为3290人计算出的“密码排练手册”

　　揭秘如何通过计算机仿真技术让群众联欢3290名演员圆满完成“流光溢彩”表演、呈现“世界奇迹”，展现出科技报国的使命追求。
　　我所在的数字表演与仿真技术团队，在丁刚毅教授的带领下，多年来为历次国家盛典提供技术保障，也形成了数字表演新的学科方向。
　　在新中国70周年庆祝活动中，我们团队承担了群众游行、联欢活动、电视转播、观礼人员坐席安排和集结疏散等5项仿真任务，需完成几十个版本的仿真系统开发，为庆祝活动20万人“排兵布阵”，为国庆盛典装上“科技大脑”。
　　接到任务后，学校党委以最高标准在第一时间组织了专班，成为我们最强有力的后盾。短时间内，团队18名教师、65名硕博研究生、46名优秀本科技术志愿者全部到位，按照任务分成5个战斗小组，开始了为期8到10个月的国庆专项工作。 “建设数字表演专业，就是为了这一刻报效党和国家，我们必须得拿出真本事，打赢这场硬仗！”
　　我们小组的主要任务是为国庆联欢主题表演“流光溢彩”，规划演员的跑动路线、实现光屏内容的呈现。对我来说，就是用数学模型，规划好每一个表演画面中3290演员的站位，通过计算机编程，求解3290演员在表演中的运动路线，把张艺谋导演的创意意图不打折扣地呈现出来。每名演员拿着光影屏，间距只有5厘米，需要我们求解高密度人群的表演行为规划和调度问题，这在国际上都史无前例。最终，我们为每名演员计算出一本“密码手册”，在这本排练手册上，记录了每位演员在32分钟里，3129个节拍下的所有运行轨迹和表演动作，并且每本数据都不一样。而且任何一个人的数据变化和修改，都会影响到周围人的手册，也会影响到下一时刻的数据，所以一个也不能错。

　　万一数据出错了 3290本手册就白印了，我们不能让3290个演员在烈日酷暑下白学白练了。当我们意识到，每一个微小的错误都会乘以3290倍的时候，熬多少通宵都不觉得困！

　　4个篇章、每篇章8分钟表演，留给演员学习和排练的时间只有15天。每一批手册提交印刷厂后，我都有无数的担心：万一演员运动路线规划的不漂亮怎么办？万一路线有交叉碰坏了光影屏怎么办？万一数据出错了 3290本手册就白印了，还有，我们不能让3290个演员在烈日酷暑下白学白练了。当我们意识到，每一个微小的错误都会乘以3290倍的时候，熬多少通宵都不觉得困！
　　在工作中，每位同学都拿出了最严谨的科学态度来研究算法，“建模编程、仿真计算、可视化验证、效果评估、出数据导手册，核查检验”，一刻不能耽搁，一丝也不敢马虎。10月1日，在任务集结出发前的6小时，我见到了演员们交回的密码手册，一本手册有15公分厚，3290本，如同小山一样，有3.7吨重。
　　5支队伍，129人，277天，1150夜的通宵工作，我们完成了任务。

让大象变得像兔子一样灵敏

　　15式轻型坦克作为国产最新型陆军装甲突击力量的优秀代表，在解决边境问题等国防领域发挥了重要作用，得到了军方的高度评价，是第一款没有完全列装前就参与战斗值班的装备，成为我国在国际重大战略抗衡中的“国之利器”。
　　如果说对坦克动力，战场要求的是高歌猛进，那么阅兵场要求的则是精确控制。阅兵中，车速要控制在小数点后两位，才能保持良好的起步行进间距，实现整齐划一的队列。这样的要求对普通汽车来说都十分苛刻，更何况是自重几十吨的15式了。
　　面对挑战，在学校的统一部署下，一支由总师带队，科研骨干和青年师生参加的精干团队，迅速投入到保障任务中。由于装备新、人员新，15式在训练初期成绩不甚理想，为此，我们保障团队结合每名驾驶员的操作习惯，对每台装备都进行了“个性化”调校。骄阳下，一台车要在1公里的训练路上，来回行驶6趟，而我们就在闷热的车舱里反复调试参数。连续多日的辛苦，终于使车辆成绩达到了优秀，驾驶员兴奋地在步话机里，不断汇报着自己的成绩，开玩笑说：“我们让大象变得像兔子一样灵敏”。
　　在阅兵中发动机是最重要的动态部件，9台受阅坦克的发动机，有数万个零部件，“万万无一失”从来不是一句口号。就在阅兵训练最紧张的时候，同批次的一台备用装备突然出现故障，上级要求10天内必须查明原因，否则就停止训练。
　　这故障是批次质量问题，还是单件偶发故障，9台车辆还有没有其它潜在故障？8月底是装备集中整治的最后一次机会，9台车是换还是不换？一连串的问题扑面而来。
　　尽管不是故障责任单位，尽管只是一个小小元件失效，但团队仍然制订了详细的分析排查方案和应急处置措施，废寝忘食240个小时，北京、石家庄、太原三地协同作战。在现场处置会上，气氛异常严肃，专家们仔细听取了团队汇报。10天的细致工作、详细测试和科学分析，彻底打消了专家们的顾虑。在之后的多次彩排和高强度的训练中，15式表现出色，我们打赢了阅兵保障的关键一战！

隐形同轴校步伐

　　标兵排要保证在135秒内，以每分钟116步的频率、60厘米的步长走过157米的天安门核心区——这是精确到个位数的要求！
　　标兵排的训练真的是高强度、严要求。那时候，我每天听到最多的话就是——“其他人解散，标兵排留下”！每天早晚有加训，别人去吃饭，我们一遍遍地练习，下雨了别人可以解散，我们还要坚持、再坚持！然而，训练了好几天，我们还是走不整齐。因为3499人的方阵太大了，每一排整整有57个人，按照标准的间距站开之后足足有51米，我们总是会在“向右看”这个动作开始后不自觉地缩小间距向右密集，总是走着走着就蛇形前进七扭八歪，总是搞不懂该怎么调整才能达到比较好的效果。
　　队伍中一名同学为此专门去求教物理老师，而物理老师还真的有办法！老师教我们利用同轴等距的原理，方阵中取每排整数点位为基准点，基准点选步速、步幅标准的师生作为标兵，以标兵为轴，每列再设多个标兵，形成隐形同轴;方阵其他成员就近对标，左右前后保持相等距离，这样就能确保阵型稳定有序。比如我们在第一排的队伍中间安排了几个身高一米六几的女生，因为她们的步伐最符合标准步频，我们叫她们“七仙女”。
　　（资料提供 北京理工大学党委宣传部 韩姗衫）
　　责任编辑：方丹敏