让阿根廷队“告吹”的三个球背后，2022 年世界杯暗藏哪些技术玄机？ ...

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整理 | 苏宓
出品 | CSDN（ID：CSDNnews）
# T, ]2 @! o8 B1 g# H- x4 \4 O「足球反着买，别墅靠大海」，昨晚 2022 年卡塔尔世界杯的一场小组赛上，最有看头的阿根廷球队出现惊天冷门，以 1:2 败北沙特阿拉伯队，为此，外部的无数球迷继 2018 年世界杯之后再次无奈地发出这样的自嘲。反观，沙特举国欢庆，甚至专门放了一天假来庆祝，令人好生羡慕。
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; R: W! H. v- ~然而，众所周知，每四年一届的世界杯不仅仅是一项含金量最高的体育赛事，也是一场暗藏玄机的技术赛事。
虽然技术不能解决所有问题，但是它却是保证这场赛事公平公正的一把标尺。不过，在今年的赛事中，这把标尺也被人诟病了，尤其是几次吹掉阿根廷进球的「半自动越位识别」。
2 D. Y6 v2 U: O! R- x3 ]6 o; T接下来，我们将与大家一起揭晓本次世界杯用到哪些令人惊奇的技术吧！
5 i" V. ]0 R8 u- M6 |/ o/ l足球的尽头是 " 芯片 "？
作为本次赛事的核心器材，其实早在今年 3 月，国际足联便公布了 2022 年卡塔尔世界杯的官方用球为 "AI RIHLA"，翻译过来叫做 " 旅程 "。
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而后，阿迪达斯也在官网透露，这款球由他们制造，采用了名为 SPEEDSHELL 的纹理聚氨酯球面材料，整个球面由 20 个 SPEEDSHELL 模块通过热黏合技术拼接而成。同时，20 片面板基于三角形状和弯折设计，以此降低足球在空中运行的风阻系数。
当然，最为值得关注的是，这款球的内在。
6 C; A! k) S2 h, T阿迪达斯表示，AI Rihla 首次采用了 CTR-CORE 系统，其中在球的中心位置有一个芯片，它可以以每秒 500 次的速度追踪每个球员的触球。
同时，芯片还内置一个承载 500 Hz 的惯性测量单元（IMU）运动传感器的悬挂系统，可以在比赛期间收集高精度的球运动数据并实时传输给 VAR（视频助理裁判），让 VAR 在 25 秒内做出判决。
这项技术是由阿迪达斯与国际足联、最先进的传感器网络和边缘计算领域的领导者 KINEXON 共同开发出来的。阿迪达斯表示，新技术是「完全隐形的」，球员感知不到这项技术，因此对他们也不会有任何影响。此外，传感器由一个可充电电池供电，可通过感应充电。
4 g, v( P; j' ~% ^- Z8 `4 C, x- k0 X简单来看，基于这项新的技术制造的足球，可以提供精确的球数据，并实时传递给裁判。结合球员的位置数据并通过应用人工智能技术，可为视频助理裁判提供即时信息，帮助优化决策。
0 f% i! s' g  G  Y2 X9 f  s据悉，这款球将用于锦标赛的所有 64 场比赛中，而且这个比赛用球不会对外售卖。
1 r* u4 ^  w7 e. x& t: F这也让不少网友发出感叹：足球的尽头原来是芯片，并不是花钱就能买得到的。
半自动越位识别技术 SAOT
  i( F! ]: ]% E) e% e6 x6 F" a" W今年世界杯中，首次正式应用了半自动越位识别技术 SAOT。所谓半自动越位识别技术，主要由上文介绍的球内传感器、特制摄像机和人工智能系统三个部分组成。
对于第一个模块——球内传感器，上文已经介绍过了，在此不再赘述。
3 C; Z/ ~8 r9 m9 ~第二个模块之特制摄像机，在本次赛事中主要有 12 个专用光学摄像机，被安装在体育馆屋顶下，而且摄像机之间相互同步。
( q( U8 }; m; w! u# A它们可以对场上的足球和每名球员进行追踪，而追踪球员四肢和球位置的数据点共计有 29 个，这些数据点被输入人工智能系统中，以每秒 50 次的频率发送数据，能够精准定位每名球员以及球的位置。
) @; n) ?' m5 h! H: |" y半自动越位识别技术 SAOT 的原理是，当国际足联利用第三个模板之人工智能系统捕捉到球员有越位时，系统会将这些信息合成并在几秒内发送到视频监控室。如果系统检测到越位，VAR 团队将会收到警告。
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" j+ I9 t9 A$ G9 p来源：国际足联
( c( k3 |; o  r2 S8 h/ l然后，VAR 团队再进行人工重新评估情况，看收到的警告是否准确，并将最终结果同步给主裁判，以此实现比赛的准确与公平性。
针对这一点，国际足联预估，这种越位识别技术可以通过审查当前越位的视频片段，将决策时间从平均 70 秒缩短到 20-25 秒，极大地省了 VAR 团队的活。
不仅如此，半自动越位识别技术还会生成 3D 动画，可以在中场休息的时候，面向现场看台上的观众以及线上观看比赛的球迷展示，回顾当时球员的越位具体情况。
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在昨晚的阿根廷 vs 沙特阿拉伯比赛中，阿根廷打进的四个球，有三个就是因为越位被判无效，其中不乏有差之毫厘的越位距离。为此，也让不少阿根廷球迷感到惋惜。
算法与人脸识别的应用
除了以上针对球员和足球的技术应用之外，卡塔尔也在本次场馆安保上下足了功夫。
据外媒报道，将会有 100 多名技术人员在位于卡塔尔首都多哈的 Aspire 指挥和运营中心，这里全天 24 小时有人值班，他们会仔细监控从安装在八个用于赛事体育场内的 22000 个监控摄像头获得的图像。
与此同时，据悉，最终的决赛以及其他 10 场比赛将在可容纳 8 万多人的卢赛尔体育场举行，其中采用的面部识别技术可以直接放大场馆中 8 万个座位中的每一个。
  q; Z" ~4 A# h" O( a0 ^+ U" 只需要单击一下，我们就可以从一个体育馆的画面移动到另一个体育馆。所有的一切都被集成在同一平台上，包括设施管理、安全等等 "，来自 Aspire 指挥和运营中心主任 Hamad Ahmed al-Mohannadi 分享道。
根据卡塔尔官方表示，这是世界杯首次使用 "互联体育场" 的概念。AI 可以使技术人员预测人群的拥挤程度，因此他们可以通过与安全官员共享信息来快速应对过度拥挤的问题。
便携式的球场
+ n4 ?  @  j- U3 Q& X如果不是这次世界杯，可能很多人并不知晓卡塔尔这个国家。当然如果不是为了世界杯，卡塔尔也用不着建那么多球场。
* F) ]9 Y9 o  T据悉，卡塔尔为了这次世界杯已经花了 2200 亿美元，超越了过往任一届世界杯的开销，也让 " 中东土豪 " 几个字登上了热搜。
( b$ u6 d/ b& L9 L5 \* V不过，有钱也不代表铺张浪费，此次卡塔尔所建立的足球场之一—— 974 体育场采用了独树一帜的技术，其结构的每个细节都可以拆卸，包括球场的草坪到每一排座位、厕所以及构成足球场的所有设备和用品，同时也可以运输到另一个位置快速组装起来。974 体育场也被认定为是世界杯历史上第一个完全可拆卸的体育场。


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  R- }/ X: _& G. \/ ^) x, d其他技术
尽管卡塔尔现在的天气并不是炎炎夏日，不过其依然为赛事服务的场馆带来了先进的制冷技术。在对足球场的建筑和设计进行优化后，设计团队得出的结论是，无需对整个场地进行降温，只需将场地和最高座位上方约 2m 的位置作为重点即可。
每个不同场地的冷却系统设计都不同，以适应每个场地的设计和特点。不过，这项技术的共同点是利用太阳能。
当室外空气被冷却后，直接分布在看台观众席下方和球场旁边的大型喷泉中。该系统使用绝缘和现场冷却，以尽可能环保。卡塔尔大学的 Saud Abdulaziz Abdul Ghani 博士表示：" 据估计，这项技术的效率比现有技术高 40%。"
体育场只需要在比赛前两小时进行降温，与其他方式相比降低了能源消耗。此外，还有冷空气回收系统，经过二次冷却后排放到室外，从而减少热空气的吸收。
7 J8 Z9 t" b, C; l! ~& x此外，本次还使用了音频解说（ADC）服务，它可以让弱视和盲人观众与其他球迷一起欣赏比赛。视障人士将通过尽可能逼真的声音体验现场的气氛和发生的事情。专职负责这项服务的解说员也会对比赛进行进行点评，还关注肢体语言、面部表情、球场氛围、色彩以及所有视障人士需要了解的信息。
( L# k. r6 [: s2 R; S. q2 I) t& i猜测哪队会取得最终的胜利？
当然，每年世界杯球迷最为关注的方向，必然是哪支队伍会获得最终的胜利。为此，来自英国艾伦图灵研究所（Alan Turing Institute）开发了一种算法来预测哪支球队最有可能赢得世界杯。
+ I7 d: h# T3 F0 p/ U, y4 d6 ^8 y2 O优化算法
3 D% R3 u, V( g根据该团队介绍，其使用了一种名为 AIrsenal（https://www.turing.ac.uk/news/airsenal）的算法，该算法是他们在 2018 年开发的，用于玩 Fantasy Premier League（梦幻英超）。这又是基于 1997 年 Dixon & Coles 的模型（足球预测界的经典之作），该模型有球队的攻击力、防守力和主场优势的参数，并使用贝叶斯统计学来计算特定比赛的最可能得分线。
+ s, \+ p# m/ G# J他们修改了 AIrsenal 算法，使其更适合预测国际比赛结果。例如，国际球队最常与来自同一大洲的球队比赛（巴西自 2019 年以来没有与任何欧洲球队比赛），这可能导致在试图预测不同大洲的球队之间的结果时出现偏差。为了解决这个问题，该团队为不同大洲的联合会相对实力引入了模型参数。
基于 GitHub 数据集
为了更准确地预测 2022 年世界杯冠军，该团队用过去的数据训练了模型。其采用的是 GitHub 用户 martj42 汇编的一个包括自 1872 年以来的每场国际足球比赛的数据（https://github.com/martj42/international_results）。
4 R+ `: A  ?' f3 Q8 o* I为此，他们用了这个模型先预测了 2014、2018 年世界杯的结果，最终成功了。然后，该团队将模型增加了世界杯比赛（降低洲际锦标赛、预选赛和友谊赛的权重）和最近进行的比赛的权重，实现对球队最新表现的预估。
! @. v, m% ^4 }& Q2 A+ ]  N在将模型运行了运行了 100,000 次之后，该团队发布了预估的结果：
巴西是大热门，获得冠军的几率约为 25%。其次，比利时和阿根廷的得分也很高，分别排在第二和第三位。
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; b7 i3 b* H6 m* o# @目前该模型已开源：https://github.com/alan-turing-institute/WorldCupPrediction。
特别声明：本预测结果不提供任何参考建议，只供源码学习、贡献与交流。
8 u8 U* S2 D0 \( R你认为哪个球队会获得最终的冠军宝座呢？
5 A4 v0 L* C& }( t+ F5 X参考链接：
https://news.adidas.com/football/adidas-reveals-the-first-fifa-world-cup--official-match-ball-featuring-connected-ball-technology/s/cccb7187-a67c-4166-b57d-2b28f1d36fa0
https://www.fifa.com/technical/media-releases/semi-automated-offside-technology-to-be-used-at-fifa-world-cup-2022-tm
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