AI辅助裁判、史上最快足球，盘点卡塔尔世界杯“黑科技”

电子工程专辑讯 11月21日，2022年卡塔尔世界杯揭开序幕。这一届的世界杯带来更多“科技感”，大到球场，小到足球，方方面面体现了体育与科技的融合。

在比赛第一天中，就诞生了世界杯历史上首个被VAR（视频助理裁判）吹掉的进球。当时，厄瓜多尔队以2∶0战胜东道主卡塔尔队，在比赛开场第3分钟，厄瓜多尔通过定位球进球，被VAR判进攻队员为越位。

回顾当时比赛情景，这次厄瓜多尔在进球中，门将已经上前拼抢，判罚的难点在于如何在混乱的环境下瞬间发现：厄瓜多尔队的费利克斯 · 托雷斯是否碰到足球，以及谁是卡塔尔队倒数第二名防守球员。

按照越位规则是，进攻球员的身位在传球瞬间不能超过倒数第二位防守球员（包括门将）。一般情况我们看见的是进攻球员的身位超过了最后方的防守球员（包括门将）。

根据半自动越位技术（semi-automated offside technology）证明，厄瓜多尔 11 号球员埃斯特拉达的右脚——越位了。

渲染 3D 画面截图，图 /Twitter

国际足联裁判员委员会主席表示，半自动越位技术使我们能够更快更准确地判断越位，我想强调另一件事是最终决定权永远属于比赛官员，视频助理裁判主要向主裁判汇报。

半自动越位技术：人工智能辅助裁判

先简单介绍下什么是VAR？ VAR 是一套帮助主裁判做出正确判罚的辅助系统，本质上是通过将比赛画面和虚拟画面相结合，实现全方位无死角还原比赛细节。也就是，VAR通过分析摄像头传回的相关录像画面，向比赛主裁判提供更多精确的判罚信息。

不过光靠VAR还不够，还需要半自动越位技术才能实现。

半自动越位技术有两部分组成，一是利用安装在球场上方的 12 颗专业跟踪摄像头，追踪球场上的足球，和每一名球员身上多达 29 个不同身体部位的光点来捕捉动作，以每秒可记录 50 次的频率传送数据，准确算出球员在场地内的精准位置。可谓是“上帝之眼”。

二是本届世界杯官方比赛用球“Al Rihla”（阿拉伯语），中文译名“旅程”。“旅程”内部安装了中心芯片系统“CTR-CORE”，其能够以500次/秒的速度记录足球运动相关数据。在CTR-CORE技术系统中，还内置一个500Hz传感器（IMU），在比赛期间收集高精度的足球运动数据，让设备检测到更准确的触球点。

一旦出现可能的越位，该技术会自动及时向VAR提供越位警报。国际足联预计，这项新技术判定越位的整个过程可能需要25秒。

芯片改变足球，物联网改变世界

“旅程”内置的传感器，可以精准的将足球运动数据和运动员实时位置传送给VAR，并给出判断。援引深圳集成电路产业协会秘书长赵滢表示，这个内置传感器所采用的技术是MEMS（微电子机械系统）。“基于MEMS技术可以做出各种加速度计、光学传感器、压力传感器、陀螺仪、湿度传感器、气体传感器”。

“旅程”也号称是世界杯史上飞行速度最快的足球，丹麦某足球用品频道主持人 杰迈克对此表示，我特别喜欢“旅程”的一点就是它动起来的感觉，更加稳定，与2020年欧洲杯的比赛用球性比感觉在可控性上有所提升，如果你用合适的力度踢一脚，这个球飞行速度会非常快。

图：Al Rihla内置球“芯”

从“旅程”的解剖图看见，“旅程”内胆中使用多个连接柱，将中央芯片系统“CTR-CORE”稳定在球体中心的囊壳中，从而保证了球的平衡性不受影响。

此外，“旅程”的整个球体表面由20个名为SPEEDSHELL的纹理聚氨酯球面材料模块组成，采用三角形状和弯折设计，降低了足球在空中运行的风阻系数。

现如今，在智能网联汽车采用的3D激光雷达为主的传感器，在运动时佩戴的骨传感器耳机，智能家居中通过传感器形成的手机APP一键操控的智能家居生态链。这随处可见的传感器背后，看到的是物联网的世界。

传感器被称为“数据之母”，是物联网、大数据、人工智能以及智能制造的新一代信息技术的接收“窗口”。

比如中央芯片系统“CTR-CORE”技术提供商之一的德国物联网企业KINEXON，KINEXON是一家以物联网开发突破性传感和软件解决方案商，在今年5月获得了1.3亿美元的A轮融资。据悉，KINEXON与国际足联和80%的NBA球队在球员和球的实时跟踪领域有合作。

在KINEXON物联网方案中所应用的“实时定位技术(RLPS)”，其基础就采用了UWB（无线超宽带技术）。UWB 可传输宽带信号 (500 MHz)，并利用飞行时间进行定位，因此更适合精准定位应用。UWB 脉冲只有 2 纳秒 (ns) 宽，因此不易受反射信号（多路径）干扰的影响。

苹果公司也在Air Tag中内置了UWB芯片，深圳也有多家企业如深圳市纽瑞芯科技有限公司、深圳乾坤物联科技有限公司、深圳华云时空技术有限公司等皆有布局UWB相关技术产品。

除了使用UWB技术对球进行定位，KINEXON还使用了GNSS（卫星导航系统）传感器对运动员进行定位。

援引一物联网技术专家表示，芯片是物联网时代作为信息技术的重要载体，是万物相连的根基，也是促使工业4.0能快速且规模化铺开的关键一步。未来还将有更多物联网技术依托芯片实现规模化生产和应用。

在深圳20+8”产业集群规划中，也在积极组建“深圳智能传感器产业联盟”，首批副理事单位包括6家企业、2所大学和1家投资机构和1家产业协会，分别是华为、瑞声科技、云天励飞、奥比中光、美思先端、速腾聚创；南方科技大学、深圳大学，以及深圳重大产业投资集团、深圳市智能传感行业协会。

科技助力卡塔尔世界杯的快乐体验

此外，本届世界杯针对残障人士还推出了一系列服务，“博诺克”（Bonocle）是全球首个盲文娱乐平台，平台配备采用 “Feelix Palm”技术的一款专为视障人士设计的电子设备。Bonocle可为视障人士提供访问数字内容的所有辅助技术，它具有转码功能，让这些人士同样可以享受和体验世界杯。而Feelix Palm技术使用电脉冲，通过触觉手掌通信器向视障人士传递类似盲文的信息，但不会限制他们的身体运动或听力，帮助视障人士一起享受世界杯带来的快乐与激情。

卡塔尔世界杯也给8座球场中的7座安装了降温系统，卡塔尔属热带沙漠气候，即使在冬季举办比赛，其温度也不低。这个系统融合了隔热材料和定向降温技术，可以保持球员和观众的凉爽，维护草坪健康和消除拥挤的球场上的异味。

卡塔尔大学机械工程学教授 阿卜杜勒·加尼表示，“我们用3D打印机按一定比例打印了体育场，我们在大学投资建设了一个大风洞，研究了多哈过去30年的天气资料，研究了风如何与体育场相互作用，把冷空气吹向哪里能形成冷气泡，并保持住。” 

974球场是唯一不配降温系统的，该座球场由974个集装箱构成，另外974也是卡塔尔的国际区号。从外形上看，这座球场就像是由各种颜色的巨型乐高积木组成。由于974球场背靠大海，加上独特的顶棚和座椅排布设计，海风就成了这座球场的自然空调。