Quả bóng công nghệ sẽ thay đổi World Cup mãi mãi

Cảm biến bóng đặc biệt được phát triển và thử nghiệm trong 6 năm trước khi nhận được chứng nhận đầy đủ của FIFA. Việc FIFA áp dụng công nghệ này tại World Cup 2022, được gọi là chương trình “việt vị bán tự động” – một chương trình chủ yếu được vận hành bởi các tính năng Trí tuệ nhân tạo (AI), nhưng vẫn giữ yếu tố quan trọng là sự xác nhận của con người.

Trong mỗi quả bóng thi đấu là thiết bị được thiết kế bởi KINEXON, một công ty lớn trong thế giới theo dõi hiệu suất một số môn thể thao. Theo công ty, thiết bị nặng 14 gram và chứa 2 cảm biến riêng biệt hoạt động đồng thời:

Cảm biến siêu băng thông rộng (UWB): Một loại công nghệ vượt trội so với GPS hoặc Bluetooth cung cấp dữ liệu vị trí chính xác, ngoài ra có thể truyền dữ liệu theo thời gian thực liên tục theo dõi vị trí quả bóng.

Cảm biến đơn vị đo lường quán tính (IMU): Cảm biến dùng để phát hiện mọi chuyển động sắc thái một vật thể trong không gian.

Maximillian Schmidt, đồng sáng lập và giám đốc điều hành KINEXON, cho biết: “Mặc dù băng thông siêu rộng giúp có được vị trí của một vật thể, nhưng IMU mang lại chuyển động chi tiết trong không gian 3 chiều”. Vì vậy, bất cứ khi nào quả bóng được đá, đánh đầu, ném hoặc thậm chí là chạm vào, hệ thống sẽ chọn nó ở tốc độ 500 khung hình mỗi giây.

Dữ liệu được gửi theo thời gian thực từ cảm biến đến hệ thống định vị cục bộ (LPS), bao gồm thiết lập các ăng-ten mạng được lắp đặt xung quanh sân nhận và lưu trữ dữ liệu để sử dụng ngay lập tức.

Khi một quả bóng bay ra ngoài biên trong quá trình chơi và một quả bóng mới được ném hoặc đá vào để thay thế nó, hệ thống phụ trợ của KINEXON sẽ tự động chuyển sang đầu vào dữ liệu của quả bóng mới mà không cần sự can thiệp của con người. Thiết bị trong bóng của KINEXON được hỗ trợ bởi công nghệ treo do Adidas cung cấp, được thiết kế để đặt cảm biến ở điểm bên trong trung tâm của quả bóng và giữ an toàn cho nó tại một vị trí nhất quán.

Kết hợp với cảm biến bóng là camera quang học theo dõi từ Hawk-Eye, một hệ thống nổi tiếng trong quần vợt. 12 camera Hawk-Eye được thiết lập xung quanh sân vận động, theo dõi cả quả bóng và từng cầu thủ 50 lần mỗi giây. Tổng cộng 29 điểm riêng biệt của cơ thể cầu thủ đều được theo dõi - bao gồm cả tay chân.

Khi kết hợp với nhau, hai nguồn dữ liệu này cho phép đưa ra các quyết định việt vị không chỉ có độ chính xác cao mà còn nhanh hơn nhiều so với trước đây. Dữ liệu từ cả KINEXON và Hawk-Eye được chạy thông qua phần mềm AI được lập trình để tạo cảnh báo việt vị tự động cho quan chức trong phòng video của trận đấu.

Thay vì kết hợp thủ công qua các lượt chơi, một quá trình tốn thời gian, chương trình AI sẽ tự động tạo cảnh báo mà sau đó quan chức trận đấu video có thể xác nhận. Phần mềm này cũng tạo ra các kết xuất 3D của dữ liệu không gian, sẽ được phủ lên những chương trình phát sóng trên TV và màn hình trong sân vận động giúp người hâm mộ có cái nhìn trực tiếp về cách quyết định từng cuộc gọi được xem xét.

Độ chính xác đến mức nào?

Khái niệm đầu tiên cần hiểu ở đây là tốc độ làm mới, được đo bằng Hz và đề cập đến số lần mỗi giây mà một màn hình nhất định có thể vẽ một hình ảnh mới. Video 50Hz tiêu chuẩn, định dạng phổ biến được sử dụng cho màn hình HD ngày nay, tạo hình ảnh mới 50 lần mỗi giây (hoặc “tốc độ khung hình” là 50 khung hình mỗi giây).

Với hệ thống theo dõi bóng của KINEXON, dữ liệu đó đến ở tần số 500Hz, nghĩa là bất kỳ khoảng trống nào trong vị trí thực đều dài dưới hai phần nghìn giây - hoặc ngắn hơn 10 lần so với độ trễ 50Hz tiêu chuẩn. Ngoài ra, việc sử dụng đồng hồ chính PTP cho phép đồng bộ hóa giữa dữ liệu KINEXON và Hawk-Eye chính xác đến một phần triệu giây, đảm bảo hai nguồn cấp dữ liệu không bao giờ sai lệch với nhau.

Đối với cả cảm biến bóng KINEXON và thiết lập máy ảnh quang học của Hawk-Eye, một định dạng được gọi là “kiểm tra sự thật trên mặt đất” được yêu cầu bởi Chương trình Chất lượng của FIFA dành cho Hệ thống Kiểm tra Hiệu suất Điện tử (EPTS). Phương pháp này sử dụng tối thiểu 36 camera ghi lại chuyển động.

Camera vicon chất lượng cao, kết hợp với mọi điểm đánh dấu phản chiếu được thiết kế cho các camera này được đặt trên quả bóng và mọi cầu thủ để phát hiện cực kỳ chính xác. Khi người chơi và quả bóng di chuyển quanh sân thử nghiệm, cả hai camera Vicon này và thiết lập KINEXON/Hawk-Eye đều chạy đồng thời – và chuyên gia so sánh hai kết quả đầu ra để đánh giá độ chính xác của các hệ thống sau.

Thử nghiệm này được tăng cường bằng cách sử dụng một số công cụ khác, chẳng hạn như tia laser để phát hiện các sự kiện như người chơi chạy nước rút tốc độ cao. Một loại thử nghiệm khác cũng rất quan trọng ở đây, đặc biệt là đối với một trong những sự kiện thể thao được theo dõi nhiều nhất trên thế giới: Đảm bảo rằng việc bổ sung cảm biến bên trong quả bóng mà các cầu thủ đá bóng không thể nhận thấy. Adidas là tổ chức chính chịu trách nhiệm cho loại thử nghiệm này hai cách:

Kiểm tra cầu thủ mù: Với sự giúp đỡ của các câu lạc bộ ở những nơi như Tây Ban Nha, Đức và Anh, thử nghiệm mù rộng rãi đã được thực hiện để xem liệu người chơi có thể phân biệt được sự khác biệt giữa bóng “bình thường” và bóng được gắn thiết lập cảm biến/ hệ thống treo mà không biết đâu là bóng không.

Thử nghiệm bắn súng cơ học: Trong môi trường phòng thí nghiệm, các thiết bị bắn súng robot được lập trình để “đá” bóng ở các tốc độ, vòng quay và hướng khác nhau. Sau đó, các camera tốc độ cao đánh giá đường bay của quả bóng, đảm bảo sự hiện diện của cảm biến không tạo ra đường bay bất thường.

Thử nghiệm ở một số môi trường bóng đá chuyên nghiệp. Ngoài ra, FIFA cũng tiến hành một số thử nghiệm mù bổ sung của riêng mình.

Phần nổi của tảng băng công nghệ

Chẳng bao lâu nữa, sự kết hợp giữa theo dõi bóng và quang học này có thể là một công cụ quen thuộc đối với mọi người tham gia môn thể thao này. Các đội và người chơi có thể sử dụng dữ liệu kết quả để phân tích chiến thuật thế hệ tiếp theo; những chương trình phát sóng có thể sử dụng nó để trực quan hóa trò chơi và thu hút người xem mới. Người hâm mộ cuối cùng có thể có quyền truy cập vào một biển số liệu thống kê mới chưa từng có cho đến bây giờ. Trên thực tế, điều này đã bắt đầu xảy ra.

Trước đó, cảm biến bóng của KINEXON đã được sử dụngtrong Giải bóng đá Bồ Đào Nha, cùng với cảm biến trên áo thi đấu của cầu thủ để theo dõi chuyển động của họ. Hơn 300 số liệu khác nhau được thu thập trong nhiều danh mục - bao gồm dữ liệu kỹ thuật (tốc độ sút và chuyền, thời gian giữ bóng, hành động bóng khác biệt), dữ liệu hiệu suất (tốc độ rê bóng, tăng tốc và chạy nước rút) và dữ liệu chiến thuật (đối với cả đội và người chơi, các khái niệm chiến thuật như kiểm soát không gian, nhận/ mất bóng và phản công đều có thể được theo dõi).

Khi thiết lập theo dõi World Cup 2022 trở nên phổ biến hơn trong lĩnh vực bóng đá, giờ đây các cầu thủ và đội sẽ có vô số dữ liệu mới, đặc biệt là xung quanh trái bóng – nhịp tim thực sự của môn thể thao này. Chiến thuật, phân tích và thậm chí cả những cải tiến về hiệu suất và sức khỏe cực kỳ quan trọng đều có sẵn.

Khi công nghệ tiếp tục thay đổi cách chúng ta nhìn nhận thể thao, World Cup 2022 sẵn sàng đóng vai trò là một bước ngoặt. Khi bạn nhìn thấy pha gọi việt vị “bán tự động” đầu tiên đó, hãy nhớ những gì đã làm để đạt đến điểm này – và mơ mộng về những gì sẽ xảy ra trong tương lai gần.