在过去100年的历史中，科学技术以前所未有的速度前进，成为人类生活各个领域的塑造者和底色，世界杯当然也不例外。从1930年的乌拉圭到2022年的卡塔尔。世界杯简直就是科技“进化史”的一个缩影。

01

比赛用球的演变：更圆、更轻、更科技

不断滚动的足球是绿茵场上瞩目的焦点，但很少有人会注意到，小小的足球本身也有故事。

早期的世界杯用球是由真皮制成的，数百年来一直如此。皮足球的外层是皮革，内层是一圈橡胶。不仅球很重，吸水性也存在很大问题。英国足协1872年制定的足球标准中，在提到重量时，需要加上“比赛开始时”的前提——因为在比赛过程中，球吸水后的重量可能会增加一倍。

图片| 20世纪初的足球

吸水问题的技术突破直到1982年才得到解决。从1970年开始，世界杯比赛用球就有了固定的生产商：阿迪达斯。阿迪达斯在设计和生产1982年世界杯用球时，采用了当时最新的防水密封接缝技术，显着降低了吸水率。这是最后一款真皮世界杯足球。

此后，足球的材质逐渐升级。 1986年采用聚氨酯合成材料，1998年采用新型复合泡沫材料。到了2014年，工艺变得极其复杂，使用的复合材料多达6层：聚氨酯皮革表层、有防止湿气扩散的闭孔泡沫塑料层、有利于足球的表面纤维增强层快速恢复其原始形状，开孔泡沫塑料层可增加弹性，第五层可承受最大压力，以及充气内胆。

2018年俄罗斯世界杯即将到来。本届世界杯所用球的科技含量已经超过了足球本身。足球首次内置NFC芯片，可以记录运动轨迹、球员射门等比赛细节。

2022年卡塔尔世界杯，比赛用球将继续内置芯片，并将进一步升级迭代，实时采集高精度足球数据，以每秒500次的频率发送数据，并交给人工智能系统进行整合和分析。当检测到越位等犯规时，数据将发送至视频助理裁判（VAR），帮助裁判做出合理、公平、准确的判决。

图片|卡塔尔世界杯比赛用球——“旅程”

02

从听球到看球

世界杯直播始于第二届世界杯，当时广播正在成为一种流行的新媒体。二十年后，到1954年瑞士世界杯时，人们开始进入电视时代。今年，人们第一次在黑白屏幕上看到世界杯的画面。此前，电视台对足球比赛的收视率普遍不看好。 1954年世界杯确立了体育赛事在大众媒体中的地位。

图片| 1982年中央电视台首次直播世界杯

在接下来的几十年里，电视直播随着技术的发展不断升级。 2010年南非世界杯，电视直播又取得了突破：观众第一次以高清方式观看世界杯。同时，这也是观众第一次可以在手机上观看世界杯。今年世界杯，每场比赛使用了29台摄像机，其中包括高速摄像机和直升机航拍。

2018年俄罗斯世界杯，BBC首次推出4K直播和VR直播——球迷只要佩戴VR设备就可以观看身临其境的足球比赛。

03

裁判的智能助手

自1996年BP机应用于裁判工作以来，辅助裁判工作的高科技产品不断进入公众视野。

2018年6月16日，俄罗斯世界杯C组法国队与澳大利亚队的比赛中，主裁库尼亚在视频助理裁判员提醒下更改了点球。这是VAR（视频助理裁判）技术首次引入世界杯后做出的首次贡献。

图片| 2018年世界杯首次使用VAR技术引发巨大争议

但此后VAR被过度使用，引发外界争议。尤其是在2018年世界杯决赛中，法国队再次通过VAR赢得了点球，这也引起了许多足球界人士对VAR制度的不满。 VAR没有什么问题，但使用VAR的人可能有问题。这是当时的普遍观点。

2022年世界杯最重要、也绝对会引起人们关注的，就是人工智能裁判的加入。

7月2日，国际足联发文，确认2022年卡塔尔世界杯将采用新型半自动越位技术，为裁判员提供更好的技术支持和越位判定帮助。目前，人工智能裁判是基于传统VAR（视频助理裁判）的升级技术。

一方面，AI裁判通过安装在体育场屋顶下的12个专用跟踪摄像头来跟踪球和每个球员多达29个数据点，每秒计算50次他们在场上的准确位置。利用数据来确定这些球员身体的位置信息。

另一方面，AI裁判将通过在比赛足球内部放置惯性测量单元（IMU）传感器，并每秒500次将足球数据发送到视频操作室，从而能够非常准确地检测踢球。时间点。

通过结合身体和足球跟踪数据并应用人工智能，新技术将提供像视频裁判一样的自动越位警报。视频裁判通过手动检查踢球点并自动创建越位线来验证提议的决定，然后通知现场裁判。这个过程在几秒钟内完成，这意味着裁判可以更快、更准确地做出越位决定。

视频裁判和主裁判确认判罚后，AI裁判系统将使用完全相同的位置数据点生成3D动画，详细说明球员身体在场上的位置以及判罚结果。这段3D动画将从最佳角度展示越位情况，然后在体育场的大屏幕和转播中提供。

图| 3D动画呈现展示越位的最佳视角

04

“不起眼”的草坪黑科技

直到20世纪60年代，草坪才成为足球比赛的场地。以前，比赛是在泥土球场上进行的——晴天足球赛尘土飞扬，但雨天就变成了泥地比赛。草皮正好解决了这些问题。此外，足球也变得越来越受欢迎。随着众多职业选手的谋生和比赛的规模化，竞争变得更加激烈，选手之间的身体对抗也越来越多。草皮还因为弹性好，可以缓冲跌倒时的冲击力而受到球员的喜爱。

自2010年南非世界杯以来，充满黑科技的人造草坪首次登上世界杯舞台。然而，首次使用的人造草坪的质地与天然草坪非常接近。据承包商介绍，人造草坪仅含有3%的人工成分，用于加固草坪的根部，草坪表面与天然草坪相同。当然，这种人造草坪的成本也高很多。

排水系统也是检验草坪质量的重要要素。以2018年俄罗斯世界杯卢日尼基体育场为例。你看到的只是一片“普通”的绿草，但地下结构其实非常复杂。

图片|卢日尼基体育场草坪的结构

草坪的建设需要排水系统和灌溉系统的设计，以及专业人员的管理和维护。草坪铺设共6层：上平床+7%泥炭+7%沸石、下平床、碎石、10毫米碎骨料、土建织物和110毫米污水管。有了如此强大的排水系统，你再也不用担心雨天高尔夫球场变成“菜地”了。

2022年卡塔尔世界杯，球场上将使用特殊草种，并采用海水淡化和雨水收集再利用技术。它还将与智能节水喷灌系统相结合，比传统草坪种植节省约40%的淡水。此外，这些草坪下面有系统可以吸走多余的水分，防止真菌病或其他草坪病的发生。

05

技术形而上学，利用计算机预测比赛结果

预测世界杯冠军和比赛结果也是很多球迷的热门话题。 2010年，章鱼保罗的出现让世界惊叹世界杯竟然可以这样预测。

随着科学技术的快速发展，许多研究机构开始利用人工智能和大数据来预测世界杯的结果。

2018年，麻省理工学院的研究人员开发了一种新型人工智能来预测世界杯。

研究人员声称，他们应用了一种称为随机森林的计算方法，通过将机器自学习和传统统计相结合，该方法可能比传统统计方法准确得多。

值得一提的是，麻省理工学院并不是唯一一家“凑热闹”的研究机构。高盛还使用了20万个统计模型，包括球员个人数据、球队近期表现以及100万次模拟。这场比赛等数据最终得出巴西将夺得俄罗斯世界杯冠军的结论。今年6月，Opta Analyst进行了千次超级计算机模拟，统计预测法国最有可能卫冕，概率为17.93%，紧随其后的是巴西和西班牙。

然而，四个月后，超级计算机改变了主意。根据Opta Analyst的最新判断，本届世界杯将由南美队夺冠。 Opta超级计算机目前对巴西队有利，并表示如果法国队的士气和团队合作遭受周期性下滑，南美巨人队已经准备好夺得冠军。

图| Opta超级计算机认为巴西队夺冠的几率为16.7%。

今年11月9日，EA体育发布了卡塔尔世界杯预赛结果，预测阿根廷晋级八强后，将2-1击败丹麦，1-0击败橙衣军团，最终1-0击败巴西队。最终夺得冠军。在大力神杯上，梅西获得了金靴奖。

由于成功预测了南非、巴西、俄罗斯三支世界杯冠军球队，EA的预测引发了不少讨论。

预测很有趣，但足球的最大魅力之一就是不确定性，所以观看比赛本身更有趣。毕竟啤酒龙虾世界杯是四年一度的日子，但结果有时真的没那么重要。

写在最后：

原本以为疫情三年后，随着年龄的增长，对竞技体育和世界杯的热情和关注度已经消退，但当真正到来的时候，朋友圈里的画面依然刷新。

当所有媒体都在炒作卡塔尔的球场、建筑、这个、那个……都是中国制造的时候，我怀念20年前的那个夏天，那是中国队唯一一次晋级世界杯。