科技创新对于足球的深度影响

中国体育用品业联合会时间：2022-08-05点击：

本期提要：

由技术增强的球员和训练

人工智能驱动的球探工作

算法赋能下的伤病预测

球员的健康监测

技术如何改善比赛

未来的高科技体育场体验

更加注重近距离亲身体验的球迷参与

足球技术创新中心的崛起

机器人足球

未来几十年，足球将会发生怎样的变化?

许多人害怕进入体育领域的技术进步，而实际上已经证明技术创新并没有那么具有“破坏性”。事实上，近年来，无论是对运动员还是对观众来说，技术极大地促进了体育运动发展。例如，门线技术，或测量、分析和帮助提高运动员表现的传感器技术。未来学家和趋势观察家Richard van Hooijdonk表示：“对于现在这代人来说，他们所做的每件事和经历都包含着某种科技元素。为了让体育运动对这一代人和后代人保持吸引力，我们别无选择，只能不断整合科技。”

他接着表示到：“而且更重要的是，在未来，我们可以预计运动员将配备越来越多的分析技术。想想球鞋和球衣中的微型传感器，甚至是纳米芯片植入物。当然，体育迷也将获得越来越多的科技增强型体育娱乐体验，以像第一人称视图一样丰富的信息获取。哪个足球迷不想体验足球运动员看到、感觉、听到甚至感觉到的东西，最重要的是，他踢球的速度有多快？”

谁知道呢，观看一场足球比赛也许有一天会成为一种完全互动的体验。说到裁判，近年来也发生了很多变化。例如，视频裁判可以使决策更加准确和可靠。此外，还有足球训练的未来--由传感器增强的足球球能告诉球员如何完善对球的控制，慢动作摄像机帮助提高球员的射门和其他动作。

由技术增强的球员和训练

足球的未来

技术在足球和其他运动中的应用越来越普遍，也越来越必要，并彻底改变了足球训练的方式。背心上的心率监测器和GPS跟踪器、先进的监测和摄像系统、用于跟踪官方比赛的应用程序以及无人机训练课程--所有这些以及各种其他技术都提供了丰富的信息，例如球员的肌肉疲劳或他在整个足球赛季的运动表现演变。

一旦收集和分析了所有这些信息，就有机会提高球员运动表现。例如，谷歌、阿迪达斯和EA的GMR（“gamer”）是一款智能鞋垫和应用程序系统，可以自动测量跑步距离、运球、传球和不同类型的射门数据，如正常射门和点球射门。德国男子国家足球队配备了智能的阿迪达斯球衣，可追踪跑动距离、速度和脉搏，以帮助优化训练计划和制定比赛策略。教练也可以利用这些信息来发现球员表现变化的不规则或模式，这可能预示着即将发生的受伤。

职业足球俱乐部利用包含全球球员数据集和视频片段的庞大数据库。这不仅有助于他们为自己的球员设计优化的训练，还可以洞察对手，并为他们招募新球员的决策提供信息。这些数据库中的信息可以由分析员和体育科学家进行分析和处理，但这也可以由人工智能来完成，事实上效率更高。例如，像IBM Watson这样的大数据平台可以识别即使是最有经验的教练也无法检测到的模式。

莱瑟黑德足球俱乐部是使用IBM Watson来规划训练课程的足球俱乐部之一。附加的NLP（自然语言处理）应用程序以问答格式提供数据。该球队利用这项技术确定了最佳的打法、阵型和球队弱点，同时通过拥有坚实的证据来支持以改进他们的比赛，从而增进与球员的关系。

虽然新冠肺炎疫情使训练变得复杂，在过去2年中甚至变得不可能，但菲尔迪亚斯运动协会已经找到了一种方法，可以在封闭期间继续训练--这得益于使用嵌入智能传感器技术的足球。足球运动员下载相应应用程序即可开始训练。智能足球挑战球员，让他们需要更流畅地使用脚的各个部位，并与来自世界各地的球员进行基于游戏的比赛。

确保足球运动员能够继续保持训练的其他方法是通过机器人。以RWTH亚琛大学、德国科隆体育大学和BEC GmbH的专家开发的RoboGym为例，这种多功能机器人举重装置帮助运动员提高成绩，缩短受伤后的恢复时间。RoboGym对关节温和，保持肌肉力量，防止受伤。RoboGym的数字孪生部分代表了运动员的骨骼模型，其中不仅结合了解剖学参数，还结合了功能和运动表现相关参数。基于这些指标，训练可以更加适合单个运动员。训练期间生成的数据将实时显示并保存到云中，每次新的训练课程都可以在每台RoboGym机器上访问存储的训练数据和系统设置。

人工智能驱动的球探工作

足球的未来

人工智能也越来越多地用于帮助识别年轻的足球天才。因为有这么多的钱在冒险，足球俱乐部不想留下任何机会，尤其是在球员招募方面。如今，人才甄选是一项高度复杂的业务，包括球探、分析师和以通过包含数据和视频片段的庞大数据库进行排序的先进国际网络。例如，AiSCOUT使任何人能够在训练和锻炼期间上传自己的视频，进行特定的身体和技术训练。AiSCOUT的人工智能能力会产生分数，专业球探可以深入了解这些球员的运动、技术、心理测量和认知能力。这为全世界有抱负的年轻球员提供了更好的被发现的机会。

AiSCOUT创始人兼首席执行官Darren Peries表示：“有些球员永远不会被球探发现，我们正在使用技术来接触这些球员。任何想使用这个平台的俱乐部都可以使用这个平台。精英俱乐部可能会发现未加工的钻石，低级别联赛俱乐部可以扩大其人才库，国家级别的足球联合会可以找到可能有资格在国际足球中为他们效力的球员。”

算法赋能下的伤病预测

足球的未来

对于任何教练来说，最重要的挑战是如何发现潜在的1%的边际表现增益。人工智能可以用来让球员保持最佳状态，或者预测他什么时候会受伤。事实上，这项技术正迅速成为比赛的关键组成部分。例如，Zone7人工智能计划输入来自医疗档案、健康评估和可穿戴设备的数据，以确定哪些球员可能有受伤的风险。全球已有50多家俱乐部使用Zone7 AI计划。该公司与欧洲足球j俱乐部、NCAA球队、MLS俱乐部、MLB俱乐部和国家奥林匹克队合作。然而，为了保护该计划可能提供的任何竞争优势，许多俱乐部倾向于匿名。

该系统为球员的每日风险水平提供绿色、黄色和红色指示灯，使教练能够决定是否降低特定球员训练课程的强度，以将受伤风险降至最低。乔迪·克鲁伊夫在担任教练和体育总监之前曾为巴塞罗那和曼联效力，他说：“该系统已经为俱乐部遭受的七次关键受伤中的五次发出了警告，这显然不是巧合。我不是这类技术的专家，但我亲眼看到了结果。“该系统已经记录和分析了大约100万次训练和受伤情况，随着更多运动员进入数据库，Zone7的软件将变得更加复杂。据Zone7网站称，该系统已达到95%的准确率，受伤人数减少了75%。

球员的健康监测

足球的未来

Van Hooijdonk说：“过去，运动员在运动期间的传统监控是通过复杂的栓系系统来完成的。由于传感器的微型化以及数据存储和传输系统的改进，这在过去十年中发生了重大变化，监控系统现在可以作为可穿戴设备和智能服装使用。”智能服装--如手套、袜子、泳衣、短裤、球衣、裤子和背心，通常由高级纺织品制成，带有交织电路、传感器和其他硬件。

智能服装通过蓝牙或Wi-Fi连接到智能手机应用程序或笔记本电脑。根据项目及其用途，智能衣服可以收集各种数据，例如跑步速度、肌肉活动、呼吸频率、心率、出汗和温度、步长、消耗的卡路里、海拔、距离跟踪、节奏、无氧阈值、健身和压力水平，以及许多其他指标。智能服装和可穿戴设备为在比赛和训练期间研究运动员提供了独特的机会，从而改进了安全协议并优化了运动表现。

在2019年的一次训练中，前皇家马德里守门员传奇人物卡西利亚斯心脏病发作，这促使他开始寻求更好地了解自己的健康状况。卡西利亚斯发现远程运动心脏病学技术可以帮助他和其他人获得这种理解。开创性的IDOVEN专注于远程运动心脏病学，旨在帮助预防运动员的心脏问题，如心肌梗死。该公司的技术基于人工智能，包括一个监测工具包，可以在训练和休息时持续跟踪运动员的心脏。

据心脏病学家兼IDOVEN首席执行官Manuel Marina Breysse博士称，人工智能可以自动诊断心律失常。将心电图分析交给给算法会在不到一秒钟内产生结果，这不仅可以挽救生命，还可以节省资金。该系统将人工智能与非侵入性分析技术相结合，可实现远程诊断和问题的早期检测，从而实现即时治疗。这项医疗创新已经过顶级精英运动员的测试，提供给世界各地的团队、俱乐部和联合会。

技术如何改善比赛

足球的未来

技术已经完全颠覆了足球的打法和体验。我们现在几乎知道了现场发生的一切，因为多个高清摄像机使我们能够从所有可以想象的角度看到每一个动作。比赛信息被转化为统计数据，从而显著增强比赛的观看。例如，我们可以看到一名球员在球场的哪一部分花费的时间最多，他传球了多少次，在哪里传球，传给了谁。技术使观众能够在一个全新的水平上体验足球。赛场上的新技术确保了比赛更加愉快，尤其是当它帮助做出正确的决定时，这反过来又减少了比赛中断和挫折感。

门线技术

在风险极高、利益关系巨大的现代比赛中，球门线技术（GLT）的引入是一个非常重要的发展。GLT确定球是否越过球门线。在几分之一秒内，该信息被传输到裁判佩戴的特殊手表，确保立即做出反应。GLT于2012年7月获得国际足球协会理事会（IFAB）的正式批准，目前在欧洲顶级国内联赛和重大国际比赛中使用。

CAIROS GLT智能球系统是一个有助于准确判定球是否越过球门线的系统，该系统由装有传感器的足球和球门柱下的电磁带组成。这项技术通过测量磁场来极其精确地跟踪球。然后，数据被发送到计算机，以确定球是否真的越过了线。然后，比赛官员会通过智能手表收到通知。

然后是鹰眼系统，一种在网球、板球和足球中使用的技术。该系统由体育场周围的七个高速摄像机组成，用于跟踪球的运动。通过三角测量，该系统能够识别球的位置，并知道球何时越过球门线，此时裁判会通过声音信号得到通知。虽然该系统在2013-2014赛季在英超联赛中推出，但由于该系统的高昂价格，德国两大顶级联赛中的大多数俱乐部决定反对该系统。

另一个用来确认球何时越过门线的系统是德国的GoalRef系统。在2012年世界杯期间首次使用，它使用了磁感应原理。当装有被动电子电路的球越过球门线时，球周围产生的磁场会发生变化。然后，一个加密的无线电信号被发送到裁判的特制手表上。GoalRef被国际足球协会理事会批准用于职业比赛。

机器助理裁判

近年来，越位判罚受到越来越多的审查，VAR似乎在英超联赛中引发了比它解决的问题更多的问题。VAR（视频助理裁判）是一名比赛官员，他使用视频片段来审查主裁判作出的决定。VAR在经常让球迷失望，比如足球运动员有时被判罚“体毛级”越位。

为了解决这些挑战，国际足联正在考虑一种新方法：使用机器人。其中入选的技术之一是瑞典Chyron-Hego公司开发的Tracab项目。该技术利用人工智能驱动的球跟踪，结合肢体跟踪和骨骼建模。该公司表示Tracab可以确定关键球传球的确切时刻，以及相关球员和他们的肢体相对于球门线的精确位置。而我们已经知道今年即将在卡塔尔举行的世界杯上将先部署该公司提供支持的半自动越位判罚技术。

未来的高科技体育场体验

足球的未来

由于疫情的推动，足球界加快考虑如何将足球场体验带入观众的家中。一种方法是在虚拟现实（VR）中播放比赛，一些NFL和NBA比赛已经这样做了。这可以保持球迷集体的归属感而不受地理限制。其他选项包括通过社交媒体进行直播，多个摄像头和音频选项，甚至在直播期间进行范特西游戏和体育博彩。巴黎圣日耳曼足球俱乐部的Mathieu Lacome说：“通过疫情我们开始明白，没有球迷，足球就一无是处。”

远程助威

对于足球运动员来说，在空荡荡的体育场里踢球也没有乐趣。雅马哈找到了这个挑战的解决方案。为了重现正常比赛的气氛，这家乐器制造商开发了“Remote Cheerer powered by SoundUD”应用程序，该应用程序连接到体育场周围的58个扬声器。该系统最初是为无法在体育场观看足球比赛的人开发的，例如住院儿童、残疾人和老年人以及其他支持者。例如，在日本J联赛的一场测试赛中，位于不同地区的观众可以使用他们的智能手机向体育场发送俱乐部的队歌、嘘声、欢呼和掌声。

球迷甚至可以将他们的音频发送到体育场的特定部分，以支持进球的足球运动员，这样看起来球迷们似乎真的出现在球门后面的看台上。“球迷的呐喊声是比赛气氛的一个基本要素。作为一名前职业足球运动员，我知道球迷对在场上球员的支持是多么大胆。我们渴望继续充分利用俱乐部的资源以协助这一体系的发展，”清水心跳足球俱乐部的高木俊培当时表示说。雅马哈在疫情封闭期间为比赛提供了其系统，在选定的比赛中为不同的足球俱乐部提供远程加油，从而在这个远程支持的时代提供观看运动的新方式。

数字人群管理和自动温度检查

世界各地的足球场再次爆满，但毫无疑问，我们仍有必要坚持社交距离和其他措施，如温度检查。英国足球冠军利物浦此前使用G2K集团开发的态势感知构建器（SAB）平台来帮助实现这一目标。G2K集团是一家拥有全球运营的德国科技公司。SAB是一个可扩展的物联网平台，它将所有相关系统的数据与人工智能和机器学习算法连接起来，实现了增强的体育场管理和优化的球迷体验。

该平台可以帮助早期检测打架、火灾或烟雾以及破坏行为等事件。通知可以在静态屏幕上可视化，也可以转发到移动设备。该平台还可以帮助实现自动口罩合规，执行温度检查，并提供数字人群管理。根据联盟合作伙伴微软的建议，SAB解决方案由德国多特蒙德以及西甲皇家社会的体育场进行了测试并成为了德甲实现将球迷带回足球场的计划的一部分。

体育场内无人机安全

全方位无人机检测、识别和缓解系统DroneFox可以帮助保护体育场免受无人机空域入侵。该系统由WhiteFox Defense Technologies开发，可以实时确定无人机的移动及其威胁级别。一旦无人机被确定为敌方，DroneFox可以介入并使它们安全着陆。WhiteFox首席执行官Luke Fox表示：“体育场只是DroneFox保护的众多场景之一。我们看到越来越多的体育场客户希望免受鲁莽和恶意的无人机攻击。随着商业无人机的普及，正确的反无人机基础设施对于支持与社会的安全融合至关重要。”

荷兰埃因霍温理工大学(TU/e)的Blue Jay学生团队则开发了另一种体育场安全无人机系统。这款无人机在飞利浦体育场及其周围的活动中协助警察、安全人员和消防队员。该无人机能够识别异常情况，并将其传递给应急服务部门，无人机也能将AED设备带到受害者身边。此外，无人机能够实现沟通，例如引导人们前往应急出口。

更加注重近距离亲身体验的球迷参与

足球的未来

谈到球迷参与度，近年来发生了很多变化，尤其是自疫情爆发以来。当谈到收入增长时，球迷是一个关键因素，俱乐部需要不断以新的和令人兴奋的方式吸引他们。脑海中浮现的一些激动人心的例子是虚拟现实和全息技术。

虚拟现实与全息图

虚拟现实可以让你坐在体育场里，旁边是你的朋友--他实际上位于世界的另一边--观看一场大型比赛并相互聊天。你所要做的就是戴上虚拟现实头设，便可以去任何你想去的地方。随着技术的进步，在虚拟现实中观看足球比赛变得更加普遍。全球疫情此前迫使数百万人在家观看比赛，使得这一进程大大加快。在不久的将来，使用虚拟现实甚至全息技术观看比赛将不再例外。

如今，大多数人的口袋里基本上都装着一台小型超级计算机，这为增强和扩大球迷体验创造了很多机会。下一步可能是全息再现，使足球运动员可以从数千公里外投射到球场上。“在不久的将来，你可以想象在北京的皇马球迷和在西班牙的球迷同时在他们的球场观看比赛。一切都是为了集体的体验，”Christopher Lee说到，他是Serie Architects公司的创始人，该公司以设计公共领域的独特建筑而闻名。

日本曾经在其申办2022年世界杯的过程中承诺将开发3D国际直播技术，使208个国家的400个体育场馆能够为3.6亿人提供实时的3D赛事直播。这些影像将被投影到巨大的屏幕上，由200个高清摄像机360度拍摄。比赛还将以全息影像的方式进行转播--前提是届时技术能够实现这一点。全息投影会产生一种幻觉，让足球运动员们真的出现在世界各地的球场上。

此外，球场草皮下的麦克风会记录声音，比如踢球的声音，让比赛体验更加真实。翻译耳机可以让来自不同国家的球迷互相交流。对于足球俱乐部和许多其他利益相关者来说，这类发展无疑会在未来带来有趣的机会，以优化球迷参与度，并产生额外的收入流。

增强现实运动球衣

2020年，英超球队南安普顿的官方球衣便进行了高科技升级。比如，球迷们用智能手机扫描这件增强了AR功能的球衣，就会看到中场球员沃德-普劳斯以3D的形式出现在家中。该球衣是为2021/22赛季设计的，以庆祝球队搬到现在的圣玛丽球场20周年。如今，AR增强的球衣、围巾等应用以变得相对普遍与成熟。

实时采访你最喜欢的足球明星

在2018年尤文图斯队与顶级球员的比赛中，前阿斯顿维拉队门将布拉德•古赞一直戴着麦克风和耳机。古赞在禁区内四处走动并开始讲话，这让观众感到困惑。但后来发现，他戴着麦克风，这使他能够与电视解说队实时聊天，并在进球或扑救后回答问题。

这是否可以进一步推广这一理念？让球员在比赛过程中回应粉丝在推特上提出的问题，最大化球迷粘性，进一步增加比赛的娱乐价值。在美国体育运动中，这并不是运动员唯一一次戴上麦克风。

第一人称视角的比赛

早在2019年对阵皇家马德里的全明星比赛中，裁判头上就戴着GoPro，为球迷提供了第一人称裁判视角。这使得观众能够真正地从球场上跟踪比赛，并亲眼目睹裁判如何与足球运动员互动。

同年，厄瓜多尔埃梅莱克俱乐部与秘鲁水晶体育俱乐部进行了一场友谊赛。当比赛还剩5分钟时，一名职业足球运动员被换成了一名胸前戴着GoPro的埃梅莱克球迷。这位球迷的梦想实现了--体验了5分钟的“职业球员”体验。这对于其他球迷的另一个好处是他们可以通过球员的视角来体验比赛。

当然，这项技术随着摄像头的不断升级以及网络连接技术的进步也变得更加具有想象空间，比如今年夏季赛中德国科隆球员胸口佩戴的贴身摄像机，全程记录了和AC米兰的比赛，为球迷带来了非常具有沉浸感的观赛体验。

足球技术创新中心的兴起

足球的未来

如今众多足球俱乐部，如巴萨、阿森纳等均设立了科创中心或计划。比如，瓦伦西亚足球俱乐部与非营利公司合作，参与建设了一个足球创新中心。俱乐部寻找在体育科学、医学、球迷参与和智能体育场等领域具有创新解决方案的各类初创公司，以参与到其足球创新中心计划。

选定的创业公司还将接受专家的培训和建议，并进入位于俱乐部梅斯塔利亚体育场的工作区。巴伦西亚创业公司总裁表示：“该计划将使创业公司有机会从职业体育俱乐部的工作环境中学习，在这种环境中，目前有很大的创新潜力。此外，它将有助于瓦伦西亚创业生态系统的国际定位。”

机器人足球

足球的未来

荷兰埃因霍温理工大学(TU/e)的一组研究人员开发了仿人足球机器人。每年，这些机器人都会参加机器人足球世界杯(RoboCup)，与来自其他大学、公司和研究机构的机器人比赛。在这个一年一度的全球赛事中，将评选出最佳自主足球机器人团队。自从15年前第一支机器人足球队诞生以来，TU/e足球机器人已经成为了固定的参与者，并为自己赢得了相当大的名声。事实上，TU/e机器人已经四次赢得机器人世界杯的冠军。每年的锦标赛结束后，参赛队伍都会分享他们的知识，让每个人都能继续创新。当然，这与人类足球教练形成了鲜明的对比，人类足球教练对自己的策略是高度保密的。

锥形足球机器人通过三轮移动，可以快速改变方向。他们有带球面镜的“头戴式摄像机”，可以环视四周，识别队友、对手、球和球场上的线条。为了在这些锦标赛中表现出色，足球机器必须能够理解规则，具备良好的运动技能，能够运球、互动和协作，掌握路径规划和定位，并最终用两条腿走路。为了确定策略，就像攻击编队一样，机器人利用人工智能相互通信。当机器人每秒移动大约4米时，他们必须立即做出决定，因为球场上的情况正在以闪电般的速度变化。

据TU/e技术联盟的团队负责人Ainse Kokkelmans说，“联盟中有几个团队都在开发不同类型的足球机器人。最终，这些技术应该结合起来，创造出比任何人类球员都更好的足球机器人。“参加机器人世界杯的最终目标是最终与人类选手比赛。这项备受期待的活动计划在2050年举行，因此各个团队仍然有相当多的时间来发展他们理想的机器人球队。更重要的是，在每一次年度活动之前开发的创新通常用于改进自动驾驶或服务、护理和救援机器人等领域。

足球在未来几十年将发生怎样的变化？

足球的未来

虽然本文中讨论的许多创新技术要么已经可用，要么正在开发中，我们也想更进一步地窥视足球的未来。预计到2050年及以后，技术进步将彻底改变这项非常受欢迎的运动，远远超出门线传感器和虚拟现实带来的震撼。我们会看到像‘活性皮肤’这样的创新出现，这种技术可以让电脑连接球员的神经系统。最初是为了跟踪和监控，后来它也可能用于神经刺激，以帮助足球运动员进一步提高他们的表现。

球迷们可以在任何地方观看足球比赛的微型3D再现，随心所欲地控制观看角度，甚至可以控制球场上的球员。毫无疑问，足球训练也将变得越来越先进，有了特殊的足球，它可以告诉你如何提高对球的控制、瞄准和力量。未来足球技术的进步将有助于推动这项备受喜爱的运动成为一项越来越高科技、更具吸引力的运动，让数百万球迷继续享受。

来源：THU体育科技评论

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