转播的网络技术被中国程序员命名为“洛神”，取义洛河之神。在古代，河运是非常重要、非常快速的交通手段，河网非常重要，就好比今天的网络一样。

“洛神”是飞天的网络子系统，一方面通过网络虚拟化，对用户提供网络产品和服务。另一方面，作为底层技术系统，支撑了阿里云几乎所有产品，包括计算、存储、数据库等。

其核心能力可以分为三个方面：超大规模、超高性能和超强弹性。

• 超大规模：意味着云上转播的“管子够多”，阿里云网络拥有每个地域百万VPC、每VPC 30万实例的超大规模能力。

• 超高性能：保证了“管子够粗”，采用自研神龙MOC卡，并对VPC的基础组件进行软硬一体设计优化，大幅降低延迟。

• 超强弹性：通过NFV平台实现了复杂业务网元超高的灵活性和弹性。

弹性是云计算最核心的优势之一，可以根据实际需求来灵活扩展、缩小网路的计算能力。每年双11活动时突然暴增的访问量，就是通过这一技术来解决的。

这主要是通过基于计算节点的网络功能构建技术，来实现网络的超强弹性。

在冬奥会中，类似的情况也时有发生，比如观看开幕式时。

当大量观众涌进网络时，这和日常网络的峰谷访问是完全不同的情况，此时便需要快速调整带宽来承载海量的用户访问。

但是这个带宽在平时可能并不会被调用，在峰值过后它也会被快速归还到公共计算池中，避免高峰期过后的闲置浪费。

此外，还有一套名为网络智能服务的运营系统，它主要来保障云网络的服务是稳定、可靠的。

这是一个基于实时计算和离线计算的大数据分析体系，在规划网络时，可以提供参考数据，帮助工程师更高效地搭建网络；在运行中，它可以分析出整张网络中有哪些地方容易出现异常，并分析其中的原因。

比如说当网络出现抖动时，这个体系能够分析出现抖动的原因、带来的后果、如何解决等问题。

用巴赫和逍遥子的云见面来举例，阿里云网络不仅会提供一个大规模、高弹性的底层网络，还会用一条线路来进行备份，并且还会有一套监控系统来实时监测网络中可能出现的故障。

一旦检测到原线路存在故障，系统就能自动化切换到备用线路，以此来保障云上通话不会中断。

目前，阿里云网络系统已经能将网络切换、恢复的时间控制在秒级左右，可以让用户在观看时几乎感受不到卡顿。

智能存算分离的云存储

云上转播不仅是传输环节，还包括了编辑、制作、保存等功能，这就需要云存储的支持。

比如“奥运转播云”上提供的实时编辑平台，让工作人员不仅可以在云端访问本届冬奥会的全部视频，还能进行云上裁切和编辑。

这就涉及到数据的“冷热存储”。

需要实时编辑的内容，会存放在“热存储区”，读取时延低、带宽大，支持TB级别的高速缓存加速读写、降低延迟，能够支持几十路4K码率的编辑工作。

编辑工作结束后，视频将和奥运的历史影像一起，逐渐向更节能的温存储区、冷存储区流动。

比如，今年奥委会启动了“百年奥运”计划，将本届冬奥会及过去所有奥运会的资料影像，全部迁移存储至云上长期保存。

对于历史影像，阿里云使用了一种智能分层的方法来对文件自动分类，它可以按照数据被访问频率来将存储对象分为4个层次。

分别是标准类型、低频类型、归档类型和冷归档类型。

举个例子，热门选手、比赛的视频资料，将会自动被放置在标准类型存储，方便随时访问。长时间不会被访问的数据，则会被放在最低档的冷归档类型中。

值得一提的是，对于冷归档类型的数据，存储中的大部分成本来自于电力成本。

因此，阿里云自主设计了叠瓦式高密度磁盘机柜，配合智能上下电算法，可以让存储的性能和能耗更平衡，进一步降低成本。

也就是将数据存储到物理硬盘上，当一个硬盘存满后会下电；只有当需要读取相应数据时，系统才会重新激活所在硬盘。

目前，这一套存储技术的可靠性、可用性均已在上万TB量级、每天亿万次请求的实际业务中被反复验证。

此外，存储数据还要考虑数据安全方面的问题。

阿里云网络可以提供5种密钥管理模式，托管到云上和线下都支持。并且还支持另外的保护措施WORM（write once read many），支持写一次读多次，确保存储数据在被访问时不会被篡改。

而在技术的成熟之外，冬奥上云还与云计算规模的发展不无关系。

2020年，国内云计算整体市场规模达到了1781亿元，增速超过33%。其中公有云市场规模达到990.6亿元，同比增长43.7%；私有云市场规模为791.2亿元，同比增长22.6%。

据IDC《中国公有云服务市场（2021年第三季度）跟踪报告》显示，去年第三季度我国公有云服务整体市场规模已经达到了457.61亿元。

市场繁荣发展的另一面，还有国家层面的大力支持。

作为数字基建中的重要部分，“云计算”一词近年出现在国家政策中的次数越来越多。

在2020年出台的《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》中，便提到“将云计算作为强化国家战略科技力量前沿行业，是国家重点发展的战略性新兴产业之一”。

去年出台的《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》中，还要求加速传统数据中心与网络、云计算融合发展。

由此不难看出，此次冬奥上云并非是科技与奥运“巧合”下的碰撞，而是集合了天时地利人和多方面因素下产生的一种“必然”。

奥运基建迈入数字时代

经历了十余年的商用发展，云计算终于在今天走到了奥运会赛场之中。

而这样的技术变革，或许正像通信技术由3G发展到4G、5G，有了那么一丝润物细无声的味道。

站在一名普通观众的视角，云上奥运无疑带来了更为新奇、丰富的观赛体验。

基于云计算实现的AI、大数据应用，让子弹时间特效、多机位观赛、运动员历史比赛追踪等功能都呈现在了人们手中一块块小屏幕上，也让传统的单方面“接受型”观赛开始悄然发生变化。

而从赛事承办方角度出发，用数字基建来改变传统IT基础设施，不仅更加节省人力、时间、建造成本，让承办方更加关注赛事本身。

同时还为之后大型赛事的转播模式打开了一扇新的窗口——或许到了下一届奥运会，云转播便已经成为主流，就像如今线上购物一样稀疏平常地出现在大众的生活里。

更进一步来说，2008年北京夏季奥运会给这座城市留下的，是线下场馆、健身器械和运动精神的丰富。

时隔14年后，当奥运火炬再次来到同一座城市时，与之相伴的则是一场在虚拟世界里蓬勃发展的数字基建。

更加长远的影响，或许则会像2008年夏天那场盛会的遗产一样，在未来数字世界的持续发展中逐步显现。