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高科技绘就旖旎风光

来源:科技日报时间:2010-10-08

  聚焦中国未来的城市发展,为城市化发展所带来的种种挑战提交一份“中国式的回答”。自上海世博会开幕以来,名为“东方之冠”的中国国家馆展览所展示的低碳理念和高科技内容成为全球瞩目焦点。自由立体显示技术、新的节能环保技术、室内种植的“绿色超级水稻”等展现了高科技不可抵挡的魅力。

  世博引领科技,科技改变生活。世博会期间,每天约有5万名中外观众步入中国国家馆感悟创新的力量。中国馆常务副馆长、上海世博局中国馆部部长钱之广说:“中国馆的展示蕴含着美好的中国梦,梦想之一就是一个国家如何不断创新,并将创新成果真正转化为造福人民的实际应用。”

  数字技术造就视觉盛宴

  在152天的展示中,长128米、高6.5米的多媒体长卷《清明上河图》成为中国馆最脍炙人口的内容。借助投影和三维动画技术,张择端当年描绘宋代繁华市井生活的传世名作“活”了起来,上千个画中人物栩栩如生,真实地表现了中华民族在城市建设发展史上独有的中华智慧、文明传承和历史积淀。

  国际展览局主席蓝峰、秘书长洛塞泰斯对活灵活现的《清明上河图》赞赏有加。美国国务卿希拉里·克林顿在“画”前流连忘返,并留言:“中国馆和整个世博园精彩纷呈!”

  除了“活”的《清明上河图》最震撼,你一定还对中国馆“低碳行动”和“东方足迹”两个区域内中的“水塘”和“森林”的美景印象深刻。在那里,荷叶摇曳,鱼儿追逐,森林、湿地、动物等逼真的影像让人身临其境。在这里,真实与虚幻衔接得天衣无缝,自然与艺术演绎得美轮美奂。“水塘”和“森林”这一视觉盛宴得益于上海大学通信学院3D视频系统课题组掌握的“自由立体显示技术”,又称裸眼3D技术,即可让观众不戴特制眼镜就能欣赏到良好的立体影像。

  工作人员介绍说,这里其实有4台103英寸3D自由立体电视机,2台一组分别藏于造型树之间,展示内容以立体影像显示湿地和森林美景,而由1台85英寸和2台46英寸3D自由视点电视系统“构筑”的“池塘”栩栩如生,立体电视机融于仿真湿地之中,展示内容模拟激流水体、静态水体和沼泽水体等湿地环境。

  这几套自由视点立体显示系统,曾在2009年上海工博会上完美展出。经过上海市科委和世博局多次反复论证和考察,在今年1月正式决定中国馆应用这个项目,而此时离世博会开幕只剩下3个多月。当时,策展方交到课题组手里的只有一些二维的视频素材,这就需要自主开发软件,将二维转成三维。

  时间紧,研发风险压力可想而知。在学校的大力支持下,课题组在张兆杨和安平两位教授的带领下,组织力量,日夜攻关。学校领导分两次送来了30多台高性能计算机,为项目进展提供了充足的计算设备;遇到设备和工程上的困难,其他老师也纷纷伸出援助之手给予有力帮助;特别是新型显示技术及应用集成教育部重点实验室千方百计克服困难,提供了试验场地,保障了试验进度。而最艰难的时期就是进入现场安装、调试和后期优化,课题组成员从晚上忙到凌晨是常有的事。最终,课题组终于提前完成任务,经世博局中国馆部验收全部合格。

  张兆杨介绍说,“水塘”和“森林”这么多立体场景,观众无须佩戴特制眼镜就能观赏,特别是“森林”电视,每台103英寸,是目前国内外最大的裸眼立体显示应用系统,可由人眼直接观看到具有纵深感远、突出感强的栩栩如生的三维立体影像,该技术达到国际一流、国内领先水平。

  安平表示,随着3D技术的不断推广和应用,3D立体影视已在全球范围内风起云涌。目前观众享受到的3D,只是有限条件下的折中产品。随着关键技术的不断成熟,在不远的将来,完美3D技术将走进我们千家万户。利用现有技术积累,裸眼3D电视不仅可以在中国馆应用,近期也有望走向广阔市场。

  超级水稻“种”进“希望大地”

  在寓意“东方之冠,天下粮仓”的中国国家馆49米层名为“希望大地”的9平方米展区里,你可以看到禾叶青青、谷穗已泛金黄的活体超级水稻,正呈现出一派生机勃发的景象,这不要说一般的游客连连称奇,就连水稻老行家们也觉得太不可思议。

  中国是水稻种植大国,也是水稻科技强国,稻谷连通古今,米饭连接城乡。中国馆的外形,就让人联想到中国古代常见的一种稻斗,以及中国悠久而辉煌的农耕历史。从这个角度来说,“种”进中国馆的活体水稻,将承担起不同寻常的使命,所以世博局确定在“希望大地”展区内用水稻作为展示元素。

  然而让水稻栽培在室内展示却是一个国际性难题,这是因为水稻在长期的进化过程中,适应了对高温、强光、高湿条件的依赖,而馆内的温、光、湿条件均难以满足水稻的正常生长需求。而且,上海世博会的开馆时间是5月1日,在开馆时展示水稻的抽穗状态,这与上海地区的正常水稻生产时期相比,提前了约4个月;再要让活体水稻保持6个月的金黄,更非易事。

  上海市农科院副院长顾晓君说,要让水稻在室内展示,并且把勃勃生机表现出来,事实上是一项系统工程,它涉及水稻展品的模块化培植、专用器皿使用、反季节和非传统栽培与管理技术以及无机械损伤的专用运输成套设施等。为此,科技部专门设立了“水稻养成与展示工艺研究”课题,由上海农科院主持,并组织了中国水稻所和中科院南京土壤研究所等单位进行共同攻关。

  中国国家馆世博水稻展示项目主持人、上海农科院研究员宋祥甫博士介绍说,他们于去年5月启动研究,今年1月开始播种,克服了重重困难:水稻生长,温度低于25摄氏度或高于30摄氏度都会停止,他们创造性地采用了水体加温和空气加温法,把温度严格控制在了26摄氏度至28摄氏度之间;为了将湿度保持在50%到70%,工作人员每隔半小时就要喷洒一次水;水稻生长抽穗需足够的光照,但今年3月上海的阴天罕见地达到了17天,科研人员就采用补光措施……终于,从每150粒种子中“选拔”出了一株水稻。

  水稻生长期提前了,可要让水稻“种”进展馆,又是一道难题。一般来说,1平方米水稻生长至少需要300公斤土壤,但中国馆不可能容纳得了这么多土壤。最后,科技人员发明了一种水土培植器,并找到了精确的施肥配方,成功将土壤所需量减少到了1/5。由于场馆中光照不够,水稻活力只能保持到1周左右,他们又想到了一批批轮换的办法。从1月11日起分多时段种植多种超级水稻新品种,现在这些“超级稻”将根据生长期分28批陆续进入中国馆。

  此次活体水稻展示,攻克多项科技难题,形成了一套独特的技术系统。活体水稻在完成展示任务同时,更给我们“留下了不少东西”,比如水稻种植中一些较为复杂的“边界”条件的把握,将更为精准;在水稻反季节种植的管理方法上,积累了更多的经验。这一整套的农作物室内展示工艺,通过总结和系统化,有望推动形成一种新型的“展示农业”。

  运行152天以来,展示“城市发展中的中华智慧”,在外部形式和内部展示方面,中国国家馆都实现了现代科技元素与中华传统智慧的融合、创新,成为真正的“东方之冠”。