文|MetaPost

在近100年的歷史中，科技以前所未有的速度進步，成為人類生活各領域的塑造者和背景色，世界杯當然也不例外。從1930 年的烏拉圭，到 2022 年的卡塔爾。世界杯簡直就是科技“進化史”的一個縮影。

01 比賽用球進化史：更圓、更輕、更科技

不斷滾動的足球是綠茵場上的目光焦點，但很少有人會注意到小小的足球本身也很有故事。

世界杯早期的比賽用球都是用真皮制成，此前數百年一直如此。真皮足球外層是皮革，內層是一圈橡膠，球很重不說，還有一個很大的問題是吸水。1872年，英國足球協會制定的足球標準中，提到重量時需要特地加上前提“比賽開始的時候”——因為在比賽過程中，皮球吸水后重量可能翻一番。

圖 | 20世紀初的足球

吸水問題的技術突破一直到1982年才解決。從1970年開始，世界杯的比賽用球有了固定的生產商：阿迪達斯。阿迪達斯在設計制作1982年的世界杯用球時采用了當時最新的防水密封接縫技術，顯著降低了吸水性。這是最后一款使用真皮制作的世界杯足球。

此后，足球材質逐漸升級，1986年使用了聚氨酯合成材料，1998年使用了新型復合泡沫材料，到了2014年，工藝已經變得極為復雜，用的復合材料有6層之多：聚氨酯皮面表層、防止水分蔓延的閉孔發泡塑料層、幫助足球迅速恢復原狀的表層纖維增強層、增加彈性的開孔發泡塑料層、承受最大壓力的第五層和充滿空氣的內膽。

時間來到2018年俄羅斯世界杯，這屆世界杯比賽用球的科技含量已經超出了足球本身，首次在足球里內置了NFC芯片，可以記錄運動軌跡、球員射門等比賽細節。

而在2022年卡塔爾世界杯上，比賽用球延續了內置芯片，并且進一步升級迭代，實時收集高精度的足球運動數據，以每秒500次的頻率發送數據，交由人工智能系統進行整合分析，一旦檢測到越位等犯規，數據將發送給視頻助理裁判（VAR），幫助主裁判作出合理、公正、準確的決定。

02 從聽球到看球

世界杯直播是從第二屆開始的，當時廣播正成為風靡一時的新興媒體。二十年后，到了1954年瑞士世界杯的時候，人們正開始步入電視時代。這一年，人們第一次在黑白熒屏上看到了世界杯賽場上的場景。此前，電視臺普遍并不看好足球比賽的收視率，正是1954年世界杯確立了體育賽事在大眾媒體中的地位。

接下來的幾十年里，電視直播隨著科技發展不斷升級。2010年南非世界杯上，電視直播有了另一項突破：觀眾第一次看上了高清世界杯比賽，同時觀眾也是第一次可以在手機上觀看世界杯。這一年的世界杯，每場比賽動用了29臺攝像機，其中還包括高速攝像機和直升機航拍。

2018年的俄羅斯世界杯BBC首次推出了4K直播和VR直播——球迷只要戴上VR設備，就可以觀看滿滿沉浸感的球賽了。

03 裁判的智能助手

從1996年，BP機應用于裁判工作起，協助裁判工作的高科技產品就不斷進入到大眾視野。

2018年6月16日，俄羅斯世界杯小組賽C組法國對陣澳大利亞的比賽中，主裁判庫尼亞在視頻助理裁判的提醒下改判了點球。這是VAR（視頻助理裁判）技術首次引入世界杯之后立的首功。

但此后VAR被使用過度，引發了外界的爭議，特別是2018年世界杯決賽，法國隊再次通過VAR獲得點球，也引起很多足球界人士對VAR制度的不滿。VAR沒問題，使用VAR的人卻可能有問題，這是當時的普遍觀點。

2022世界杯最為重要的，也必然會被人們關注的，要屬AI裁判的加入。

7月2日國際足聯發文確認，2022 年卡塔爾世界杯將采用新的半自動越位技術，為裁判提供更好的技術支持，幫助判罰越位。目前來看，AI裁判是基于傳統的VAR（視頻助理裁判）升級的技術。

一方面，AI裁判通過安裝在體育場屋頂下方的 12 個專用跟蹤攝像頭，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，從而用數據判斷這些球員身體的位置信息。

另一反面，AI裁判將通過在比賽用足球的內部放置一個慣性測量單元 (IMU) 傳感器的方式，以每秒 500 次的頻率將足球數據發送到視頻操作室，從而可以非常精確地檢測踢球時間點。

通過結合肢體和足球的跟蹤數據并應用人工智能，新技術將會像視頻裁判提供自動越位警報。在通知現場裁判之前，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。這一過程在幾秒鐘內發生，意味著裁判可以更快、更準確地做出越位判斷。

在視頻裁判和主裁判確認判罰后，AI裁判系統將使用完全相同的位置數據點生成3D動畫，詳細說明球員身體在球場上的位置和判罰結果。這段3D動畫將以最佳視角展示越位情況，然后在體育場的大屏幕和轉播信號中提供。

04 “不起眼”的草坪科技

草坪成為足球比賽的場地，是20世紀60年代才有的，之前都是在土場地里舉行——晴天里踢球塵土飛揚，而要趕上雨天，又成了泥塘游戲。草坪恰恰解決了這些問題，加之足球運動越來越受追捧，有了很多以此為生的職業球員，以及規模化的比賽，賽事變得更為激烈，球員間的身體對抗越來越多，草坪也因為彈性好，能緩沖摔倒時的沖擊，受到球員的歡迎。

從2010年南非世界杯開始，滿載黑科技的人工草坪首次進入到了世界杯的舞臺。不過，首次使用的人工草坪，質地非常接近于天然草坪。據承建單位透露，使用人工草坪只含有3％的人工成分，用于草坪根部加固，草坪表面則和天然草坪一樣。當然，這種人工草坪的造價也要高得多。

排水系統也是檢驗草坪含金量的重要元素，拿2018年俄羅斯世界杯的盧日尼基體育場舉例，你看到的是一片“普通的”綠油油的小草，可地底下的結構其實是非常復雜的。

圖 | 盧日尼基體育場草皮的結構

草皮的建設需要設計排水系統、澆灌系統，需要專業人才的管理和維護。草皮鋪設一共有6層：上層坪床+7%泥煤+7%沸石、下層坪床、碎石沙礫、10毫米的碎骨料、土木織物和110毫米排污管。有這么厲害的排水系統，下雨天再也不怕球場變“菜地”了。

到了2022年卡塔爾世界杯，球場上采用了一種特別的草種，并利用海水淡化和雨水收集再利用技術，同時結合智能節水噴灌系統，比傳統草坪種植節省大約40%的淡水。此外，這些草坪下還有可以吸走多余水分的系統，防止真菌病害或其他草坪病害的發生。

05 科技玄學，用計算機預測比賽結果

預測世界杯冠軍和比賽結果，也是很多球迷喜聞樂見的話題，2010年，章魚保羅的橫空出世，讓世人驚嘆世界杯還能如此預測。

隨著科技的飛速發展，不少研究機構開始用人工智能和大數據來預測世界杯的比賽結果。

2018年，麻省理工學院的研究人員開發了一種新型人工智能，用以預測世界杯走勢。

研究人員聲稱，他們應用了一種名為random-forest的計算方法，通過結合機器自我學習和常規統計，其準確率可能遠勝于傳統的統計方法。

值得一提的是，麻省理工并不是唯一一個“湊熱鬧”的研究機構，高盛此前也使用了20萬個統計模型，包括單個球員的數據，球隊的近期表現，再到100萬次的模擬比賽等數據，最終得出巴西將贏得俄羅斯世界杯冠軍的結論。今年6月，Opta Analyst由超級計算機模擬千次后統計推測法國最有可能衛冕，概率高達17.93%，巴西和西班牙緊隨其后。

然而四個月后，超級計算機的想法變了。根據Opta Analyst的最新判斷，一支南美球隊將贏得本屆世界杯冠軍。Opta超級計算機目前最喜歡巴西，并且表示，如果法國隊的士氣和團隊合作出現周期性下滑，那么南美巨人已經準備好奪冠。

圖 | Opta超級計算機認為巴西奪冠率達16.7%

今年11月9日，EA Sports對外發布卡塔爾世界杯預演結果，預測阿根廷進階八強后，將以2-1擊敗丹麥，1-0擊敗橙衣軍團，最終在決賽以1-0擊敗巴西奪得大力神杯，梅西斬獲賽事金靴獎。

因曾成功預判南非、巴西、俄羅斯三屆世界杯冠軍球隊，EA的本次預測引發了大量討論。

預測很有趣，但足球的巨大魅力之一就在于不確定性，因此更有趣的還是觀看比賽本身。畢竟，四年一次可以肆意啤酒龍蝦世界杯的日子，結果有時可能真的沒那么重要。