北京時(shí)間今日零時(shí)，2022年卡塔爾世界杯正式開(kāi)幕！揭幕戰(zhàn)上，厄瓜多爾隊(duì)以2:0的比分擊敗東道主卡塔爾隊(duì)，取得本屆世界杯的首場(chǎng)勝利。本場(chǎng)比賽后，世界杯東道主首戰(zhàn)不敗的紀(jì)錄就此作古，這一消息也引發(fā)足球圈里熱議。

　　值得注意的是，本次世界杯賽場(chǎng)內(nèi)外的科技也看點(diǎn)十足，其中許多技術(shù)都是世界杯歷史上首次使用。此次世界杯重大亮點(diǎn)之一就是比賽用球，這也是自世界杯足球賽舉辦以來(lái)，史上“最快速”的裝載芯片的智能足球！

　　內(nèi)置中央“芯片”

　　精準(zhǔn)記錄足球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)

　　資料顯示，2022年卡塔爾世界杯比賽用球命名為“旅程”（阿拉伯語(yǔ)：AL RIHLA）。為何稱其為“最快速”的足球，原因是它與往屆世界杯用球相比重量更輕，可以在空中保持更快的飛行速度。這樣的好處在于，一方面能夠讓足球飛得更快，守門員難以防守情況下，進(jìn)球率能夠得到提升，也可以大幅提高比賽的觀賞性。

　　“旅程”的球面由20個(gè)SPEEDSHELL模塊組成，同時(shí)采用了三角形狀和彎折設(shè)計(jì)，降低了足球在空中運(yùn)行的風(fēng)阻系數(shù)。除此之外，通過(guò)表面內(nèi)嵌式的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，“旅程”設(shè)計(jì)者大大提升了足球飛行的穩(wěn)定性。當(dāng)然這些都是涉及到材料學(xué)、力學(xué)方面的學(xué)識(shí)，在本文中我們更想跟大家聊一聊，“旅程”裝載了智能芯片所帶來(lái)的重要意義。

　　據(jù)悉，“旅程”應(yīng)用了創(chuàng)新技術(shù)系統(tǒng)——CTR－CORE，即在足球內(nèi)部植入一枚中央芯片，其能夠以500次／秒的速度記錄足球運(yùn)動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)。

　　類似的技術(shù)實(shí)際上在籃球、網(wǎng)球等運(yùn)動(dòng)中早有應(yīng)有，不過(guò)這還是第一次被用在足球上。據(jù)了解，CTR－CORE的技術(shù)原理類似陀螺儀的芯片，可以充分記錄足球的初始速度、運(yùn)行速度、運(yùn)動(dòng)角度等數(shù)據(jù)，尤其是在足球作為一項(xiàng)對(duì)抗極為激烈的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，如何讓芯片具備更好的穩(wěn)定性和記錄運(yùn)動(dòng)軌跡的精準(zhǔn)性，技術(shù)難度并不小。

　　查閱資料了解到，足球的重最約為396-453克，足球運(yùn)動(dòng)員踢球時(shí)，造成的球速約為60-120公里／小時(shí)，若按照80公里/小時(shí)的球速算，其撞擊力相當(dāng)于116公斤。如果是大力踢球，其撞擊力可達(dá)到200公斤。通過(guò)力量測(cè)定器測(cè)定，世界上一個(gè)杰出的運(yùn)動(dòng)員一腳有力的射門，力量可達(dá)到1200公斤。

　　在這種情況下，芯片如何固定在足球中呢？除了本身必須具備優(yōu)秀的抗震性能以外，通過(guò)在“旅程”內(nèi)膽中使用多個(gè)連接柱，設(shè)計(jì)者將芯片固定在球體中心的囊殼中，從而保證了球的平衡性不受影響。

　　筆者注意到，CTR－CORE中除了中央芯片以外，還有一個(gè)懸掛系統(tǒng)，上面搭載了慣性500Hz運(yùn)動(dòng)傳感器（IMU），可以將比賽期間收集到的高精度的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送到視頻助力裁判的畫面中，以幫助主裁判作出更合理的決定。

　　據(jù)了解，采用這種新技術(shù)可以非常精確地檢測(cè)踢球點(diǎn)，通過(guò)結(jié)合肢體和足球的跟蹤數(shù)據(jù)并應(yīng)用人工智能，新技術(shù)向視頻操作室內(nèi)的視頻裁判提供自動(dòng)“越位”警報(bào)。

　　當(dāng)然，這項(xiàng)新技術(shù)也不僅僅依靠足球中的芯片系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)，還需要搭配全場(chǎng)專用的跟蹤攝像頭，來(lái)跟蹤足球和每個(gè)球員的多達(dá)29個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，以每秒50次的頻率計(jì)算他們?cè)谇驁?chǎng)上的確切位置。收集的29個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)包括與越位判罰相關(guān)的所有肢體。

　　當(dāng)足球場(chǎng)上出現(xiàn)難以判罰的“越位”行為時(shí)，視頻裁判會(huì)通過(guò)手動(dòng)檢查踢球點(diǎn)和自動(dòng)創(chuàng)建的越位線來(lái)驗(yàn)證提議的決定。這個(gè)過(guò)程會(huì)在幾秒鐘內(nèi)發(fā)生，這意味著可以更快、更準(zhǔn)確地做出越位判斷。

　　在視頻裁判和現(xiàn)場(chǎng)裁判確認(rèn)后，系統(tǒng)將使用完全相同的位置數(shù)據(jù)點(diǎn)生成3D動(dòng)畫，詳細(xì)說(shuō)明球員四肢在球場(chǎng)上的位置。這段3D動(dòng)畫將始終以最佳視角展示越位情況，然后在體育場(chǎng)的大屏幕上播放，還將提供給轉(zhuǎn)播頻道，以最清晰的方式通知所有觀眾。

　　該足球的設(shè)計(jì)者之一阿迪達(dá)斯指出， 足球運(yùn)動(dòng)員基本難以察覺(jué)到這樣的足球跟普通足球有什么區(qū)別，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)“完全不可見(jiàn)”，CTR－CORE內(nèi)部也是由電池供電，甚至可以感應(yīng)充電。

　　除了芯片

　　球場(chǎng)上還有這些“黑科技”

　　實(shí)際上，在2018年俄羅斯世界杯上，就用上了嵌入式NFC芯片的植入，它能夠大幅提高裁判對(duì)球場(chǎng)信息的掌控，使裁判的誤判概率大大降低。NFC技術(shù)即近場(chǎng)通信（near field communication），該技術(shù)的設(shè)備可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這種技術(shù)在短距離數(shù)據(jù)傳輸上應(yīng)用十分廣泛，比如定位、藍(lán)牙、銀行卡閃付功能、電子票等。

　　除了芯片以外，視頻助理裁判技術(shù)（VAR）也是近些年足球賽場(chǎng)上的黑科技之一，這項(xiàng)技術(shù)將比賽畫面與虛擬畫面結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高清晰、多角度的即時(shí)性畫面?zhèn)鬏?，通過(guò)高科技還原比賽細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)判罰，從此告別綠茵場(chǎng)上的“上帝之手”。

　　比如本屆世界杯首次正式引進(jìn)半自動(dòng)越位識(shí)別技術(shù)（SAOT），在凌晨的揭幕戰(zhàn)中第3分鐘，厄瓜多爾隊(duì)進(jìn)球，便是經(jīng)過(guò)VAR確認(rèn)越位所以無(wú)效。甚至還有人提出在裁判頭部佩戴了動(dòng)態(tài)掃描儀，可以快速判斷出球員是否假摔等。

　　另外一項(xiàng)“黑科技”讓球場(chǎng)也能吹空調(diào)！要知道，卡塔爾是一個(gè)中東沙漠國(guó)家，緯度低，就算是冬天氣溫也很高，而這次卡塔爾為了讓球員有更好的競(jìng)技狀態(tài)，甚至斥重金將體育館建成了伸縮館，還裝上了空調(diào)，而且空調(diào)還能全自動(dòng)定向降溫。

　　據(jù)悉，降溫技術(shù)的設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于對(duì)汽車空調(diào)的研究。體育場(chǎng)的降溫就像機(jī)動(dòng)車的冷卻一樣，技術(shù)人員在降溫技術(shù)中使用了相同的工具和原理，但規(guī)模更加巨大。這項(xiàng)技術(shù)融合了隔熱材料與“定向降溫”技術(shù)——這意味著降溫會(huì)作用于人們真正出現(xiàn)的區(qū)域，使得體育場(chǎng)如同屏障一般，包含一個(gè)“冷泡泡”。

　　值得注意的是，這次世界杯賽事不僅注重“降溫”，同時(shí)也是頗有溫度的一次賽事，為了讓卡塔爾世界杯更具包容性和無(wú)障礙性，賽事組織者采用了Bonocle、Feelix Palm、感官觀賽室等體驗(yàn)感極佳的輔助技術(shù)。

　　比如Bonocle是世界上第一個(gè)盲文娛樂(lè)平臺(tái)，可以為視障人士提供了訪問(wèn)數(shù)字內(nèi)容的所有輔助技術(shù)，使他們也能像其他人一樣盡享賽事；Feelix Palm技術(shù)使用電脈沖，通過(guò)觸覺(jué)手掌通信器向視障者傳遞類似盲文的信息，但不會(huì)限制他們的身體運(yùn)動(dòng)或聽(tīng)力；還有感官觀賽室，可以為患有自閉癥或感官處理問(wèn)題的年輕人提供安全和平靜的空間，幫助他們?cè)谑孢m的環(huán)境中享受比賽樂(lè)趣。

　　本屆世界杯舉辦可謂是“壕”無(wú)人性，舉辦經(jīng)費(fèi)和參賽獎(jiǎng)金共創(chuàng)新高，據(jù)悉其籌備以來(lái)預(yù)計(jì)花費(fèi)了2200億美元，甚至達(dá)到了世界銀行披露的2021年卡塔爾1795.7億美元GDP的1.2倍。

　　當(dāng)然，無(wú)論世界杯的科技如何發(fā)展，其最終目的都是為了讓大家有更好的觀賽體驗(yàn)，也為了讓球員身處更加公平公正以及客觀流暢的賽場(chǎng)中，科技助力，享受競(jìng)技。

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