Il debutto della Coppa del Mondo 2022 avvenuto domenica 20 novembre 2022, ha dato il via in campo a uno degli utilizzi più significativi della tecnologia nella storia dello sport. I palloni da gioco per tutta la durata del torneo, conterranno un sensore che raccoglie i dati di posizionamento spaziale in tempo reale. È la prima Coppa del Mondo a impiegare un tale meccanismo di tracciamento del pallone, combinato con gli strumenti di tracciamento ottico esistenti, renderà il VAR (acronimo di Video Assistant Referees) e programmi come le revisioni del fuorigioco più precisi e snelli di quanto non siano mai stati.
La combinazione di queste due forme di tracciamento è stata a lungo una sorta di Santo Graal nei circoli tecnologici, in particolare l’uso del sensore del pallone da parte della FIFA, come molte altre componenti del fiorente mondo della tecnologia sportiva, servirà come banco di prova nel corso delle quattro settimane della competizione.
La configurazione tecnologica finale utilizzata in questa Coppa del Mondo è la base di un’intera nuova era, per arrivare a questo punto sono stati necessari anni di ricerca e test – questo particolare sensore di palla è stato sviluppato e testato per sei anni prima di ricevere la piena certificazione FIFA – ma eventi come questo possono rapidamente catapultare la tecnologia emergente sotto gli occhi del pubblico attraverso applicazioni che vanno ben oltre l’arbitraggio.
Le domande nascono spontanee, che cosa è stato fatto per sviluppare l’attuale tecnologia di rilevamento e quali sono i suoi usi principali in questa Coppa del Mondo? Come è stata testata la tecnologia e come possono i giocatori, le squadre e i tifosi essere sicuri che sia accurata e coerente? E soprattutto, che cosa prevede questa tecnologia per il futuro dell’analisi, del coinvolgimento dei tifosi e dei dati delle squadre nello sport più popolare del mondo?
Esperti della tecnologia di tutto il mondo sono stati interpellati per dare risposte su uno degli esperimenti più audaci del settore.
Quale tecnologia viene utilizzata e come funziona?
L’applicazione di questa tecnologia da parte della FIFA per i Mondiali di calcio del 2022 è definita un programma di “Fuorigioco semi-automatico”, gestito in gran parte da funzioni di intelligenza artificiale, ma che mantiene un elemento vitale di verifica umana.
Ogni pallone da gioco al suo interno contiene un dispositivo progettato da KINEXON, uno dei principali esperti nel mondo del monitoraggio delle prestazioni in diversi sport. Ha dichiarato che il dispositivo pesa 14 grammi e ospita due sensori separati che operano simultaneamente:
– Sensore a banda ultralarga (UWB): è un sistema tecnologico superiore al GPS o al Bluetooth per la precisione dei dati di posizione, in grado di trasmettere i dati in tempo reale per tracciare costantemente la posizione della palla;
– Sensore IMU (Inertial measurement unit): è un sensore che misura la velocità, l’orientamento e il magnetismo utilizzando un accelerometro, un giroscopio e un magnetometro per ottenere la direzione, l’accelerazione corretta e la posizione di un oggetto nello spazio.
Maximillian Schmidt, cofondatore e amministratore delegato di KINEXON, ha dichiarato:
«La banda larga mentre aiuta a conoscere la posizione di un oggetto, l’IMU fornisce il movimento granulare in tre dimensioni».
Il sistema ogni volta che il pallone viene calciato, indirizzato, lanciato o anche solo toccato, lo rileva a 500 fotogrammi il secondo. I dati vengono inviati in tempo reale dai sensori a un Sistema di posizionamento locale (LPS), comprende una serie di antenne di rete installate intorno al campo di gioco, raccolgono e memorizzano i dati per un uso immediato. Il pallone quando esce dal campo durante il gioco e un nuovo pallone viene lanciato o calciato per sostituirlo, il sistema di backend di KINEXON passa automaticamente all’inserimento dei dati del nuovo pallone senza bisogno dell’intervento umano.
Il dispositivo KINEXON all’interno del pallone è supportato da una tecnologia di sospensione fornita da Adidas, progettata per alloggiare il sensore nel punto centrale interno del pallone e mantenerlo al sicuro in una posizione costante.
Il sensore di palla è affiancato dal tracciamento ottico delle telecamere di Hawk-Eye, un sistema ben noto per il suo lavoro nel tennis. I ricercatori hanno detto che in tutto lo stadio sono state installate dodici telecamere Hawk-Eye per seguire la palla e ogni calciatore 50 volte il secondo (per i calciatori vengono tracciati ventinove punti distinti del corpo, compresi gli arti).
La combinazione di queste due fonti di dati consente di prendere decisioni sul fuorigioco non solo in maniera più accurata, ma anche più velocemente rispetto al passato, una priorità importante per la FIFA in questo ciclo di Coppa del Mondo.
Nicolas Evans, responsabile della ricerca sul calcio e degli standard per la FIFA Technology Innovation, ha dichiarato:
«Abbiamo fatto un debriefing nel 2018 dopo la Coppa del Mondo, questo tipo di debriefing è standard dopo ogni Coppa del Mondo. Il più grande miglioramento che abbiamo riscontrato è stato il tempo abbreviato necessario per prendere decisioni sul fuorigioco».
I dati provenienti dai dispositivi KINEXON e Hawk-Eye velocemente vengono elaborati attraverso un software di intelligenza artificiale, è programmato per generare avvisi automatici di fuorigioco per gli ufficiali di gara nella sala video. Ora invece di passare manualmente al setaccio le partite, un processo che richiede molto tempo, i programmi di intelligenza artificiale generano automaticamente avvisi che possono essere confermati dagli ufficiali di gara.
Il software genera anche rendering 3D dei dati spaziali, verranno sovrapposti alle trasmissioni televisive e ai monitor dello stadio per dare ai tifosi una visione diretta di come è stata rivista e decisa ogni chiamata.
Quanto sono accurati questi dati? Come vengono testati?
Alcuni lettori potrebbero avere una domanda comprensibile a questo punto: “Come faccio a sapere che questi dati riflettono in modo coerente il vero posizionamento dei calciatori e della palla?”.
Il primo concetto da comprendere è la frequenza di aggiornamento, che si misura in Hz e si riferisce al numero di volte il secondo in cui un determinato display è in grado di disegnare una nuova immagine. Il video standard a 50 Hz, un formato comunemente utilizzato per i monitor HD, genera una nuova immagine 50 volte il secondo (o un “frame rate” di 50 fotogrammi il secondo, per chi ha più familiarità con questo termine). Chiunque abbia rallentato un video in modalità fotogramma per fotogramma conosce la sensazione di un leggero intervallo di tempo tra un fotogramma e l’altro: per un video a 50Hz, questo intervallo è di 20 millisecondi per fotogramma (per un video a 60Hz, è di 16,66 millisecondi per fotogramma e così via).
Nicolas Evans ha precisato:
«I dati con il sistema di tracciamento delle sfere di KINEXON arrivano a 500Hz, significa che le lacune nel posizionamento reale sono inferiori a due millisecondi, ovvero 10 volte più brevi rispetto ai ritardi standard di 50Hz. Inoltre, l’uso di un orologio master PTP consente una precisa sincronizzazione tra i dati KINEXON e Hawk-Eye fino a un milionesimo di secondo, assicurando che i due feed non siano mai in disaccordo tra loro».
La FIFA per verificare ogni componente del sistema, ha condotto test in ambienti controllati e dal vivo, sia per i sensori di palla KINEXON sia per la configurazione della telecamera ottica Hawk-Eye. Il programma di qualità della FIFA per i sistemi elettronici di test delle prestazioni (EPTS) richiede un formato noto come “Test di verità a terra”.
Il sistema di test per la cattura del movimento, è stato condotto con un minimo di 36 telecamere Vicon di alta qualità, abbinate a marcatori riflettenti progettati per queste telecamere, e per un rilevamento ultra-accurato, posizionati sul pallone stesso e su ogni giocatore.
Le telecamere Vicon e le configurazioni KINEXON/Hawk-Eye in pratica mentre i calciatori e la palla si muovono sul campo di test, funzionano simultaneamente. I ricercatori confrontano i due risultati per valutare l’accuratezza di questi ultimi sistemi, questi test sono integrati dall’utilizzo di altri strumenti, come un laser per rilevare eventi come gli sprint ad alta velocità dei giocatori.
I ricercatori hanno detto che un altro tipo di test fondamentale, soprattutto per uno degli eventi sportivi più seguiti al mondo è assicurarsi che l’aggiunta di un sensore all’interno del pallone sia impercettibile per i giocatori che lo calciano. Immaginando uno scenario in cui un giocatore di spicco per un rigore mancato o per qualche altro errore in campo avrebbe potuto incolpare in qualche modo la “diversità” del pallone della Coppa del Mondo, scatenando una controversia a livello mondiale, naturalmente è stato importante eliminare tali preoccupazioni.
Adidas è il principale responsabile di questo tipo di test, secondo fonti che conoscono il programma è stato condotto in due modi:
– Test alla cieca sui giocatori con l’aiuto di club in Spagna, Germania e Inghilterra. Sono stati condotti test approfonditi alla cieca per verificare se i giocatori fossero in grado di distinguere i palloni “normali” da quelli con il sensore/sospensione;
– Test sui tiratori meccanici. I dispositivi di tiro robotizzati in laboratorio possono essere programmati per “calciare” la palla a velocità, rotazioni e direzioni diverse. Le telecamere ad alta velocità valutano poi il volo del pallone, assicurandosi che la presenza del sensore non crei percorsi di volo anomali.
Nicolas Evans ha dichiarato:
«Questi test sono stati eseguiti in diversi contesti professionali e di base, come la Coppa araba FIFA 2021 in Qatar e la Coppa del mondo per club FIFA 2021 ad Abu Dhabi. La FIFA ha effettuato diversi test alla cieca, tra cui un workshop per squadre in Qatar all’inizio del 2022. Insieme al nostro partner Adidas, sono stati effettuati test alla cieca su larga scala, i calciatori non hanno osservato differenze tra il pallone connesso alla tecnologia e il pallone normale».
I ricercatori hanno detto che queste e altre forme simili di tecnologia sono state sperimentate nella vita reale già da anni. La prima versione del pallone con i sensori di KINEXON insieme al tracciamento della maglia per fornire dati in tempo reale a una trasmissione televisiva in diretta, è stata utilizzata nel 2018 nella Regionalliga (campionato tedesco di quarta fascia); quella più recente con la stessa tecnologia è stata utilizzata all’inizio di quest’anno durante una partita di una squadra dell’Accademia di calcio tedesca.
La configurazione della telecamera Hawk-Eye, in vista dell’attuale Coppa del Mondo, è stata utilizzata nelle partite della fase a gironi della UEFA Champions League per tutta la prima parte di questa stagione. Naturalmente, nulla di tutto ciò garantisce un evento privo di incidenti tecnici, nel mondo della tecnologia possono verificarsi circostanze impreviste con le apparecchiature non funzionanti correttamente. Le aziende coinvolte sono sicure di aver raggiunto ogni soglia importante per introdurre questo nuovo livello di tecnologia nella competizione calcistica più importante del mondo.
Nicolas Evans ha aggiunto: «Probabilmente è quanto di meglio sia mai stato fatto in questo tipo di tecnologia».
Questa è la punta dell’iceberg tecnologico
La Coppa del Mondo 2022 sta appena scalfendo la superficie delle potenziali capacità di questo tipo di tecnologia, che vanno ben oltre l’arbitraggio. Tra non molto, questa combinazione di tracciamento ottico e della palla potrebbe essere uno strumento familiare a tutti coloro che praticano questo sport, come il Second Spectrum tracking nella NBA o l’Hawk-Eye nel tennis.
Le squadre e i giocatori potrebbero utilizzare i dati risultanti per analisi tattiche di nuova generazione; le trasmissioni potrebbero usarli per visualizzare il gioco e attirare nuovi spettatori. I tifosi potrebbero infine avere accesso a un vasto oceano di nuove statistiche che finora non sono mai state possibili. In realtà, tutto questo è già iniziato a concretizzarsi.
Il sensore KINEXON all’interno del pallone all’inizio del 2022 è stato utilizzato in una partita di retrocessione della Liga portoghese, insieme a sensori nelle maglie dei giocatori per tracciarne i movimenti, sono state raccolte più di 300 metriche differenti in diverse categorie, tra cui dati tecnici (velocità di tiro e di passaggio, tempo di possesso palla, azioni distinte con la palla), dati sulle prestazioni (velocità di dribbling, accelerazioni e sprint – con e senza palla – oltre a misure del “carico” dell’atleta) e dati tattici (sia per le squadre sia per i giocatori, possono essere tracciati concetti tattici come il controllo dello spazio, il pressing, i guadagni/perdite di palla e le contromosse).
Le possibili applicazioni di questi dati, saranno virtualmente illimitate non appena saranno diventati parte integrante del gioco e le parti coinvolte avranno acquisito familiarità con il loro utilizzo.
Maximillian Schmidt ha affermato:
«Possiamo usare queste informazioni in tempo reale per raccontare nuove storie, possiamo usarle per creare mondi virtuali, sovrapposizioni aumentate, approfondimenti sulle prestazioni dei giocatori».
I ricercatori hanno detto che gli appassionati di calcio, grazie a questa tecnologia avanzata, avranno a disposizione nuovi modi per godersi la partita. Il primo livello sarà il miglioramento delle trasmissioni: la grafica immersiva in 3D, simile ai rendering del fuorigioco che gli spettatori della Coppa del Mondo 2022 vedranno, potrebbe essere utilizzata in molti nuovi modi, anche quelli controllati dagli spettatori. Vedremo anche la sovrapposizione di dati sullo schermo, come l’opzione di trasmissione “CourtVision” delle Los Angeles Clippers, durante il gioco mostra le informazioni di tracking e una vista digitalizzata del campo.
La successiva ondata di tecnologia è ancora più entusiasmante da immaginare. Il mondo della realtà virtuale offre un potenziale allettante, ad esempio sarà possibile guardare le giocate (o addirittura un’intera partita) dal punto di vista diretto di Kylian Mbappe, Karim Benzema o qualsiasi altro giocatore a nostra scelta.
Nicolas Evans e altri operatori del settore si aspettano che questi dati finiscano per entrare nel mondo dei videogiochi, fondendo il mondo reale con quello digitale, e questo, solo per quanto riguarda i tifosi, ma quando il sistema di tracciamento della Coppa del Mondo 2022 diventerà più comune nel mondo del calcio, i giocatori e le squadre disporranno di una grande quantità di nuovi dati, in particolare per quanto riguarda il pallone, il vero cuore pulsante di questo sport. Tattica, analisi e persino miglioramenti importanti per la salute e le prestazioni sono tutti elementi a disposizione.
Maximillian Schmidt in conclusione ha detto:
«Sempre più Leghe calcistiche stanno pensando: “Come possiamo migliorare il set di dati già esistente con nuove informazioni provenienti dal pallone?” Perché è la testa del gioco».
La tecnologia mentre continua a cambiare il modo in cui vediamo lo sport, la Coppa del Mondo 2022 è pronta a fare da spartiacque, ora quando nel corso di una partita sarà chiamato “Fuorigioco semi-automatico”, ricordiamo che cosa è stato necessario per arrivare a questo punto, sognando a occhi aperti su che cosa ci riserverà il prossimo futuro.