北京時間今日零時，2022年卡塔爾世界杯正式開幕！揭幕戰上，厄瓜多爾隊以2:0的比分擊敗東道主卡塔爾隊，取得本屆世界杯的首場勝利。本場比賽后，世界杯東道主首戰不敗的紀錄就此作古，這一消息也引發足球圈里熱議。值得注意的是，本次世界杯賽場內外的科技也看點十足，其中許多技術都是世界杯歷史上首次使用。此次世界杯重大亮點之一就是比賽用球，這也是自世界杯足球賽舉辦以來，史上“最快速”的裝載芯片的智能足球！

內置中央“芯片” 精準記錄足球運動數據

資料顯示，2022年卡塔爾世界杯比賽用球命名為“旅程”（阿拉伯語：AL RIHLA）。為何稱其為“最快速”的足球，原因是它與往屆世界杯用球相比重量更輕，可以在空中保持更快的飛行速度。這樣的好處在于，一方面能夠讓足球飛得更快，守門員難以防守情況下，進球率能夠得到提升，也可以大幅提高比賽的觀賞性?！奥贸獭钡那蛎嬗?0個SPEEDSHELL模塊組成，同時采用了三角形狀和彎折設計，降低了足球在空中運行的風阻系數。除此之外，通過表面內嵌式的設計細節，“旅程”設計者大大提升了足球飛行的穩定性。當然這些都是涉及到材料學、力學方面的學識，在本文中我們更想跟大家聊一聊，“旅程”裝載了智能芯片所帶來的重要意義。據悉，“旅程”應用了創新技術系統——CTR－CORE，即在足球內部植入一枚中央芯片，其能夠以500次／秒的速度記錄足球運動相關數據。

（資料源自央視新聞/硬核看板/卡塔爾世界杯官網）

類似的技術實際上在籃球、網球等運動中早有應有，不過這還是第一次被用在足球上。據了解，CTR－CORE的技術原理類似陀螺儀的芯片，可以充分記錄足球的初始速度、運行速度、運動角度等數據，尤其是在足球作為一項對抗極為激烈的運動項目，如何讓芯片具備更好的穩定性和記錄運動軌跡的精準性，技術難度并不小。

查閱資料了解到，足球的重最約為396-453克，足球運動員踢球時，造成的球速約為60-120公里／小時，若按照80公里/小時的球速算，其撞擊力相當于116公斤。如果是大力踢球，其撞擊力可達到200公斤。通過力量測定器測定，世界上一個杰出的運動員一腳有力的射門，力量可達到1200公斤。

在這種情況下，芯片如何固定在足球中呢？除了本身必須具備優秀的抗震性能以外，通過在“旅程”內膽中使用多個連接柱，設計者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。

筆者注意到，CTR－CORE中除了中央芯片以外，還有一個懸掛系統，上面搭載了慣性500Hz運動傳感器（IMU），可以將比賽期間收集到的高精度的運動數據發送到視頻助力裁判的畫面中，以幫助主裁判作出更合理的決定。

（資料源自央視新聞/硬核看板/卡塔爾世界杯官網）

據了解，采用這種新技術可以非常精確地檢測踢球點，通過結合肢體和足球的跟蹤數據并應用人工智能，新技術向視頻操作室內的視頻裁判提供自動“越位”警報。

當然，這項新技術也不僅僅依靠足球中的芯片系統就可以實現，還需要搭配全場專用的跟蹤攝像頭，來跟蹤足球和每個球員的多達29個數據點，以每秒50次的頻率計算他們在球場上的確切位置。收集的29個數據點包括與越位判罰相關的所有肢體。

當足球場上出現難以判罰的“越位”行為時，視頻裁判會通過手動檢查踢球點和自動創建的越位線來驗證提議的決定。這個過程會在幾秒鐘內發生，這意味著可以更快、更準確地做出越位判斷。

在視頻裁判和現場裁判確認后，系統將使用完全相同的位置數據點生成3D動畫，詳細說明球員四肢在球場上的位置。這段3D動畫將始終以最佳視角展示越位情況，然后在體育場的大屏幕上播放，還將提供給轉播頻道，以最清晰的方式通知所有觀眾。

該足球的設計者之一阿迪達斯指出， 足球運動員基本難以察覺到這樣的足球跟普通足球有什么區別，因為這項技術“完全不可見”，CTR－CORE內部也是由電池供電，甚至可以感應充電。

除了芯片 球場上還有這些“黑科技”

實際上，在2018年俄羅斯世界杯上，就用上了嵌入式NFC芯片的植入，它能夠大幅提高裁判對球場信息的掌控，使裁判的誤判概率大大降低。NFC技術即近場通信（near field communication），該技術的設備可以在彼此靠近的情況下進行數據交換。這種技術在短距離數據傳輸上應用十分廣泛，比如定位、藍牙、銀行卡閃付功能、電子票等。

除了芯片以外，視頻助理裁判技術（VAR）也是近些年足球賽場上的黑科技之一，這項技術將比賽畫面與虛擬畫面結合，實現高清晰、多角度的即時性畫面傳輸，通過高科技還原比賽細節，實現精準判罰，從此告別綠茵場上的“上帝之手”。

比如本屆世界杯首次正式引進半自動越位識別技術（SAOT），在凌晨的揭幕戰中第3分鐘，厄瓜多爾隊進球，便是經過VAR確認越位所以無效。甚至還有人提出在裁判頭部佩戴了動態掃描儀，可以快速判斷出球員是否假摔等。

另外一項“黑科技”讓球場也能吹空調！要知道，卡塔爾是一個中東沙漠國家，緯度低，就算是冬天氣溫也很高，而這次卡塔爾為了讓球員有更好的競技狀態，甚至斥重金將體育館建成了伸縮館，還裝上了空調，而且空調還能全自動定向降溫。

據悉，降溫技術的設計靈感來源于對汽車空調的研究。體育場的降溫就像機動車的冷卻一樣，技術人員在降溫技術中使用了相同的工具和原理，但規模更加巨大。這項技術融合了隔熱材料與“定向降溫”技術——這意味著降溫會作用于人們真正出現的區域，使得體育場如同屏障一般，包含一個“冷泡泡”。值得注意的是，這次世界杯賽事不僅注重“降溫”，同時也是頗有溫度的一次賽事，為了讓卡塔爾世界杯更具包容性和無障礙性，賽事組織者采用了Bonocle、Feelix Palm、感官觀賽室等體驗感極佳的輔助技術。比如Bonocle是世界上第一個盲文娛樂平臺，可以為視障人士提供了訪問數字內容的所有輔助技術，使他們也能像其他人一樣盡享賽事；Feelix Palm技術使用電脈沖，通過觸覺手掌通信器向視障者傳遞類似盲文的信息，但不會限制他們的身體運動或聽力；還有感官觀賽室，可以為患有自閉癥或感官處理問題的年輕人提供安全和平靜的空間，幫助他們在舒適的環境中享受比賽樂趣。本屆世界杯舉辦可謂是“壕”無人性，舉辦經費和參賽獎金共創新高，據悉其籌備以來預計花費了2200億美元，甚至達到了世界銀行披露的2021年卡塔爾1795.7億美元GDP的1.2倍。當然，無論世界杯的科技如何發展，其最終目的都是為了讓大家有更好的觀賽體驗，也為了讓球員身處更加公平公正以及客觀流暢的賽場中，科技助力，享受競技。

致真精密儀器的“硬科技”

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圖/文/排版：朱凱琳

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