撰文：夏晗，熊崧凱，王曉茹（北京郵電大學計算機學院）
今天（12月9日）是世界足球日。
在中國，蹴鞠這項源遠流長的體育運動可追溯至春秋戰國時期，其故事記載於《皇帝四經》《山海經》《漢書》《史記》等古籍中。
“文明杯”國際足球賽於2000年在伊朗舉行，時任國際足聯主席布拉特表示：“足球起源於中國，並從那裡傳到了埃及，而後又從埃及傳到希臘、羅馬、法國，最後才傳到英國。”
1863年12月26日，英國成立了世界第一個足球協會——英格蘭足球協會。英格蘭足球協會的誕生，標誌著足球運動的發展進入了一個嶄新的階段。1978年，聯合國把12月9日定為世界足球日，來紀念這項運動給人們帶來的快樂。
現如今，足球成為競技體育的熱門，為了保證比賽的公平性，很多競技體育的賽場都加入了
人工智慧（Artificial Intelligence）。
人工智慧技術在近兩年被不斷帶入體育賽場。
接下來，就讓我們一同去看看被AI教練和裁判加持的運動賽場究竟是什麼樣子的吧！
越來越懂“情感”的AI教練員
教練是運動場上了解技戰術最專業的人，他們不僅承擔運動動作的專業指導，還包括賽前技術分析、賽前戰術佈局、賽後技術總結和賽後戰術總結等
。
總的來說，體育競技不僅是運動員之間的競技，同時也是教練團隊之間的競技。一個經驗豐富的教練首先需要獲取己方和對方運動員訓練和競技資料，再對這些資料進行分析，最後在分析結果上制訂相應的訓練計劃和比賽策略。
教練需要對競技資料進行分析，從而制訂訓練計劃和比賽策略
隨著人工智慧的高速發展，越來越多體育專案的教練團體開始使用人工智慧來輔助訓練運動員並提供指導策略。2019年，英格蘭第七級別聯賽的球隊溫蓋特·芬裡奇隊成為第一支使用人工智慧教練的足球隊，AI教練可以輸入包括溫蓋特·芬裡奇隊遇到的每支球隊的資料，並逐分鐘地對比賽進行分析。
人工智慧是如何在運動場上輔助教練的呢？
其實，我們可以把人工智慧演算法當作一個普通的新手教練，使用之初，它不知道誰是運動員、運動員在做什麼，甚至無法分清人和物，但它可以24小時不間斷地學習，就如龜兔賽跑裡的烏龜，雖然走得慢但卻可以一直走下去。運動員每時每刻都會產生海量的資料，這些資料對於人工智慧就是可學習的資料，人工智慧在運動員的資料的指導下學會了辨別誰是運動員、什麼是運動的標準動作。但人工智慧輔助教練只能指導新學員的標準動作，而對專業運動員作用不大。因為專業運動員更需要針對競爭對手來生成相應的訓練策略和賽前最優的戰術佈局。
新的人工智慧演算法可以生成訓練策略和賽前戰術佈局
但人工智慧演算法並沒有滿足於現狀，因為它可以為新的人工智慧演算法提供它的輸出結果，也就是觀察到的運動員和運動員狀態。新的人工智慧演算法不需要像上一個人工智慧那樣從無法分辨運動員的狀態開始學習，換句話說，
新的人工智慧演算法是專門用來生成訓練策略和賽前戰術佈局的。
生成策略的人工智慧具體過程可以理解為，一個不會下象棋的人正在學習下象棋，開始時，它會去尋找之前棋手下的棋局並覆盤理解其思維過程，之後在自己大腦內模擬出另一個對手，每次分別站在敵我雙方的角度不斷進行推演。而這也是新的人工智慧演算法可以根據運動員的比賽影片來學習生成策略與戰術的原因之一。
當計算機視覺應用到AI裁判
AI裁判的實現主要基於計算機視覺。計算機視覺是一個跨學科的科學領域，研究計算機如何從影象或影片中獲得高層次的理解。從工程學的角度來看，計算機視覺是讓計算機試圖去理解並自動化人類視覺系統可以完成的任務。簡單的話來說，計算機視覺就是透過計算機來模仿生物的視覺系統，例如人可以輕鬆地識別一張圖的內容，而計算機視覺則是讓計算機也具有像人一樣的能力。
計算機視覺是讓計算機也具有像人一樣的視覺系統
對於一個計算機視覺系統來說，影象資料的輸入是必須的。影象資料可以有多種形式，例如影象、影片序列、或者透過3D掃描器掃描得到的多維資料。AI裁判的實現需要依賴於目標識別、影片跟蹤、事件檢測、三維的人體姿態估計、運動估計等計算機視覺的子領域。目標識別可用於識別出場上的運動員，影片跟蹤用於實時捕捉並追蹤運動員的位置，事件檢測技術可以檢測運動員是否犯規，三維的人體姿態估計是指計算機去識別人體的3D的骨骼資訊，運動估計則可以識別出運動員的行為。
綠茵場上的“隱身裁判”
應用於俄羅斯世界盃上的影片輔助裁判（VAR）技術
足球賽場上也出現了AI裁判——影片輔助裁判VAR，是一項AI影片輔助裁判技術，VAR技術監控與分析球場情況並輔助主裁判，進而減少比賽中可能出現的爭議和誤判情況。2016年，VAR技術開始走向足壇，當時它首次在美國職業大聯盟的一場預備隊盃賽中擔任裁判助手，之後，經過兩年的技術升級，國際足球協會理事會（IFAB）正式推出VAR，隨後它開始被大量用於各國聯賽、盃賽中。
不同於主裁判必須親臨現場，VAR技術透過對攝像機捕捉到的比賽畫面進行影片分析來做出判斷，因此它更可能關注到一些人們很難注意到的細節，比賽場面瞬息萬變，僅憑主裁判肉眼觀察難免會出現爭議。當然，只有主裁的判罰出現爭議，比如出現球員犯規或是越位、紅牌判罰、犯規地點是否在禁區內、禁區內手球和犯規等情況時，VAR技術才會派上用場。因此，這項技術最核心的作用在於藉助高科技的力量，使得主裁判獲得了一項站在局外看比賽的能力，最終實現精準判罰。
如果頻繁使用VAR技術會導致比賽中斷，破壞了比賽的流暢性
儘管VAR技術可以幫助裁判減少錯判的機率，但也有觀眾和球員認為頻繁使用VAR會導致比賽中斷，破壞了比賽的流暢性。此外，大部分專業人士認為，VAR作為一種輔助手段，正確使用它，它就是裁判的好朋友，更是比賽的好朋友。尤其是隨著未來人工智慧的發展，VAR或許會變得更聰明，到那時，大家再也不用因為它的存在而感到比賽被打斷了。
VAR技術可以讓主裁判藉助高科技的力量實現精準判罰
相信隨著人工智慧和微電子技術的發展，會有越來越多的AI演算法在體育競技裡出現，讓體育競技越來越科學和公平，人們可以更安心地享受體育帶給我們樂趣！
蔚藍的天空與綠色的球場交相輝映
舞動的身影與激情的吶喊相映成趣
把快樂裝在心裡，輕鬆上場
把健康綁在腿上，自由奔放
把笑容留在球場，任意翱翔
把幸福裹進球裡，踢出吉祥
世界足球日，運動健康無極限
本文部分內容來自微信公眾號“暨南大學出版社”“嶽西縣圖書館”
