AI新赛道④丨世界杯引爆AI裁判阿根廷夺冠AI有功科技辅助判罚会是未来趋势吗

21世纪经济报道 记者郭美婷 实习生金鹰 广州报道

编者按

“人工智能从你出生那天就认识你，读过你所有的电子邮件，听过你所有电话录音，知道你最爱的电影……”尤瓦尔·赫拉利在《未来简史》一书中描述了这样一种未来景况：人工智能比人类更了解自己。

步入人工智能时代，人类的生活习惯和生产方式正在被重塑，科幻和现实渗透，惊喜与担忧交加。人与机器的未来是一场亲密的合作还是激烈的战争？机器会将人类的智能拓展到什么样的边界？

本篇，我们关注到世界杯上的黑科技——AI裁判。

12月19日凌晨1时57分，梅西圆梦，阿根廷问鼎大力神杯。

这是历史上第二支世界杯首战输球最终夺冠的球队。在与沙特对战的比赛中，阿根廷队打进的3个进球最后全部被智能裁判系统判罚越位无效，最后让沙特“爆冷”赢下比赛。“毫米级越位”想必至今仍令梅西和一众阿根廷将士们记忆犹新。

这一切来源于今年世界杯中引入的黑科技——SAOT系统。12台特制摄像机、29个数据点，每秒50次的数据发送频率，还原球赛每一个细节。“上帝之手”经典再难重现，蒙冤的遗憾亦不再重演。

事实上，利用AI辅助裁判并不仅仅适用于足球领域，跳水、蹦床、艺术体操等多个体育项目也已有了一定研究和应用的趋势。体育赛事中的AI裁判是否将成为未来趋势？如何平衡赛事节奏和公平性？科技与体育的碰撞又将擦出怎样的火花？世界杯已然落幕，但留待AI裁判的探索仍在持续。

“毫米级越位”

回顾这届世界杯，令球迷难忘的不仅仅是绿茵场上的角逐，还有一幕幕3D动画回放时的揪心。

揭幕战中开赛3分钟，厄瓜多尔的进球被判定为越位，诞生了世界杯历史上“第一个被SAOT系统吹掉的进球”；小组赛首轮，沙特对阵阿根廷，阿根廷队打进的3个进球最后全部被智能裁判系统判罚越位无效，最终沙特“爆冷”赢下比赛；在被称为“死亡之组”的E组淘汰赛中，日本队救回一颗似乎已经出界了的球，被AI裁判判定有效后，不仅成功破门反超西班牙，还将“四星德国”送回了家……一系列戏剧性的反转，将AI裁判推到了聚光灯下。

然而，这并不是国际足联首次采用自动化技术帮助裁判做出判罚。2018年，VAR系统正式在俄罗斯世界杯上应用。VAR主要依赖于分布在球场上的多个专业摄像机，多机位、多角度还原比赛细节。视频裁判组通过分析摄像头传回的相关录像画面，向比赛主裁判提供更多精确的判罚信息。

此次世界杯则首次正式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系统一方面通过球场顶部的12台特制摄像机，运用视频动作捕捉技术，定位29个和判罚相关的肢体部位形成数据点，并以每秒50次的频率发送数据，实时追踪足球和球员的位置，自动画出虚拟越位线。

另一方面，官方指定用球“Al Rihla”（旅程）中内置了惯性测量单元（IMU）传感器，可检测到严重的越位事件。该传感器位于球的中心，以每秒500次的频率发送数据，交由人工智能系统进行整合分析，准确判断传球点。

一旦检测到越位，SAOT系统将自动向视频操作室内的视频助理裁判发出警报，在通知现场裁判之前，视频助理裁判可通过调整系统自动设定的开球点和越位线，先行验证警报的准确性。

在得到场上裁判的确认后，系统将生成的还原球员越位情况的3D动画在体育场的巨型屏幕上播放，同时实施提供给直播合作伙伴，以最清晰的方式告知所有观众。

“在先前的试验中，与之前的VAR系统相比，做出决定所需要的平均时间已经从70秒下降至25秒。”前FIFA国际级裁判皮埃路易吉·科利纳（Pierluigi Collina）表示，VAR可以将误差控制在厘米级，但SAOT系统可以控制在毫米级。

数据的采集与训练

AI裁判更快、更准确的越位判罚，离不开背后长期的技术积累。

北京体育大学体育工程学院副教授崔一雄向21世纪经济报道记者介绍，从上世纪90年代到2000年初，许多足球科技企业就致力于推动球场内摄像机系统的发展，并在职业比赛中使用多摄像机追踪球员。

彼时，系统能够获取的球员时空数据仅为时间和位置组成的二维信息，也即某一位球员何时处于球场的何位置，但却无法获知球员的身体姿态动作。这些动作数据在过去往往需要运动员穿上特定的传感器才能够采集下来。随着计算机视觉技术的大量研究和应用，三维动作捕捉才逐渐走向现实。

“这届世界杯AI裁判技术的创新点在于计算机视觉和本地定位传感器的结合。”崔一雄分析，为实现快速而精准的动作捕捉，国际足联构建SAOT系统的前期，必然对多场比赛、多位球员的三维人体特征进行了大量数据采集，以及算法调试。

据悉，在本届世界杯之前，SAOT的技术设置和工作流程已在众多测试中成功试用，其中包括2021年FIFA 阿拉伯杯和2021年FIFA俱乐部世界杯。而根据国际足联官网，国际足联是所收集的动作捕捉和球路追踪数据的唯一所有者。

除前期数据采集外，要实现将计算机视觉融入足球领域并用于辅助裁判，在工程实现上需要协调和克服的难点还非常多。崔一雄指出，例如，采集的数据的帧率不一，需要进行滤波、同步等，这有赖于一个强大的后台，也即数据管家，将从摄像机系统和足球内传来的数据进行整合，最终实现判罚。

同时，在硬件上也需进行一系列改良，如实现球路精准追踪的芯片，让球与内置芯片更适配的悬挂系统等。

值得注意的是，尽管该系统被认定为目前为止最准确的越位判定系统，但国际足联仍然把最终裁判权交给了球场上的人类裁判。“这也是我们对于智能体育的理解，它服务和辅助运动员、教练员和裁判员，但体育的主角还是体育人。”崔一雄说。

AI裁判会是未来趋势吗？

AI裁判的屡屡抢镜，让这届世界杯被扣上了“越位杯”的帽子，“腿毛级越位”“头发丝级进球”等带有调侃意味的新名词也纷纷涌现。

“VAR毁了足球。”体育评论员黄健翔的质疑，代表了一批球迷的心声。他们认为，VAR的介入打破了足球比赛的流畅性，从而使比赛的观赏性大大降低，数据化的比赛抹杀了球员的天性，“让比赛缺少了戏剧性”。也有人质疑，只要能控制VAR，就能掌握比赛了。

然而不可否认的是，高科技在体育赛事裁判过程中的引入，能够帮助裁判员更加精准地判定比赛结果，“上帝之手”经典虽难现，但随之而去的也许还有蒙冤的遗憾。

在崔一雄看来，对于在竞技体育中出现的新事物、新规则，运动员、裁判以及观众有一个认知的适应和接受的过程，“需要慢慢地理解这项技术对比赛公平性的帮助。”

他举例，曾经足球比赛中没有让球员补水的规则，炎热天气下的球员可能会出现休克或脱水等情况。如今，虽然暂停比赛让球员补水同样会打破比赛的流畅性，但这已成为惯例。随着对技术以及比赛流程的优化，新技术所带来的干扰会慢慢减少。

事实上，利用AI辅助裁判并不仅仅适用于足球领域。目前国际上，AI裁判技术在跳水、蹦床、艺术体操等领域已有了一定研究和应用的趋势。例如，2022年，北京冬奥会中引入的花样滑冰AI辅助评分系统，就是由中国花样滑冰协会与中关村数智人工智能产业联盟共同研发，运用计算机视觉识别技术算法与深度学习，对运动员的整体运动轨迹进行实时追踪，实现稳定性可视化的比赛评判。

“跳水、艺术体操等难、美且具有一定主观评判性的项目，更期待用AI的技术来划定一套相对标准化的评价机制。”崔一雄谈到，AI裁判能够相对理性地对比出运动员的表现与规则设定的完美动作之间的差距，给予裁判更公正的参考。

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