??2022年11月20日，2022年卡塔爾世界杯（英語(yǔ)：FIFA World Cup Qatar 2022）在充滿阿拉伯風(fēng)情的開幕式中拉開了帷幕。

??相比以往世界杯，今年卡塔爾世界杯在賽場(chǎng)上加設(shè)的黑科技，讓我們?cè)谫悎?chǎng)上反復(fù)領(lǐng)略到了各種劇情“反轉(zhuǎn)”。不僅如此，各種新技術(shù)應(yīng)用開啟世界杯花樣玩法，可以說元宇宙已“全面滲透“本屆世界杯，現(xiàn)在一起來盤點(diǎn)一下本屆世界的一些“科技與狠活”。

??本文就盤點(diǎn)一下2022卡塔爾世界杯都有哪些黑科技吧。

一、CTR－CORE和IMU慣性傳感器

??在世界杯小組賽葡萄牙擊敗烏拉圭的比賽進(jìn)行到第54分鐘時(shí)，B費(fèi)傳中后C羅做出頭球動(dòng)作成功破門，C羅也在賽場(chǎng)上歡呼，慶祝自己打破了紀(jì)錄。不過，在賽場(chǎng)的大屏中卻顯示該進(jìn)球歸屬于布魯諾·費(fèi)爾南德斯。
??本屆世界杯上，每個(gè)比賽用球內(nèi)部的中央都有CTR－CORE，即在足球內(nèi)部植入一枚中央芯片，雖然類似的技術(shù)在籃球、網(wǎng)球等運(yùn)動(dòng)中已早有使用，不過這還是第一次被用在足球上。
??為了讓足球具有優(yōu)異的抗震性能，世界杯官方指定用球“Al Rihla”內(nèi)膽中新的懸掛系統(tǒng)使用了多個(gè)連接柱，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。同時(shí)，該懸掛系統(tǒng)還搭載了內(nèi)置的運(yùn)動(dòng)傳感器，使這項(xiàng)技術(shù)對(duì)球員來說不易察覺，也不會(huì)影響其任何運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。據(jù)稱，這款設(shè)備重14克，實(shí)際上是由兩個(gè)同時(shí)工作的獨(dú)立傳感器集成而成，其中之一就是超寬帶（UWB）傳感器，可以跟蹤和獲取足球精確的位置數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至后臺(tái)系統(tǒng)中。而在本次判斷C羅頭部是否觸碰到足球的過程中發(fā)揮作用的則是慣性測(cè)量單元（IMU）傳感器，用來探測(cè)足球細(xì)微運(yùn)動(dòng)。

??據(jù)稱，這也是世界杯官方比賽用球內(nèi)有史以來最精確的運(yùn)動(dòng)傳感器，通過使用UWB傳感器獲取位置數(shù)據(jù)、IMU傳感器獲得精細(xì)的三維運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，保證了足球關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集，使得在比賽的任何時(shí)刻，當(dāng)足球被踢、被頂、被扔，甚至輕擊時(shí)，傳感器都會(huì)以每秒500次的速度獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，再通過人工智能系統(tǒng)整合分析，準(zhǔn)確判斷足球落點(diǎn)與傳球點(diǎn)。

??如圖，在葡萄牙和烏拉圭的比賽中，阿迪達(dá)斯稱其通過IMU傳感器測(cè)量和所附的圖形中缺乏“心跳”，無法測(cè)量到球上所受到的外部力，這也明確顯示C羅在比賽中的首個(gè)進(jìn)球中并沒有真正接觸到球。
??IMU是慣性運(yùn)動(dòng)單元（InerTIal measurement unit）的縮寫，而慣性傳感器則是用來檢測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（或角速率）及加速度的裝置，可以將物理運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并通過電子電路進(jìn)行放大和處理。其原理是慣性定律，從超小型的MEMS傳感器到測(cè)量精度非常高的激光陀螺，無論尺寸是只有幾個(gè)毫米的MEMS傳感器，還是直徑幾近半米的光纖器件采用的都是這一原理。
??大多數(shù)時(shí)候，IMU傳感器是由四個(gè)基本傳感器組成，即加速度計(jì)、陀螺儀（角速度計(jì)）、磁力儀和光學(xué)傳感器，這四個(gè)獨(dú)立的模塊可以產(chǎn)生不同的信號(hào)，并通過接口將這些信息傳送給處理器。
??其中，加速度計(jì)用來檢測(cè)物體在載體坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立三軸的加速度信號(hào)，這對(duì)運(yùn)動(dòng)分析來說非常重要；陀螺儀可用來確定一個(gè)物體在三維空間內(nèi)的方向，主要測(cè)量繞三個(gè)軸的角速度，即俯仰（X軸）、滾轉(zhuǎn)（Y軸）和偏航（Z軸），組合連接在一起的多個(gè)傳感器則可以用來模擬整個(gè)身體的運(yùn)動(dòng)；磁力計(jì)有助于定向，可用于校準(zhǔn)并將數(shù)據(jù)定向到正確的位置，它不像其他兩個(gè)傳感器那么重要，但是它們添加了適合戶外運(yùn)動(dòng)的另一層數(shù)據(jù)。

而陀螺儀和加速度計(jì)，是IMU傳感器最核心的部分，也是影響慣性系統(tǒng)性能的主要因素。尤其是陀螺儀其漂移對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)的位置誤差增長(zhǎng)的影響是時(shí)間的三次方函數(shù)，而高精度的陀螺儀制造困難，成本高昂。通常情況下，IMU傳感器由三個(gè)方向的加速度計(jì)與各個(gè)方向陀螺儀組成，“3（加速度計(jì)）+3（陀螺儀）”的組合也是目前常見的6軸IMU傳感器結(jié)構(gòu)。例如，用戶在使用手機(jī)玩某些游戲時(shí)，通過左右或者前后傾斜手機(jī)，即可讓球類向著對(duì)應(yīng)的方向移動(dòng)，這就是手機(jī)內(nèi)置帶有三軸加速度計(jì)的IMU傳感器而產(chǎn)生的效果。

二、VAR視頻助力裁判和SAOT半自動(dòng)越位判罰

??在阿根廷隊(duì)1：2不敵沙特阿拉伯的比賽中，阿根廷隊(duì)僅罰進(jìn)一粒點(diǎn)球，其中有三粒進(jìn)球因?yàn)樵轿槐慌袩o效。此外，這場(chǎng)比賽共被判罰10次越位，也創(chuàng)下了自2018年世界杯應(yīng)用VAR（視頻助力裁判）技術(shù)以來單場(chǎng)越位次數(shù)新高。這場(chǎng)比賽之后，大部分球迷都開始了解到VAR（視頻助力裁判）技術(shù)，不少媒體也介紹了半自動(dòng)越位判罰技術(shù)（SAOT）的作用。

??系統(tǒng)通過球場(chǎng)頂部的12臺(tái)特制攝像機(jī)，運(yùn)用視頻動(dòng)作捕捉技術(shù)，定位29個(gè)和判罰相關(guān)的不同部位形成數(shù)據(jù)點(diǎn)，并以每秒50次的頻率發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)追蹤足球和球員的位置，自動(dòng)畫出虛擬越位線。

一旦檢測(cè)到越位，SAOT系統(tǒng)將自動(dòng)向視頻助理裁判發(fā)出警報(bào)、協(xié)助判罰。當(dāng)裁判完成判罰后，SAOT系統(tǒng)會(huì)在球場(chǎng)屏幕上播放3D動(dòng)畫圖像，以此來向觀眾展示裁判做出判罰決定的依據(jù)。

另外厄瓜多爾隊(duì)在比賽開始3分鐘打進(jìn)的球被判越位，也是在該技術(shù)的幫助下判罰的。

三、AI倒時(shí)差神器FlyKitt

??今年的世界杯不同于以往比賽的時(shí)間，而是在冬季進(jìn)行。運(yùn)動(dòng)員從世界各地趕往卡塔爾要倒時(shí)差，還要在短時(shí)間內(nèi)完成集訓(xùn)、盡快適應(yīng)新場(chǎng)地，在時(shí)間緊湊的情況下，還要全身心投入比賽和訓(xùn)練，對(duì)運(yùn)動(dòng)員來說是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

??現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究顯示，時(shí)差對(duì)球員身體的影響遠(yuǎn)不止于體內(nèi)生物鐘與外部時(shí)鐘產(chǎn)生沖突，影響睡眠、體溫、血壓和導(dǎo)致饑餓感紊亂，還在于長(zhǎng)途飛行和晝夜節(jié)律失常導(dǎo)致的肌體內(nèi)在炎癥反應(yīng)。而正是這種炎癥反應(yīng)，是球員身體無法短期內(nèi)適應(yīng)時(shí)差的根本原因。

??來自美國(guó)的公司Fount近期推出了一款針對(duì)倒時(shí)差的產(chǎn)品名為FlyKitt，目前該產(chǎn)品已被美國(guó)足球隊(duì)使用。這是一套由AI驅(qū)動(dòng)的解決方案，能通過個(gè)性化的飲食方案以及輔助工具，幫助用戶盡快適應(yīng)時(shí)差。

四、SPEEDSHELL鑄就史上飛行速度最快的世界杯用球

??本屆世界杯的官方比賽用球名為AL RIHLA，中文名為“旅程”，以卡塔爾文化、現(xiàn)代建筑、標(biāo)志性的帆船和國(guó)旗為靈感來源，由阿迪達(dá)斯設(shè)計(jì)打造。

它應(yīng)用了阿迪達(dá)斯的一項(xiàng)核心技術(shù)SPEEDSHELL，使用了一種名為 Speed Shell 的新型聚氨酯 (PU) 皮革材料，采用了20塊皮的設(shè)計(jì)，其表面紋理提高了足球飛行的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，使其成為世界杯歷史上空中飛行速度最快的用球，以支持高質(zhì)、高速的足球比賽。其珠光表面采用活力醒目的配色和設(shè)計(jì)圖案，帶來更強(qiáng)的視覺沖擊力?！癆L RIHLA”的設(shè)計(jì)還考慮了環(huán)保因素，它是世界杯歷史上第一款完全使用水性油墨和膠水制作的用球。

五、“第一屆空調(diào)世界杯”恒溫球場(chǎng)

??雖然正值冬季，但卡塔爾地處海灣地區(qū)，氣溫有可能達(dá)到30℃上下。但天氣太熱，也有人質(zhì)疑以卡塔爾的高溫，看臺(tái)上的觀眾都不一定會(huì)受得了，運(yùn)動(dòng)員能否發(fā)揮好還是個(gè)問題。
??對(duì)此，卡塔爾給露天球場(chǎng)裝上了空調(diào)。在本屆世界杯的8個(gè)體育場(chǎng)中，有7個(gè)采用了最先進(jìn)的冷卻技術(shù)，不僅能解暑，還能凈化空氣。

??系統(tǒng)主要利用太陽(yáng)能制冷，冷空氣通過管道循環(huán)至整個(gè)球場(chǎng)。其中觀眾席每個(gè)座位下都有獨(dú)立的空調(diào)通風(fēng)口，觀眾看球時(shí)會(huì)感覺很涼爽舒適。球場(chǎng)的制冷系統(tǒng)融合了隔熱材料與“定向降溫”技術(shù)，只在特定時(shí)間作用于特定區(qū)域，所以小伙伴們也不用擔(dān)心在露天球場(chǎng)吹空調(diào)會(huì)浪費(fèi)。

??唯一沒有采用該技術(shù)的是自然通風(fēng)的974體育場(chǎng)，畢竟它靠近海岸，所以不需要冷卻。974體育場(chǎng)70%的體量，正好采用974個(gè)集裝箱“拼裝”而成，也是全世界第一座可完全拆卸的足球場(chǎng)。

為確保集裝箱搭建的主體強(qiáng)度，球場(chǎng)鋼架結(jié)構(gòu)還使用了“高釩密閉索”制造技術(shù)，由中國(guó)的徐水巨力集團(tuán)負(fù)責(zé)施工。

值得一提的是，海灣球場(chǎng)上還有獨(dú)特的可伸縮屋頂設(shè)計(jì)，能顯著改善冷卻過程，使得空調(diào)系統(tǒng)所需的水和能源使用不會(huì)負(fù)擔(dān)過重。當(dāng)遇到惡劣天氣時(shí)，可伸縮屋頂還可以關(guān)閉，保證了球賽的順利進(jìn)行。

六、智能綁帶，比球員更懂自己

??在世界杯賽場(chǎng)上，還將出現(xiàn)一項(xiàng)新技術(shù)——以色列體育科技初創(chuàng)公司Playermaker的智能綁帶。每一只裝有Playermaker綁帶的球鞋都內(nèi)置一個(gè)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器，每秒對(duì)左右腳的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行1000次采樣。結(jié)合分析設(shè)備，教練和球員就可以了解他們?cè)趫?chǎng)上的表現(xiàn)，包括球鞋與地面的撞擊、腳部旋轉(zhuǎn)、控球、踢球速度、帶球時(shí)間、沖刺次數(shù)、覆蓋范圍、速度和動(dòng)作頻率等信息。

雖然，目前該產(chǎn)品還沒有出現(xiàn)在該屆世界杯的球場(chǎng)上，但是英超的曼城、富勒姆等全球160多個(gè)青訓(xùn)營(yíng)和俱樂部都在使用這項(xiàng)技術(shù)。相信該技術(shù)走進(jìn)世界杯，指日可待。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的科技改变世界，科技改变世界杯的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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