AI將走進(jìn)足球 為2024歐洲杯保駕護(hù)航

　　當(dāng)2024年歐洲杯于明日凌晨3點(diǎn)拉開大幕時(shí)，AI的“全視眼”將全程專注于這一賽事，即使是最狂熱的球迷，也不會(huì)如此地專注于每一場(chǎng)比賽。由于最新的視頻輔助裁判(VAR)技術(shù)，裁判將能夠跟蹤球和球員的任何輕微移動(dòng)。

　　所謂的VAR，指的是使用攝像頭、傳感器和AI來(lái)幫助裁判做出決定。但自2016年推出以來(lái)，VAR一直在球迷中引發(fā)熱議。

　　由于裁判應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的方式不一致，有時(shí)他們做出決定所需的時(shí)間也不一致，這引發(fā)了人們的不滿。上周，英超聯(lián)賽甚至就是否完全廢除VAR進(jìn)行了投票。最終，各俱樂(lè)部以19比1的投票結(jié)果支持保留VAR，但反對(duì)派強(qiáng)調(diào)了改進(jìn)的必要性。

　　升級(jí)后的半自動(dòng)版本VAR，融合了更先進(jìn)的AI和嵌入球中的實(shí)時(shí)位置跟蹤芯片，在2022年卡塔爾世界杯的一場(chǎng)重大全球賽事中首次使用，而2024年歐洲杯將采用最新的迭代版本。

　　對(duì)此，林奇堡弗吉尼亞大學(xué)(University of Lynchburg)的運(yùn)動(dòng)物理學(xué)家John Eric Goff接受了媒體采訪，對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，并對(duì)其未來(lái)應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

　　AI是如何觀看足球比賽的?

　　在球場(chǎng)上聽到AI，給人的感覺(jué)就是一些有感知的東西與人類一同工作。但這些算法和機(jī)器，能夠快速處理裁判無(wú)法訪問(wèn)的大量數(shù)據(jù)。在足球場(chǎng)上方，放置在整個(gè)體育場(chǎng)的屋頂下的10個(gè)攝像頭可以看到每個(gè)球員身體上的29個(gè)位置。因此，22名球員在球場(chǎng)上，共有超過(guò)600個(gè)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)。每秒50次，這些數(shù)據(jù)將被輸入計(jì)算機(jī)。所有這些不同的攝像頭基本上都可以實(shí)時(shí)告訴你：球員在球場(chǎng)上的位置，球在哪里，球的移動(dòng)速度，球員和他們的身體部位的移動(dòng)。

　　球本身能提供什么信息?

　　如果你切開球并向里面看，你會(huì)看到這個(gè)位于中心的小傳感器，通過(guò)導(dǎo)線連接到外殼上。這個(gè)小型慣性測(cè)量裝置會(huì)記錄球的位置及其運(yùn)動(dòng)。它以500赫茲的速度傳輸數(shù)據(jù)，比體育場(chǎng)使用的攝像頭快10倍。該數(shù)據(jù)可以與攝像機(jī)渲染相結(jié)合，以跟蹤球相對(duì)于球員身體的位置。球員踢球或用手接球后，當(dāng)球收到脈沖時(shí)，內(nèi)置的芯片可以確定準(zhǔn)確的接觸時(shí)間和接觸點(diǎn)。這對(duì)于決定進(jìn)球或手球的判罰至關(guān)重要。

　　上屆世界杯上有一個(gè)著名的案例，那就是克里斯蒂亞諾·羅納爾多(Cristiano Ronaldo)為葡萄牙隊(duì)“打進(jìn)”的一個(gè)球。看起來(lái)他在球門附近得到了一個(gè)頭球，但芯片顯示，球?qū)嶋H上并沒(méi)有接觸到他的頭部，所以進(jìn)球被判給了他的隊(duì)友。

　　所有這些數(shù)據(jù)對(duì)裁判有什么用處?

　　一個(gè)主要的應(yīng)用是檢測(cè)違反越位規(guī)則的情況(即半自動(dòng)越位)。AI可以將它為每個(gè)球員收集的29個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)以3D形式呈現(xiàn)。利用這些數(shù)據(jù)，再根據(jù)骨骼結(jié)構(gòu)的算法，它可以填滿球員這29分點(diǎn)之外的身體狀態(tài)，以精確展示足球與球員的位置狀況。這樣，就可以查看給定的身體部位所處的位置，以判斷是否越位。

　　對(duì)于決定進(jìn)球與否的球門線技術(shù)來(lái)說(shuō)，可能會(huì)出現(xiàn)球被守門員抱在懷里，攝像機(jī)看不到的情況。但如果你知道球的位置，球的3D狀態(tài)就可以在電腦上渲染出來(lái)，從而計(jì)算出它是否越過(guò)了線。

　　AI可以快速做出這些決定，這樣裁判就可以知道球員是否越位，或者這是進(jìn)球還是沒(méi)有進(jìn)球。相比之下，舊技術(shù)平均需要大約70秒才能返回計(jì)算機(jī)生成的越位判定。而現(xiàn)在預(yù)計(jì)不到半分鐘，所以裁判將能夠更快地做出這些判罰。

　　內(nèi)置芯片會(huì)影響球的空氣動(dòng)力學(xué)行為嗎?

　　不會(huì)的。它位于球的中心位置，而連接到外殼的導(dǎo)線也不會(huì)導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性的質(zhì)量不對(duì)稱。至于重量，比賽規(guī)則規(guī)定，比賽開始時(shí)球的重量在410-450克左右。而芯片本身的重量約為14克，可以忽略不計(jì)。另外，球在被放到球場(chǎng)上比賽之前，在速度超過(guò)90公里/小時(shí)的情況下，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了良好的踢球和壓力測(cè)試。

　　這項(xiàng)技術(shù)的誤差幅度是多少?

　　這涉及到一個(gè)覆蓋范圍的問(wèn)題：有足夠的攝像頭嗎?每臺(tái)相機(jī)的視野是否足夠?qū)挘�可以記錄下每一個(gè)動(dòng)作的點(diǎn)滴?即使是用來(lái)進(jìn)行渲染的算法也會(huì)有一些錯(cuò)誤;29個(gè)點(diǎn)并不是身體上的每一個(gè)點(diǎn)，所以會(huì)有一個(gè)與形成身體的3D渲染相關(guān)的錯(cuò)誤。但這些都是非常小的誤差，不到0.5厘米。

　　VAR如何改變裁判的角色?

　　對(duì)于這種‘半自動(dòng)’技術(shù)，重要的還是‘半’，最終還需要人類來(lái)決定。AI無(wú)法決定的一件事是：球員的意圖。如果球員的手碰到球，它就會(huì)告訴裁判球被碰到了，但它可能無(wú)法確定是否有意為之。因此也有一些時(shí)候，裁判可以查看重放，并確定球員是否存在惡意意圖，這將有助于確定黃牌或紅牌。當(dāng)然，這仍然是主觀的，球迷們總是會(huì)對(duì)此爭(zhēng)論不休。

　　裁判的未來(lái)會(huì)是什么樣子，會(huì)不會(huì)是全自動(dòng)化的?

　　我們離機(jī)器人裁判還差得遠(yuǎn)。犯規(guī)、黃牌或紅牌等事情，仍需要人類做出決定。至于未來(lái)，人們也聽到了一些有趣的想法，涉及虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)隱形眼鏡，裁判可以使用它來(lái)實(shí)時(shí)顯示AI提供的那些數(shù)據(jù)。計(jì)算能力越強(qiáng)，獲得的數(shù)據(jù)就越多，渲染的速度也就越快。