來(lái)源：封面新聞

封面新聞?dòng)浾?張崢

足球是玄學(xué)嗎？

在手撕了多篇前稿后，作為球盲的小編終于在不斷的“天問(wèn)”中，通過(guò)一番在線課程、論文閱讀、知情人士科普后，頓悟出一個(gè)道理：看不懂球是正常的，因?yàn)樽闱蚴强茖W(xué)。

如果，你跟小編一樣，一眾球迷瘋狂尖叫你卻一臉懵逼，看不懂綠茵場(chǎng)上是誰(shuí)在帶球跑，看不懂各種炫技，搞不懂裁判吹哨是啥原因，那么我們可以試著升維打擊，用高深的數(shù)學(xué)建模、流體力學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、大數(shù)據(jù)分析來(lái)科學(xué)地分析足球這種高智商運(yùn)動(dòng)。

首先，引入一段影片

點(diǎn)球成金

說(shuō)到運(yùn)動(dòng)科學(xué)，有一部片子繞不過(guò)，那就是布拉德?皮特主演的奧斯卡提名片《點(diǎn)球成金》?！饵c(diǎn)球成金》記錄了真實(shí)事件，該片改編自《魔球：逆境中致勝的智慧》。奧克蘭運(yùn)動(dòng)家棒球隊(duì)面臨經(jīng)費(fèi)少，物資缺乏、人員不濟(jì)的三重困境，為了扭轉(zhuǎn)局面，總經(jīng)理比利?比恩（Billy Beane）和他的朋友彼得?布蘭德，怪招頻出，運(yùn)用賽博計(jì)量法，依靠球員數(shù)據(jù)，創(chuàng)新重組球隊(duì)，獲得史詩(shī)級(jí)20連勝。Billy Beane采用的分析方法叫賽伯計(jì)量學(xué)——一項(xiàng)通過(guò)記錄棒球比賽的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)比賽和球員進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)的學(xué)科，并得出了一個(gè)結(jié)論：擁有更高上壘率的隊(duì)伍更有可能得分，從而更有可能取得勝利。

賽博計(jì)量學(xué)（sabermetrics 音譯）。賽伯計(jì)量學(xué)詞取自美國(guó)棒球研究協(xié)會(huì)（Society for American Baseball Research)的首字母縮寫(xiě)，由棒球歷史學(xué)家、統(tǒng)計(jì)學(xué)家和作家比爾?詹姆斯首創(chuàng)。

所以，即使你對(duì)踢球一竅不通，你也可以用你的數(shù)理知識(shí)來(lái)操控一場(chǎng)激動(dòng)人心的賽事，讓自己身臨其境地參與到?jīng)Q勝千里之外的球場(chǎng)中，是不是有被爽到？

下面，進(jìn)入正題

讓我們一起揭秘科學(xué)足球

數(shù)據(jù)分析

在本屆卡塔爾世界杯上，球員會(huì)以一種“更講證據(jù)”的方式來(lái)向教練展示自己在場(chǎng)上的價(jià)值。比賽結(jié)束后幾分鐘之內(nèi)，賽事主辦方就會(huì)給每位球員發(fā)送一份他們?cè)趫?chǎng)上表現(xiàn)的詳細(xì)分析。前鋒可以看到他們的跑動(dòng)次數(shù)和被漏防的次數(shù)。后衛(wèi)則能看到他們?cè)趯?duì)方持球時(shí)進(jìn)行了多少次干擾。如今，數(shù)據(jù)分析能為球場(chǎng)內(nèi)外的所有一切提供指導(dǎo)，從球員轉(zhuǎn)會(huì)、訓(xùn)練強(qiáng)度，到制定針對(duì)性戰(zhàn)術(shù)、給出球場(chǎng)上的實(shí)時(shí)最佳傳球線路等等。

以前，每個(gè)球員在球場(chǎng)上的進(jìn)球、失球、傳球數(shù)據(jù)都由人工進(jìn)行記錄，現(xiàn)在，這項(xiàng)工作由人工智能AI取代，現(xiàn)場(chǎng)的高速攝像機(jī)會(huì)記錄下場(chǎng)內(nèi)主要事件，包括帶球、傳球和搶斷，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)碼、匯總、生成統(tǒng)計(jì)資料，交由教練團(tuán)隊(duì)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)決策。同時(shí)，可穿戴背心和手環(huán)能感知運(yùn)動(dòng)，利用GPS追蹤位置，還能計(jì)算每只腳的射門(mén)次數(shù)。為了理解這些信息，大多數(shù)頂級(jí)球隊(duì)都會(huì)雇用數(shù)據(jù)分析師，包括從微軟和日內(nèi)瓦近郊?xì)W洲粒子物理實(shí)驗(yàn)室（CERN）等計(jì)算應(yīng)用巨頭挖來(lái)的數(shù)學(xué)家、數(shù)據(jù)科學(xué)家和物理學(xué)家。

“大數(shù)據(jù)開(kāi)創(chuàng)了足球的新時(shí)代，”科隆德國(guó)體育學(xué)院的體育科學(xué)家Daniel Memmert說(shuō)，“它改變了球隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)思想、行為、分析對(duì)手的方式以及培養(yǎng)人才和發(fā)掘球員的方法。”

利物浦足球俱樂(lè)部的數(shù)據(jù)團(tuán)隊(duì)包括曾在CERN和劍橋大學(xué)供職的物理學(xué)家，他們構(gòu)建了一套模型，專門(mén)評(píng)估球員在場(chǎng)上的行動(dòng)是否更可能導(dǎo)致進(jìn)球。里斯本大學(xué)的體育科學(xué)家在和西甲巨頭巴塞羅那俱樂(lè)部合作期間，發(fā)表了一篇分析文章，研究不同類型的傳球在場(chǎng)上有多長(zhǎng)的機(jī)會(huì)窗口。

傳球網(wǎng)絡(luò)

球賽中最常聽(tīng)到的數(shù)字就是控球率，大多數(shù)情況下控球多的被認(rèn)為是強(qiáng)隊(duì)，所謂控球，就是足球在同一隊(duì)的隊(duì)友之間傳遞，由此便產(chǎn)生了傳球網(wǎng)絡(luò)。2019年9月 Scientific Reports 上發(fā)表的一篇論文，該研究對(duì)巴薩10-11賽季比賽的傳球網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了可視化：代表球員的點(diǎn)越大，參與傳球次數(shù)越多；連邊越粗，說(shuō)明兩人間傳球配合越密切。

巴薩隊(duì)的傳球網(wǎng)絡(luò)的可視化圖

足球與科學(xué)

那么國(guó)內(nèi)對(duì)科學(xué)足球的研究又是如何呢？

70余歲高齡仍然活躍在綠茵場(chǎng)上，清華大學(xué)校工球員隊(duì)隊(duì)員、物理系教授葛惟昆用自身案例說(shuō)明，進(jìn)球不一定是跑得快的年輕人的專利，智商高、懂算法的人，找準(zhǔn)點(diǎn)位、巧用物理常識(shí)，統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，也能完美進(jìn)球。

“球在空氣中飛行，在地面上反彈，在球門(mén)上反彈，有踢球、有拋球、有頭頂球，要接球、卸球、停球等。這些都與物理有關(guān)?！?/p>

球員以什么樣的角度踢球，球飛得最遠(yuǎn)？答案是45度。

點(diǎn)球點(diǎn)的位置為什么要設(shè)在12碼？背后有統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律在指導(dǎo)。罰點(diǎn)球有很大的不可預(yù)見(jiàn)性，但是又有很大的機(jī)會(huì)，根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)，在12碼位置罰點(diǎn)球，射門(mén)成功率可達(dá)70％。

貝克漢姆最擅長(zhǎng)的香蕉球是怎么踢出來(lái)的？有什么物理原理？按照葛惟昆《足球與科學(xué)》講座的觀點(diǎn)，香蕉球就是一種旋轉(zhuǎn)球，球在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，再拐進(jìn)球門(mén)。空氣脫離開(kāi)球，上部晚一點(diǎn)，下部早一點(diǎn)，所以整個(gè)流動(dòng)會(huì)向下面傾斜。這種技術(shù)很刁鉆，那么如何踢，用腳的哪個(gè)部分踢，有什么講究？“香蕉球可以用腳弓也可以用腳背踢，它的關(guān)鍵是腳與球要有長(zhǎng)時(shí)間的接觸。”

大數(shù)據(jù)足球與中國(guó)

足球數(shù)據(jù)分析，作為國(guó)際上頂尖球隊(duì)目前正在使用的一種技術(shù)，在國(guó)內(nèi)普及情況如何呢？足球中國(guó)運(yùn)營(yíng)負(fù)責(zé)人謝佑軒告訴封面新聞?dòng)浾?，作為中?guó)足協(xié)官方社會(huì)足球平臺(tái)，推動(dòng)中國(guó)足協(xié)治理體系和治理能力現(xiàn)代化數(shù)字化的一款A(yù)PP，平臺(tái)也在嘗試借助AI人工智能來(lái)記錄球員的運(yùn)動(dòng)軌跡，由AI自動(dòng)生成球員報(bào)告，不過(guò)他認(rèn)為，大數(shù)據(jù)分析需要龐大的數(shù)據(jù)，職業(yè)聯(lián)賽的數(shù)據(jù)價(jià)值更大。而另外一家大數(shù)據(jù)足球公司，同道偉業(yè)，已經(jīng)在為國(guó)內(nèi)聯(lián)賽球隊(duì)提供大數(shù)據(jù)服務(wù)。平臺(tái)可以提供虛擬全景系統(tǒng)，允許不同用戶獨(dú)立觀看比賽中場(chǎng)上任意位置任何細(xì)節(jié)，可創(chuàng)建比賽場(chǎng)地的數(shù)據(jù)模型，以便向隊(duì)員提供更詳細(xì)和高效的指導(dǎo)和分析。