文|MetaPost
在近100年的歷史中，科技以前所未有的速度進步，成為人類生活各領(lǐng)域的塑造者和背景色，世界杯當然也不例外。從1930 年的烏拉圭，到 2022 年的卡塔爾。世界杯簡直就是科技“進化史”的一個縮影。
01 比賽用球進化史：更圓、更輕、更科技
不斷滾動的足球是綠茵場上的目光焦點，但很少有人會注意到小小的足球本身也很有故事。
世界杯早期的比賽用球都是用真皮制成，此前數(shù)百年一直如此。真皮足球外層是皮革，內(nèi)層是一圈橡膠，球很重不說，還有一個很大的問題是吸水。1872年，英國足球協(xié)會制定的足球標準中，提到重量時需要特地加上前提“比賽開始的時候”——因為在比賽過程中，皮球吸水后重量可能翻一番。
圖 | 20世紀初的足球
吸水問題的技術(shù)突破一直到1982年才解決。從1970年開始，世界杯的比賽用球有了固定的生產(chǎn)商：阿迪達斯。阿迪達斯在設計制作1982年的世界杯用球時采用了當時最新的防水密封接縫技術(shù)，顯著降低了吸水性。這是最后一款使用真皮制作的世界杯足球。
此后，足球材質(zhì)逐漸升級，1986年使用了聚氨酯合成材料，1998年使用了新型復合泡沫材料，到了2014年，工藝已經(jīng)變得極為復雜，用的復合材料有6層之多：聚氨酯皮面表層、防止水分蔓延的閉孔發(fā)泡塑料層、幫助足球迅速恢復原狀的表層纖維增強層、增加彈性的開孔發(fā)泡塑料層、承受最大壓力的第五層和充滿空氣的內(nèi)膽。
時間來到2018年俄羅斯世界杯，這屆世界杯比賽用球的科技含量已經(jīng)超出了足球本身，首次在足球里內(nèi)置了NFC芯片，可以記錄運動軌跡、球員射門等比賽細節(jié)。
而在2022年卡塔爾世界杯上，比賽用球延續(xù)了內(nèi)置芯片，并且進一步升級迭代，實時收集高精度的足球運動數(shù)據(jù)，以每秒500次的頻率發(fā)送數(shù)據(jù)，交由人工智能系統(tǒng)進行整合分析，一旦檢測到越位等犯規(guī)，數(shù)據(jù)將發(fā)送給視頻助理裁判（VAR），幫助主裁判作出合理、公正、準確的決定。
02 從聽球到看球
世界杯直播是從第二屆開始的，當時廣播正成為風靡一時的新興媒體。二十年后，到了1954年瑞士世界杯的時候，人們正開始步入電視時代。這一年，人們第一次在黑白熒屏上看到了世界杯賽場上的場景。此前，電視臺普遍并不看好足球比賽的收視率，正是1954年世界杯確立了體育賽事在大眾媒體中的地位。
接下來的幾十年里，電視直播隨著科技發(fā)展不斷升級。2010年南非世界杯上，電視直播有了另一項突破：觀眾第一次看上了高清世界杯比賽，同時觀眾也是第一次可以在手機上觀看世界杯。這一年的世界杯，每場比賽動用了29臺攝像機，其中還包括高速攝像機和直升機航拍。
2018年的俄羅斯世界杯BBC首次推出了4K直播和VR直播——球迷只要戴上VR設備，就可以觀看滿滿沉浸感的球賽了。
03 裁判的智能助手
從1996年，BP機應用于裁判工作起，協(xié)助裁判工作的高科技產(chǎn)品就不斷進入到大眾視野。
2018年6月16日，俄羅斯世界杯小組賽C組法國對陣澳大利亞的比賽中，主裁判庫尼亞在視頻助理裁判的提醒下改判了點球。這是VAR（視頻助理裁判）技術(shù)首次引入世界杯之后立的首功。
但此后VAR被使用過度，引發(fā)了外界的爭議，特別是2018年世界杯決賽，法國隊再次通過VAR獲得點球，也引起很多足球界人士對VAR制度的不滿。VAR沒問題，使用VAR的人卻可能有問題，這是當時的普遍觀點。
2022世界杯最為重要的，也必然會被人們關(guān)注的，要屬AI裁判的加入。
7月2日國際足聯(lián)發(fā)文確認，2022 年卡塔爾世界杯將采用新的半自動越位技術(shù)，為裁判提供更好的技術(shù)支持，幫助判罰越位。目前來看，AI裁判是基于傳統(tǒng)的VAR（視頻助理裁判）升級的技術(shù)。
一方面，AI裁判通過安裝在體育場屋頂下方的 12 個專用跟蹤攝像頭，來跟蹤足球和每個球員的多達 29 個數(shù)據(jù)點，以每秒 50 次的頻率計算他們在球場上的確切位置，從而用數(shù)據(jù)判斷這些球員身體的位置信息。
另一反面，AI裁判將通過在比賽用足球的內(nèi)部放置一個慣性測量單元 (IMU) 傳感器的方式，以每秒 500 次的頻率將足球數(shù)據(jù)發(fā)送到視頻操作室，從而可以非常精確地檢測踢球時間點。
通過結(jié)合肢體和足球的跟蹤數(shù)據(jù)并應用人工智能，新技術(shù)將會像視頻裁判提供自動越位警報。在通知現(xiàn)場裁判之前，視頻裁判會通過手動檢查踢球點和自動創(chuàng)建的越位線來驗證提議的決定。這一過程在幾秒鐘內(nèi)發(fā)生，意味著裁判可以更快、更準確地做出越位判斷。
在視頻裁判和主裁判確認判罰后，AI裁判系統(tǒng)將使用完全相同的位置數(shù)據(jù)點生成3D動畫，詳細說明球員身體在球場上的位置和判罰結(jié)果。這段3D動畫將以最佳視角展示越位情況，然后在體育場的大屏幕和轉(zhuǎn)播信號中提供。
04 “不起眼”的草坪科技
草坪成為足球比賽的場地，是20世紀60年代才有的，之前都是在土場地里舉行——晴天里踢球塵土飛揚，而要趕上雨天，又成了泥塘游戲。草坪恰恰解決了這些問題，加之足球運動越來越受追捧，有了很多以此為生的職業(yè)球員，以及規(guī)?；谋荣悾愂伦兊酶鼮榧ち?，球員間的身體對抗越來越多，草坪也因為彈性好，能緩沖摔倒時的沖擊，受到球員的歡迎。
從2010年南非世界杯開始，滿載黑科技的人工草坪首次進入到了世界杯的舞臺。不過，首次使用的人工草坪，質(zhì)地非常接近于天然草坪。據(jù)承建單位透露，使用人工草坪只含有3％的人工成分，用于草坪根部加固，草坪表面則和天然草坪一樣。當然，這種人工草坪的造價也要高得多。
排水系統(tǒng)也是檢驗草坪含金量的重要元素，拿2018年俄羅斯世界杯的盧日尼基體育場舉例，你看到的是一片“普通的”綠油油的小草，可地底下的結(jié)構(gòu)其實是非常復雜的。
圖 | 盧日尼基體育場草皮的結(jié)構(gòu)
草皮的建設需要設計排水系統(tǒng)、澆灌系統(tǒng)，需要專業(yè)人才的管理和維護。草皮鋪設一共有6層：上層坪床+7%泥煤+7%沸石、下層坪床、碎石沙礫、10毫米的碎骨料、土木織物和110毫米排污管。有這么厲害的排水系統(tǒng)，下雨天再也不怕球場變“菜地”了。
到了2022年卡塔爾世界杯，球場上采用了一種特別的草種，并利用海水淡化和雨水收集再利用技術(shù)，同時結(jié)合智能節(jié)水噴灌系統(tǒng)，比傳統(tǒng)草坪種植節(jié)省大約40%的淡水。此外，這些草坪下還有可以吸走多余水分的系統(tǒng)，防止真菌病害或其他草坪病害的發(fā)生。
05 科技玄學，用計算機預測比賽結(jié)果
預測世界杯冠軍和比賽結(jié)果，也是很多球迷喜聞樂見的話題，2010年，章魚保羅的橫空出世，讓世人驚嘆世界杯還能如此預測。
隨著科技的飛速發(fā)展，不少研究機構(gòu)開始用人工智能和大數(shù)據(jù)來預測世界杯的比賽結(jié)果。
2018年，麻省理工學院的研究人員開發(fā)了一種新型人工智能，用以預測世界杯走勢。
研究人員聲稱，他們應用了一種名為random-forest的計算方法，通過結(jié)合機器自我學習和常規(guī)統(tǒng)計，其準確率可能遠勝于傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法。
值得一提的是，麻省理工并不是唯一一個“湊熱鬧”的研究機構(gòu)，高盛此前也使用了20萬個統(tǒng)計模型，包括單個球員的數(shù)據(jù)，球隊的近期表現(xiàn)，再到100萬次的模擬比賽等數(shù)據(jù)，最終得出巴西將贏得俄羅斯世界杯冠軍的結(jié)論。今年6月，Opta Analyst由超級計算機模擬千次后統(tǒng)計推測法國最有可能衛(wèi)冕，概率高達17.93%，巴西和西班牙緊隨其后。
然而四個月后，超級計算機的想法變了。根據(jù)Opta Analyst的最新判斷，一支南美球隊將贏得本屆世界杯冠軍。Opta超級計算機目前最喜歡巴西，并且表示，如果法國隊的士氣和團隊合作出現(xiàn)周期性下滑，那么南美巨人已經(jīng)準備好奪冠。
圖 | Opta超級計算機認為巴西奪冠率達16.7%
今年11月9日，EA Sports對外發(fā)布卡塔爾世界杯預演結(jié)果，預測阿根廷進階八強后，將以2-1擊敗丹麥，1-0擊敗橙衣軍團，最終在決賽以1-0擊敗巴西奪得大力神杯，梅西斬獲賽事金靴獎。
因曾成功預判南非、巴西、俄羅斯三屆世界杯冠軍球隊，EA的本次預測引發(fā)了大量討論。
預測很有趣，但足球的巨大魅力之一就在于不確定性，因此更有趣的還是觀看比賽本身。畢竟，四年一次可以肆意啤酒龍蝦世界杯的日子，結(jié)果有時可能真的沒那么重要。