在近100年的歷史中，科技以前所未有的速度進(jìn)步，成為人類生活各領(lǐng)域的塑造者和背景色，世界杯當(dāng)然也不例外。從1930 年的烏拉圭，到 2022 年的卡塔爾。世界杯簡(jiǎn)直就是科技“進(jìn)化史”的一個(gè)縮影。

01

比賽用球進(jìn)化史：更圓、更輕、更科技

不斷滾動(dòng)的足球是綠茵場(chǎng)上的目光焦點(diǎn)，但很少有人會(huì)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(shuō)，還有一個(gè)很大的問(wèn)題是吸水。1872年，英國(guó)足球協(xié)會(huì)制定的足球標(biāo)準(zhǔn)中，提到重量時(shí)需要特地加上前提“比賽開始的時(shí)候”——因?yàn)樵诒荣愡^(guò)程中，皮球吸水后重量可能翻一番。

圖 ｜ 20世紀(jì)初的足球

吸水問(wèn)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(dá)斯。阿迪達(dá)斯在設(shè)計(jì)制作1982年的世界杯用球時(shí)采用了當(dāng)時(shí)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(jí)，1986年使用了聚氨酯合成材料，1998年使用了新型復(fù)合泡沫材料，到了2014年，工藝已經(jīng)變得極為復(fù)雜，用的復(fù)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(fù)原狀的表層纖維增強(qiáng)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(shí)間來(lái)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(yùn)動(dòng)軌跡、球員射門等比賽細(xì)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(jìn)一步升級(jí)迭代，實(shí)時(shí)收集高精度的足球運(yùn)動(dòng)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(jìn)行整合分析，一旦檢測(cè)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(zhǔn)確的決定。

圖 ｜ 卡塔爾世界杯比賽用球——“旅程”

02

從聽球到看球

世界杯直播是從第二屆開始的，當(dāng)時(shí)廣播正成為風(fēng)靡一時(shí)的新興媒體。二十年后，到了1954年瑞士世界杯的時(shí)候，人們正開始步入電視時(shí)代。這一年，人們第一次在黑白熒屏上看到了世界杯賽場(chǎng)上的場(chǎng)景。此前，電視臺(tái)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。

圖 ｜ 1982年央視首次直播世界杯

接下來(lái)的幾十年里，電視直播隨著科技發(fā)展不斷升級(jí)。2010年南非世界杯上，電視直播有了另一項(xiàng)突破：觀眾第一次看上了高清世界杯比賽，同時(shí)觀眾也是第一次可以在手機(jī)上觀看世界杯。這一年的世界杯，每場(chǎng)比賽動(dòng)用了29臺(tái)攝像機(jī)，其中還包括高速攝像機(jī)和直升機(jī)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(shè)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(jī)應(yīng)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(jìn)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(guó)對(duì)陣澳大利亞的比賽中，主裁判庫(kù)尼亞在視頻助理裁判的提醒下改判了點(diǎn)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。

圖 ｜ 2018年世界杯首次使用VAR技術(shù)曾引發(fā)巨大爭(zhēng)議

但此后VAR被使用過(guò)度，引發(fā)了外界的爭(zhēng)議，特別是2018年世界杯決賽，法國(guó)隊(duì)再次通過(guò)VAR獲得點(diǎn)球，也引起很多足球界人士對(duì)VAR制度的不滿。VAR沒問(wèn)題，使用VAR的人卻可能有問(wèn)題，這是當(dāng)時(shí)的普遍觀點(diǎn)。

2022世界杯最為重要的，也必然會(huì)被人們關(guān)注的，要屬AI裁判的加入。

7月2日國(guó)際足聯(lián)發(fā)文確認(rèn)，2022 年卡塔爾世界杯將采用新的半自動(dòng)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(lái)看，AI裁判是基于傳統(tǒng)的VAR（視頻助理裁判）升級(jí)的技術(shù)。

一方面，AI裁判通過(guò)安裝在體育場(chǎng)屋頂下方的 12 個(gè)專用跟蹤攝像頭，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，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(guò)在比賽用足球的內(nèi)部放置一個(gè)慣性測(cè)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(cè)踢球時(shí)間點(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)將會(huì)像視頻裁判提供自動(dòng)越位警報(bào)。在通知現(xiàn)場(chǎng)裁判之前，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。這一過(guò)程在幾秒鐘內(nèi)發(fā)生，意味著裁判可以更快、更準(zhǔn)確地做出越位判斷。

在視頻裁判和主裁判確認(rèn)判罰后，AI裁判系統(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)明球員身體在球場(chǎng)上的位置和判罰結(jié)果。這段3D動(dòng)畫將以最佳視角展示越位情況，然后在體育場(chǎng)的大屏幕和轉(zhuǎn)播信號(hào)中提供。

圖 ｜ 3D動(dòng)畫呈現(xiàn)最佳視角展示越位

這會(huì)兒，我又看到朋友圈有人在罵VAR了，哎。

04

“不起眼”的草坪黑科技

草坪成為足球比賽的場(chǎng)地，是20世紀(jì)60年代才有的，之前都是在土場(chǎng)地里舉行——晴天里踢球塵土飛揚(yáng)，而要趕上雨天，又成了泥塘游戲。草坪恰恰解決了這些問(wèn)題，加之足球運(yùn)動(dòng)越來(lái)越受追捧，有了很多以此為生的職業(yè)球員，以及規(guī)�；�的比賽，賽事變得更為激烈，球員間的身體對(duì)抗越來(lái)越多，草坪也因?yàn)閺椥院茫�能緩沖摔倒時(shí)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(jìn)入到了世界杯的舞臺(tái)。不過(guò)，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(dāng)然，這種人工草坪的造價(jià)也要高得多。

排水系統(tǒng)也是檢驗(yàn)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(chǎng)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(shí)是非常復(fù)雜的。

圖 ｜ 盧日尼基體育場(chǎng)草皮的結(jié)構(gòu)

草皮的建設(shè)需要設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)、澆灌系統(tǒng)，需要專業(yè)人才的管理和維護(hù)。草皮鋪設(shè)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(chǎng)變“菜地”了。

到了2022年卡塔爾世界杯，球場(chǎng)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(shí)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(xué)，用計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)比賽結(jié)果

預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)。

隨著科技的飛速發(fā)展，不少研究機(jī)構(gòu)開始用人工智能和大數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)世界杯的比賽結(jié)果。

2018年，麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種新型人工智能，用以預(yù)測(cè)世界杯走勢(shì)。

研究人員聲稱，他們應(yīng)用了一種名為random－forest的計(jì)算方法，通過(guò)結(jié)合機(jī)器自我學(xué)習(xí)和常規(guī)統(tǒng)計(jì)，其準(zhǔn)確率可能遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法。

值得一提的是，麻省理工并不是唯一一個(gè)“湊熱鬧”的研究機(jī)構(gòu)，高盛此前也使用了20萬(wàn)個(gè)統(tǒng)計(jì)模型，包括單個(gè)球員的數(shù)據(jù)，球隊(duì)的近期表現(xiàn)，再到100萬(wàn)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(jí)計(jì)算機(jī)模擬千次后統(tǒng)計(jì)推測(cè)法國(guó)最有可能衛(wèi)冕，概率高達(dá)17．93％，巴西和西班牙緊隨其后。

然而四個(gè)月后，超級(jí)計(jì)算機(jī)的想法變了。根據(jù)Opta Analyst的最新判斷，一支南美球隊(duì)將贏得本屆世界杯冠軍。Opta超級(jí)計(jì)算機(jī)目前最喜歡巴西，并且表示，如果法國(guó)隊(duì)的士氣和團(tuán)隊(duì)合作出現(xiàn)周期性下滑，那么南美巨人已經(jīng)準(zhǔn)備好奪冠。

圖 ｜ Opta超級(jí)計(jì)算機(jī)認(rèn)為巴西奪冠率達(dá)16．7％

今年11月9日，EA Sports對(duì)外發(fā)布卡塔爾世界杯預(yù)演結(jié)果，預(yù)測(cè)阿根廷進(jìn)階八強(qiáng)后，將以2－1擊敗丹麥，1－0擊敗橙衣軍團(tuán)，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(jiǎng)。

因曾成功預(yù)判南非、巴西、俄羅斯三屆世界杯冠軍球隊(duì)，EA的本次預(yù)測(cè)引發(fā)了大量討論。

預(yù)測(cè)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(shí)可能真的沒那么重要。

寫在最后：

原本以為一疫三年，和隨著年紀(jì)的增長(zhǎng)，對(duì)競(jìng)技運(yùn)動(dòng)和世界杯的熱情和關(guān)注已然變淡，可當(dāng)它真正到來(lái)時(shí)，朋友圈里還是刷起了屏。

當(dāng)所有媒體都在大肆宣傳卡塔爾的球場(chǎng)、施工、這個(gè)、那個(gè)……全都是中國(guó)制造時(shí)，我卻無(wú)比懷念20年前的那個(gè)夏天，那個(gè)中國(guó)隊(duì)唯一一次出線的世界杯賽場(chǎng)。

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END

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       原文標(biāo)題 : 世界杯“黑科技”進(jìn)化史