整理 | 蘇宓
出品 | CSDN（ID：CSDNnews）
「足球反著買，別墅靠大海」，昨晚 2022 年卡達世界盃的一場小組賽上，最有看頭的阿根廷球隊出現驚天冷門，以 1:2 敗北沙烏地阿拉伯隊，為此，外部的無數球迷繼 2018 年世界盃之後再次無奈地發出這樣的自嘲。反觀，沙特舉國歡慶，甚至專門放了一天假來慶祝，令人好生羨慕。
然而，眾所周知，每四年一屆的世界盃不僅僅是一項含金量最高的體育賽事，也是一場暗藏玄機的技術賽事。
雖然技術不能解決所有問題，但是它卻是保證這場賽事公平公正的一把標尺。不過，在今年的賽事中，這把標尺也被人詬病了，尤其是幾次吹掉阿根廷進球的「半自動越位識別」。
接下來，我們將與大家一起揭曉本次世界盃用到哪些令人驚奇的技術吧！
足球的盡頭是「晶片」？
作為本次賽事的核心器材，其實早在今年 3 月，國際足聯便公布了 2022 年卡達世界盃的官方用球為「AI RIHLA」，翻譯過來叫做「旅程」。
而後，阿迪達斯也在官網透露，這款球由他們製造，採用了名為 SPEEDSHELL 的紋理聚氨酯球面材料，整個球面由 20 個 SPEEDSHELL 模塊通過熱黏合技術拼接而成。同時，20 片面板基於三角形狀和彎折設計，以此降低足球在空中運行的風阻係數。
當然，最為值得關注的是，這款球的內在。
阿迪達斯表示，AI Rihla 首次採用了 CTR-CORE 系統，其中在球的中心位置有一個晶片，它可以以每秒 500 次的速度追蹤每個球員的觸球。
同時，晶片還內置一個承載 500 Hz 的慣性測量單元（IMU）運動傳感器的懸掛系統，可以在比賽期間收集高精度的球運動數據並實時傳輸給 VAR（視頻助理裁判），讓 VAR 在 25 秒內做出判決。
這項技術是由阿迪達斯與國際足聯、最先進的傳感器網絡和邊緣計算領域的領導者 KINEXON 共同開發出來的。阿迪達斯表示，新技術是「完全隱形的」，球員感知不到這項技術，因此對他們也不會有任何影響。此外，傳感器由一個可充電電池供電，可通過感應充電。
簡單來看，基於這項新的技術製造的足球，可以提供精確的球數據，並實時傳遞給裁判。結合球員的位置數據並通過應用人工智慧技術，可為視頻助理裁判提供即時信息，幫助優化決策。
據悉，這款球將用於錦標賽的所有 64 場比賽中，而且這個比賽用球不會對外售賣。
這也讓不少網友發出感嘆：足球的盡頭原來是晶片，並不是花錢就能買得到的。
半自動越位識別技術 SAOT
今年世界盃中，首次正式應用了半自動越位識別技術 SAOT。所謂半自動越位識別技術，主要由上文介紹的球內傳感器、特製攝像機和人工智慧系統三個部分組成。
對於第一個模塊——球內傳感器，上文已經介紹過了，在此不再贅述。
第二個模塊之特製攝像機，在本次賽事中主要有 12 個專用光學攝像機，被安裝在體育館屋頂下，而且攝像機之間相互同步。
它們可以對場上的足球和每名球員進行追蹤，而追蹤球員四肢和球位置的數據點共計有 29 個，這些數據點被輸入人工智慧系統中，以每秒 50 次的頻率發送數據，能夠精準定位每名球員以及球的位置。
半自動越位識別技術 SAOT 的原理是，當國際足聯利用第三個模板之人工智慧系統捕捉到球員有越位時，系統會將這些信息合成並在幾秒內發送到視頻監控室。如果系統檢測到越位，VAR 團隊將會收到警告。
來源：國際足聯
然後，VAR 團隊再進行人工重新評估情況，看收到的警告是否準確，並將最終結果同步給主裁判，以此實現比賽的準確與公平性。
針對這一點，國際足聯預估，這種越位識別技術可以通過審查當前越位的視頻片段，將決策時間從平均 70 秒縮短到 20-25 秒，極大地省了 VAR 團隊的活。
不僅如此，半自動越位識別技術還會生成 3D 動畫，可以在中場休息的時候，面向現場看台上的觀眾以及線上觀看比賽的球迷展示，回顧當時球員的越位具體情況。
來源：國際足聯
在昨晚的阿根廷 vs 沙烏地阿拉伯比賽中，阿根廷打進的四個球，有三個就是因為越位被判無效，其中不乏有差之毫厘的越位距離。為此，也讓不少阿根廷球迷感到惋惜。
算法與人臉識別的應用
除了以上針對球員和足球的技術應用之外，卡達也在本次場館安保上下足了功夫。
據外媒報導，將會有 100 多名技術人員在位於卡達首都多哈的 Aspire 指揮和運營中心，這裡全天 24 小時有人值班，他們會仔細監控從安裝在八個用於賽事體育場內的 22000 個監控攝像頭獲得的圖像。
與此同時，據悉，最終的決賽以及其他 10 場比賽將在可容納 8 萬多人的盧賽爾體育場舉行，其中採用的面部識別技術可以直接放大場館中 8 萬個座位中的每一個。
「只需要單擊一下，我們就可以從一個體育館的畫面移動到另一個體育館。所有的一切都被集成在同一平台上，包括設施管理、安全等等」，來自 Aspire 指揮和運營中心主任 Hamad Ahmed al-Mohannadi 分享道。
根據卡達官方表示，這是世界盃首次使用「互聯體育場」的概念。AI 可以使技術人員預測人群的擁擠程度，因此他們可以通過與安全官員共享信息來快速應對過度擁擠的問題。
可攜式的球場
如果不是這次世界盃，可能很多人並不知曉卡達這個國家。當然如果不是為了世界盃，卡達也用不著建那麼多球場。
據悉，卡達為了這次世界盃已經花了 2200 億美元，超越了過往任一屆世界盃的開銷，也讓「中東土豪」幾個字登上了熱搜。
不過，有錢也不代表鋪張浪費，此次卡達所建立的足球場之一——974 體育場採用了獨樹一幟的技術，其結構的每個細節都可以拆卸，包括球場的草坪到每一排座位、廁所以及構成足球場的所有設備和用品，同時也可以運輸到另一個位置快速組裝起來。974 體育場也被認定為是世界盃歷史上第一個完全可拆卸的體育場。
其他技術
儘管卡達現在的天氣並不是炎炎夏日，不過其依然為賽事服務的場館帶來了先進的製冷技術。在對足球場的建築和設計進行優化後，設計團隊得出的結論是，無需對整個場地進行降溫，只需將場地和最高座位上方約 2m 的位置作為重點即可。
每個不同場地的冷卻系統設計都不同，以適應每個場地的設計和特點。不過，這項技術的共同點是利用太陽能。
當室外空氣被冷卻後，直接分布在看台觀眾席下方和球場旁邊的大型噴泉中。該系統使用絕緣和現場冷卻，以儘可能環保。卡達大學的 Saud Abdulaziz Abdul Ghani 博士表示：「據估計，這項技術的效率比現有技術高 40%。」
體育場只需要在比賽前兩小時進行降溫，與其他方式相比降低了能源消耗。此外，還有冷空氣回收系統，經過二次冷卻後排放到室外，從而減少熱空氣的吸收。
此外，本次還使用了音頻解說（ADC）服務，它可以讓弱視和盲人觀眾與其他球迷一起欣賞比賽。視障人士將通過儘可能逼真的聲音體驗現場的氣氛和發生的事情。專職負責這項服務的解說員也會對比賽進行進行點評，還關注肢體語言、面部表情、球場氛圍、色彩以及所有視障人士需要了解的信息。
猜測哪隊會取得最終的勝利？
當然，每年世界盃球迷最為關注的方向，必然是哪支隊伍會獲得最終的勝利。為此，來自英國艾倫圖靈研究所（Alan Turing Institute）開發了一種算法來預測哪支球隊最有可能贏得世界盃。
優化算法
根據該團隊介紹，其使用了一種名為 AIrsenal（https://www.turing.ac.uk/news/airsenal）的算法，該算法是他們在 2018 年開發的，用於玩 Fantasy Premier League（夢幻英超）。這又是基於 1997 年 Dixon & Coles 的模型（足球預測界的經典之作），該模型有球隊的攻擊力、防守力和主場優勢的參數，並使用貝葉斯統計學來計算特定比賽的最可能得分線。
他們修改了 AIrsenal 算法，使其更適合預測國際比賽結果。例如，國際球隊最常與來自同一大洲的球隊比賽（巴西自 2019 年以來沒有與任何歐洲球隊比賽），這可能導致在試圖預測不同大洲的球隊之間的結果時出現偏差。為了解決這個問題，該團隊為不同大洲的聯合會相對實力引入了模型參數。
基於 GitHub 數據集
為了更準確地預測 2022 年世界盃冠軍，該團隊用過去的數據訓練了模型。其採用的是 GitHub 用戶 martj42 彙編的一個包括自 1872 年以來的每場國際足球比賽的數據（https://github.com/martj42/international_results）。
為此，他們用了這個模型先預測了 2014、2018 年世界盃的結果，最終成功了。然後，該團隊將模型增加了世界盃比賽（降低洲際錦標賽、預選賽和友誼賽的權重）和最近進行的比賽的權重，實現對球隊最新表現的預估。
在將模型運行了運行了 100,000 次之後，該團隊發布了預估的結果：
巴西是大熱門，獲得冠軍的機率約為 25%。其次，比利時和阿根廷的得分也很高，分別排在第二和第三位。
目前該模型已開源：https://github.com/alan-turing-institute/WorldCupPrediction。
特別聲明：本預測結果不提供任何參考建議，只供源碼學習、貢獻與交流。
你認為哪個球隊會獲得最終的冠軍寶座呢？
參考連結：
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