编者注

“人工智能从你出生的那天起就认识你了，读过你所有的电子邮件，听过你所有的电话，知道你最喜欢的电影……”尤瓦尔·赫拉里在《未来简史》一书中如此描述。人工智能比人类更了解自己的未来场景。

进入人工智能时代，人类的生活习惯和生产方式正在被重塑。 科幻与现实相互渗透，惊喜与担忧交织。 人与机器的未来是密切合作还是激烈战争？ 机器将在多大程度上扩展人类智能？

本篇我们关注一下世界杯中的黑科技——AI裁判。

12月19日凌晨1点57分，梅西圆梦，阿根廷夺得大力神杯。

这是历史上第二支在首场比赛失利后夺得世界杯冠军的球队。 在对阵沙特的比赛中，阿根廷队打进的三个进球均被智能裁判系统判为越位，沙特队“爆冷”赢得了比赛。 “毫米级越位”想必梅西和很多阿根廷将士都还记忆犹新。

这一切都来自于今年世界杯引入的黑科技——SAOT系统。 12个特殊摄像头，29个数据点，每秒50次的数据传输频率，可以还原比赛的每一个细节。 经典的“上帝之手”不会再重演，受委屈的遗憾也不会再发生。

事实上，利用AI辅助裁判不仅仅适用于足球领域。 在跳水、蹦床、艺术体操等多项运动项目中也有一定的研究和应用趋势。 体育赛事中的人工智能裁判会成为未来趋势吗？ 如何平衡赛事的节奏和公平性？ 科技与体育的碰撞将会擦出怎样的火花？ 世界杯已经落下帷幕，但人工智能裁判的探索仍在继续。

“毫米级越位”

回顾本届世界杯，令球迷难忘的不仅是绿茵场上的比赛，还有3D动画回放中那些令人心碎的场景。

揭幕战前3分钟，厄瓜多尔的进球被判定越位，创造了世界杯历史上“首个被SAOT系统吹掉的进球”； 小组赛首轮，沙特对阵阿根廷，阿根廷打进3球。 最终，所有进球均被智能裁判系统判为越位无效。 最终，沙特“爆冷”赢得了比赛； 在被称为“死亡之组”的E组淘汰赛中，日本队救出了一个看似出界的球。 被AI裁判判定有效后，不仅成功进球反超西班牙，还送“四星德国”回家……一系列戏剧性的逆转将AI裁判推向了聚光灯下。

不过，这并不是国际足联第一次使用自动化技术来帮助裁判做出决定。 2018年，VAR系统在俄罗斯世界杯上正式实施。 VAR主要依靠分布在球场上的多个专业摄像机，从多个摄像机、多个角度还原比赛细节。 视频裁判组对摄像头传回的相关视频片段进行分析，为裁判提供更准确的判罚信息。

本届世界杯正式首次引入半自动越位识别技术（SAOT）作为VAR系统的延伸。

据国际足联官网介绍，SAOT系统利用视频动作捕捉技术，通过体育场顶部的12个特殊摄像头定位与判罚相关的29个身体部位，形成数据点，并以每秒50次的频率发送数据。 实时追踪球和球员的位置，自动绘制虚拟越位线。

另一方面，官方用球“Al Rihla”（旅程）内置惯性测量单元（IMU）传感器，可以检测严重的越位事件。 传感器位于球的中心，以每秒500次的频率发送数据，然后由人工智能系统集成分析，准确确定传球点。

一旦检测到越位，SAOT系统将自动向视频操作室的视频助理裁判发出警报。 在通知现场裁判之前，视频助理裁判可以通过调整系统自动设定的开球点和越位线来验证报警的准确性。 。

经场上裁判确认后，系统将生成还原球员越位情况的3D动画，并在球场大屏幕上播放。 还将提供给直播合作伙伴，以最清晰的方式告知所有观众。

“在之前的试验中，与之前的VAR系统相比，做出决定所需的平均时间从70秒缩短到25秒。” 前国际足联国际裁判皮耶路易吉·科里纳表示，VAR可以将误差控制到厘米级，但SAOT系统可以将误差控制到毫米级。

数据收集和培训

人工智能裁判更快、更准确的越位判罚，与其背后长期的技术积累密不可分。

北京体育大学体育工程学院副教授崔一雄告诉21世纪经济报道记者，从20世纪90年代到2000年代初，许多足球科技公司致力于推动球场摄像系统的发展在职业比赛中使用多摄像机跟踪。 玩家。

当时系统能够获取的球员时空数据只是由时间和位置组成的二维信息，即某个球员何时何地在场上，但无法获取该球员的身体姿势和动作。 过去，这些运动数据往往需要运动员佩戴特定的传感器来收集。 随着计算机视觉技术的广泛研究和应用，三维动作捕捉逐渐成为现实。

“本届世界杯人工智能裁判技术的创新点在于计算机视觉与本地定位传感器的结合。” 崔义雄分析，为了实现快速、准确的动作捕捉，FIFA前期搭建SAOT系统必然会监控多场比赛、多个赛事。 针对每位玩家的三维人体特征进行了大量的数据采集和算法调试。

据悉，在本届世界杯之前，SAOT的技术设置和工作流程已经在包括2021年FIFA阿拉伯杯和2021年FIFA俱乐部世界杯在内的多次测试中成功尝试。 根据国际足联官网的信息，国际足联是所收集的动作捕捉和球跟踪数据的唯一所有者。

除了前期的数据采集之外，将计算机视觉融入足球场并用于辅助裁判，在工程实施上还需要协调和克服很多困难。 崔义雄指出，比如采集到的数据帧率不同，需要过滤、同步等，这依赖于强大的后端，即数据管家，将摄像系统和摄像头的数据整合起来。足球，最后实施点球。

同时，硬件上还需要进行一系列的改进，比如实现球路精确跟踪的芯片、让球与内置芯片更加兼容的悬挂系统等。

值得注意的是，尽管这一系统被认为是迄今为止最准确的越位判定系统，但国际足联仍然将最终的裁判权留给了球场上的人类裁判。 “这也是我们对智慧体育的理解，它为运动员、教练员、裁判员服务和协助，但体育的主角是体育人。” 崔义雄说道。

AI裁判会是未来趋势吗？

AI裁判屡屡抢镜，因此本届世界杯被贴上了“越位杯”的标签，“腿毛级越位”“头发级进球”等带有嘲讽意味的新术语也随之涌现。又一个。

“VAR毁了足球。” 体育评论员黄健翔的提问代表了一群球迷的心声。 他们认为，VAR的介入打破了足球比赛的流畅性，从而大大降低了比赛的乐趣。 基于数据的游戏抹杀了玩家的本质，“让游戏缺乏戏剧性”。 也有人质疑，只要能控制VAR，就能控制比赛。

但不可否认的是，将高科技引入到体育赛事的裁判过程中，可以帮助裁判更加准确地判定比赛结果。 经典的《上帝之手》虽然很难找到，但随之而来的可能也是受委屈的遗憾。 。

在崔义雄看来，运动员、裁判员和观众对于竞技体育中出现的新事物、新规则都有一个认知适应和接受的过程。 “我们需要慢慢了解这项技术如何帮助游戏的公平性。” ”

他举了一个例子。 过去，足球比赛中并没有规定球员补水的规定。 炎热天气下的玩家可能会出现休克或脱水的情况。 如今，暂停游戏让玩家补充水分也可能会破坏游戏的流畅性，但这已成为常见做法。 随着技术和竞争流程的优化，新技术带来的干扰将逐渐减少。

事实上，利用AI辅助裁判不仅仅适用于足球领域。 目前，国际上人工智能裁判技术在跳水、蹦床、艺术体操等领域的研究和应用已形成一定趋势。 例如，2022年北京冬奥会推出的花样滑冰人工智能辅助评分系统，就是由中国花样滑冰协会和中关村数字智能产业联盟联合开发。 它利用计算机视觉识别技术算法和深度学习来评估运动员的整体表现。 实时跟踪运动轨迹，实现稳定、直观的比赛评价。

“跳水、艺术体操等高难度、优美性、主观性的项目需要利用人工智能技术来定义相对规范的评价机制。” 崔义雄表示，人工智能裁判可以相对理性地对运动员进行比较。 表演与规则规定的完美动作之间的差距，给了裁判更公正的参考。