AI驱动、高精度传感、鹰目光学逃踪……本届世界杯用球内含了几黑科技？

本届世界杯用球，其外在设想带来更优良的空气动力学性能，内部还安设了传感器，令越位判罚更精准无误。关于那一点，大可问问阿根廷球员，他们对此深有体味。

持久以来，足球科技界不断努力于将传感器与现有光学逃踪东西相连系，因为那会使VAR（视频助理裁判）和越位审查等判罚愈加准确和灵敏，让角逐停止得更顺畅。

现在，那对组合正式走进世界杯赛场，也势必成为一个公开的手艺测试案例。

2022年世界杯用球内置逃踪传感器，那是世界杯初创

阿根廷的毫厘越位逃不外半主动越位识别系统就像兴旺开展的体育科技世界的许多范畴一样，半主动越位识别系统既是起点，也是全新时代的起点。它也是履历了多年的研究和测试，才得以投进利用。安拆在球内的那个特殊的传感器在获得国际足联的全面认证之前，已经停止了6年的开发测试。世界杯能敏捷将新兴手艺推向公家视野，最末的利用范畴将远远超出角逐判罚那一用处。当然，大大都看寡关于新手艺一定存有诸多疑问——球和运发动逃踪手艺是若何开发的？

该手艺在本届世界杯上有哪些关键用处？

那项手艺是若何停止测试的？

球员、球队和球迷若何可以相信它的判罚成果的准确性和判罚标准是一致的？

还有或许是最重要的，那项手艺产生的大量数据将若何影响将来的球队战术阐发、球迷角逐赏识和球员手艺进步？

本文做者、体育记者本·道塞特（Ben Dowsett）摘访了多位体育科技界人士，就那项足球范畴迄今更大胆的试验觅觅谜底。那是一种什么手艺？基于什么原理？

2022年世界杯摘用的“半主动越位识别系统”，次要由AI驱动，但最末成果由人类确认。

世界杯用球中心处有传感器每个角逐用球内都安设一套设备，由德国公司KINEXON设想，那家公司是体育角逐逃踪手艺龙头企业。根据该公司的说法，那套设备重14克，由两个独立工做的传感器构成：◆ 超宽带（UWB）传感器。一种优于GPS或蓝牙的切确位置数据的手艺，并且能够实时传输数据，不竭跟踪球的位置。

◆ 惯性丈量单位（IMU）传感器。一种旨在检测物体在空间的细微运动的传感器。

KINEXON公司结合开创人兼总司理马克西米利安·施密特（Maximillian Schmidt）表达：“ UWB传感器能给出物体的位置信息，IMU则供给球三维的运动细节。”球只要被踢、被顶、被扔，以至只是被拍打，相关情状系统城市以每秒500帧的速度捕获到。数据从传感器实时发送到当地定位系统（LPS），该系统由一套收集天线构成，安拆在角逐场地四周，那些天线领受并存储数据，并能供立即利用。在比胜过程中，当一个球飞出界外，一个新球被抛进或踢出场内成为新角逐用球时，KINEXON的后端系统会主动切换到新球的数据输进，不需要人工干涉。KINEXON的球内安装由阿迪达斯供给的悬挂手艺撑持，该手艺将传感器置于球的中心点，并将其固定不动。球员29个部位被鹰眼系统实时捕获球内传感器与鹰目光学摄像机逃踪系统协做运行。鹰眼系统成名于网球场。12台鹰眼摄像机安拆在足球场四周，以每秒50次的频次逃踪球自己和每位球员, 对球员身体的29个点（包罗四肢）停止独立逃踪。当那两个数据源连系在一路时，就能够做出越位判决，不只高度准确，并且出成果的速度比过往快得多——那是国际足联在那个世界杯周期的一个次要优先事项。国际足联手艺立异部足球研究和原则主管尼古拉斯·埃文斯（Nicolas Evans）说道："我们在2018年世界杯后停止了例行述职，认为最需要改进的处所是缩短越位判决所需的时间。"那个目标达成了，办法是，来自KINEXON和鹰眼的数据输进给人工智能软件；软件运行之后，主动向视频裁判生成主动越位警报，由视频裁判确认，而不是手动回看视频，那太耗时了。该软件还能生成空间数据的3D衬着，叠加到电视转播和球场内的大展现屏上，让球迷间接看到每一个被审查的判罚是若何做出最初判决的。数据准确性若何？颠末了如何的测试？

我们天然能够提出如许一个问题："我怎么晓得那个数据能继续反映球员和球的实在位置？"那里要理解的第一个概念是刷新频次（更准确的术语是 "帧率"），单元为赫兹，指的是特定展现器每秒更新图像的次数，即每秒展现过的帧数。当前高清展现器常用的格局原则为50Hz，图像每秒更新50次，即每秒50帧。你将视频逐帧播放，就能看出，相邻帧之间略有区别，能感触感染到时间的略微流逝。关于50Hz的视频，相邻帧的时间间隔是20毫秒（关于60Hz的视频，相邻帧的时间间隔为16.66毫秒，以此类推）。KINEXON的球逃踪系统的数据以500Hz的速度传送，那意味着它给出的位置比实在位置滞后2毫秒——是原则的50Hz视频的滞后时间的非常之一。

此外，KINEXON和鹰眼数据之间用PTP主时钟来同步时间，切确到百万分之一秒，如许便能确保那两个信号永久不会紊乱。

为了确保该系统的每个构成部门都不出差错，国际足联在受控和天然情况下都做过了测试。KINEXON球传感器和鹰眼的光学摄像机组合要通过国际足联的"球场实在测试"。该测试要用到至少36台高量量的Vicon运动捕获相机，连系为那些摄像机设想的反射标识表记标帜，放置在球上和每个球员身上，停止超切确的检测。当球员和球在测试场上挪动时，那些Vicon摄像机和KINEXON-鹰眼安装组合同时运行，研究人员比力那两个系统的成果，以评估后者的准确性。那种测试还用到其他东西，让测试更严厉，例如用激光检测高速球员冲刺跑等情况。停止"球场实在测试"的36台Vicon运动捕获摄像机围成一圈，用来测试越位主动判别系统考虑到世界杯是世界上最受存眷的体育赛事之一，另一种测试也是至关重要的，即要确保球员觉得不到球内安设的传感器。不然，很随便想到，会呈现如许的情景：一个闻名的球员点球射失或有其他失误，他回咎于不适应世界杯用球的球感，那会引发全世界的争议。消弭那种担忧天然很重要。角逐用球消费商阿迪达斯负责那种测试，那种测试以两种体例停止。◆ 球员盲测。在西班牙、德国和英格兰等地俱乐部的搀扶帮助下，停止了普遍的盲测，看球员能否能辨认出通俗球和内置有传感器和悬挂安装的球之间的区别。

◆ 机械射手测试。在尝试室情况中，射门机器人以差别的速度、扭转和标的目的 "踢 "球。然后用高速摄像机评估球的飞翔，确保传感器的存在不会让球产生反常的飞翔途径。相关测试是在一些职业和非职业角逐情况中停止的，例如在卡塔尔举行的2021年国际足联阿拉伯杯和在阿布扎比举行的2021年国际足联世界俱乐部杯。此外，国际足联本身组织了几项本身的额外盲测。埃文斯说："与我们的协做伙伴阿迪达斯一路，停止了大规模的盲测，球员们无法察觉到内置有传感器的球和通俗球之间的差别。”类似手艺也已经在实在角逐中停止了多年的测试。2018年，在德国第四级别联赛中，拆有KINEXON的传感器早期版本的足球与球衣逃踪系同一起利用，并将实时数据嵌进到电视曲播中；本年早些时候，在德国粹院俱乐部（注：职业俱乐部的梯队）的角逐中利用了较新版本安装。同时，鹰眼摄像机设置已在本赛季初期的欧洲冠军联赛小组赛中利用，为世界杯做预备。当然，那些都不克不及包管满有把握。在科技范畴，不成预见的情状不成能完全肃清。设备总有发作毛病的风险。即便在可能的情状下，手艺自始至末完美工做，但假设某国的顶级球员踢坏了球的逃踪系统，或者声称系统不准确，那么说服疯狂的球迷，只能凭命运了。那些种种可能最末都是不成制止的。但相关公司相信，他们在各类目标上都已达标，能够将那种新手艺引进到世界上最重要的足球赛事中。埃文斯说："世界杯所用手艺很可能是同类手艺中有史以来更好的。"手艺的冰山一角

2022年世界杯上的越位主动判别系统只是触及了那类手艺的潜在才能的外表——它的利用潜力远远超出了裁判助手那一范畴。用不了多久，那种内置传感器的球和光学逃踪的组合可能成为每个参与那项运动的人都熟悉的东西，就像NBA的第二光谱逃踪或网球的鹰眼一样。球队和球员能够利用由此产生的数据停止下一代战术阐发，赛事转播顶用于可视化超卓排场和争议判罚，会吸引来更多看寡。球迷们将能接触到大量史无前例的新统计数据。事实上，那已经起头发作了。上个赛季的葡超起落级附加赛用球内置了传感器2022年5月，葡萄牙超等联赛起落级附加赛用了内置KINEXON传感器的足球，同时球员球衣上也有传感器，用于逃踪球员的动做。赛后给出了多个类别共300多种统计数据，包罗：手艺数据：射门和传球速度、控球时间、各类运球动做表示数据：运球速度、加速和冲刺跑——包罗有球和无球——加上运发动 "负荷 "的丈量战术数据：面向球队和球员两个方面，能够跟踪空间掌握、压迫、得球/失球和还击等战术概念那些数据的可能利用范畴几乎是无限的，特殊是在它有朝一日成为角逐的原则部门，其相关各方熟悉运用之后。施密特说道："我们能够实时利用那些信息来讲述新的故事，能够用它们来创建虚拟世界，加强并叠加到实在画面上，还能够洞察球员的表示。"起首，球迷们在那种先辈手艺的根底上有新的体例来享受角逐。转播画面会有诸多改进，会有更多的3D沉浸式图像，类似于2022年世界杯看寡将看到的越位效果图，能够有新的利用体例，以至看寡能够本身来掌握闪现的体例。我们还将看到数据加载到屏幕上，看寡能够设置转播要展现的实时信息和数字化的角逐画面。而在那之后的下一个海潮更让人浮想联翩。虚拟现实世界供给了诱人的潜力。想象一下，从姆巴佩、本泽马或你抉择的任何其他球员的视角来看看角逐（以至是整场角逐）。埃文斯和那个范畴的其别人也期看那些数据最末能进进视频游戏的世界，将现实和数字世界合成为一体。那还只是在球迷方面。在虚拟现实手艺的加持下，将来球迷也答应以代进为场上某个球员来看看角逐曲播跟着2022年世界杯的逃踪配备在足球方方面面变得越来越普及，球员和球队如今将拥有大量的新数据，特殊是围绕球——那项运动的实正灵魂的数据。战术造定、复盘阐发以至最重要方面——球员身体情况和场上表示的改进，都摊在桌面上。施密特说："越来越多的联赛如今正在根究，'我们若何用来自球的新洞见来加强现有的数据集？'因为它是角逐的核心。"科技不断在改动我们看看体育角逐的体例，2022年世界杯有看成为一个分水岭时刻。当你看到第一个 "半主动化"的越位判罚时，请记住走到那一步所付出的勤奋，并想象一下不久的未来会发作什么。材料来源：

The World Cup's New High-Tech Ball Will Change Soccer Forever

END