Podobno piłka nożna to bardzo prosty sport: aby rozegrać mecz, wystarczy 22 zawodników, boisko, dwie bramki i piłka. To prawda, ale aby wzbić się na wyżyny tej dyscypliny, trzeba już znacznie większych zasobów, nie tylko finansowych, ale też technologicznych i analitycznych. Współczesny football obficie korzysta z osiągnięć nauki – od nowoczesnych sensorów, przez wysokozaawansowaną analizę danych, po wykorzystanie sztucznej inteligencji.

Mundialowe technologie

Trwające właśnie mistrzostwa świata w Katarze nie tylko budzą największe kontrowersje ze względu na łamanie praw człowieka przez państwo gospodarza oraz z powodu tego, że są najdroższe w historii mundiali, ale i stanowią najbardziej zaawansowany technologicznie piłkarski czempionat. Stadiony są naszpikowane różnego rodzaju sensorami, które pozwalają wychwycić najmniejszy ruch, konieczność zmierzenia się z ekstremalnym klimatem Kataru wymusiła opracowanie specjalnych systemów chłodzenia stadionów, a znane od kilku lat systemy, takie jak VAR, są jeszcze bardziej precyzyjne niż dotąd. Jednak technologiczna rewolucja w piłce nożnej zaczęła się już blisko dekadę wcześniej.

Od 2014 r. na mundialu jest używany system Goal-Line, który wykorzystując kamery, pozwala potwierdzić, czy w niejasnych sytuacjach piłka przekroczyła całym swoim obwodem linię bramkową. W Katarze do obserwacji tylko tego elementu używa się aż 14 rozmieszczonych w różnych miejscach stadionu kamer. Jeśli piłka przekroczy linię, arbiter otrzymuje informację na specjalny zegarek.

Prawdziwą rewolucją stał się jednak używany od 2017 r. w rozgrywkach klubowych, a od 2018 r. na mistrzostwach świata system VAR (Video Assistant Referee) – umożliwiający prześledzenie i rozstrzygnięcie kontrowersyjnych sytuacji, takich jak potencjalny rzut karny, faul na czerwoną kartkę czy gol ze spalonego. Na obecnym mundialu VAR bardzo często jest narzędziem, które pozwala sędziemu rozstrzygnąć o podyktowaniu „jedenastki” czy (nie)uznaniu zdobytej bramki. Do sprawnego działania tego systemu wykorzystuje się obecnie aż 12 kamer, które rejestrują przemieszczanie 29 punktów na ciele każdego z zawodników.

Z oboma systemami współpracuje oficjalna mundialowa piłka „Al Rihla” (po arabsku – podróż). Zaprojektowana przez Adidasa futbolówka wykorzystuje nie tylko technologie materiałowe, które mają wpływ na to, jak wiruje i przemierza boisko, ale w samym środku, w rdzeniu piłki zainstalowany jest specjalny czujnik ruchu, który 500 razy na sekundę rejestruje i przekazuje do systemu VAR dane o jej pozycji i położeniu. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie systemu SAOT – Semi Automated Offside Technology, który z najwyższą dokładnością umożliwia zweryfikowanie, czy piłkarz był na spalonym, czy nie.

Wszystkie te dane, zebrane przez wyspecjalizowane kamery i przesyłane z wnętrza piłki, wpływają do komputera, gdzie sztuczna inteligencja przetwarza je i analizuje oraz przygotowuje wizualizację, którą później na ekranach widzą kibice i która przede wszystkim pozwala znacznie precyzyjniej rozstrzygnąć niejasne sytuacje.

Jak klimatyzować stadion?

Dziesiątki sensorów rejestrujących każdy ruch zawodników i piłki to jedno, a sama organizacja mundialu w jednym z najgorętszych państw świata – drugie. Nie wystarczyło przenieść mistrzostw na przełom listopada i grudnia, aby warunki do gry były znośne. Katarczycy postanowili w związku z tym zbudować klimatyzowane stadiony. Tylko jak stworzyć klimatyzację na obiekcie o tak dużej kubaturze jak stadion piłkarski?

W tym celu opracowali zupełnie nowatorski system chłodzenia, który pozwala na zaoszczędzenie 40 proc. energii w porównaniu z innymi systemami klimatyzacji. Na katarskich stadionach zimne powietrze jest tłoczone niewielkimi nawiewami pod krzesełkami oraz dużymi rurami skierowanymi wprost na boisko i umieszczonymi w bandzie poniżej dolnego rzędu krzesełek. System stosowany na stadionach pozwala obniżyć temperaturę na boisku do 18–24 stopni, w zależności od temperatury panującej na zewnątrz obiektu.

Równocześnie z problemem wysokich temperatur postanowiły zmierzyć się poszczególne reprezentacje. Na wypadek, gdyby „klima” jednak nie zadziałała, niektóre zespoły opracowały precyzyjny plan uzupełniania płynów i elektrolitów, opierając go na indywidualnej ocenie odwadniania organizmu poszczególnych zawodników. Medycyna potrafi dziś określić i takie rzeczy.

Big Data w służbie „kopanej”

Wykorzystanie nauki w świecie piłki nożnej to nie tylko technologie stosowane w rejestracji gry czy przy budowie stadionów. W klubowej piłce na najwyższym poziomie ogromne znaczenie ma dziś analiza danych. To zjawisko opisuje David Adam na łamach czasopisma „Nature”.

Największe kluby mają w swoich strukturach wyspecjalizowane działy badań i analiz, w których zatrudniają wybitnych specjalistów z dziedziny fizyki czy analityki. Dyrektor działu badań Liverpool FC Ian Graham zrezygnował z doktoratu z fizyki na Cambridge, aby zająć się analityką sportową, a w jego zespole są m.in. fizycy z doświadczeniem pracy w szwajcarskim CERN-ie oraz na uniwersytetach Cambridge i Oksford. Analitykiem grającego w amerykańskiej MLS Major Soccer League klubu Seattle Sounders jest Ravi Ramieni – były pracownik Microsoftu. FC Barcelona współpracuje z naukowcami z Uniwersytetu Lizbońskiego.

Podstawowym zadaniem analityków jest gromadzenie danych pochodzących z sensorów (kamery, czujniki GPS itd.) i budowanie algorytmów, które z wykorzystaniem sztucznej inteligencji pozwalają opracować najważniejsze informacje pomocne przy ustalaniu taktyki gry. Przykład? Raporty przedmeczowe pozwalają zobrazować na wykresach sposób poruszania się konkretnych piłkarzy rywala, opracować ich najsłabsze strony, precyzyjnie określić skuteczność nie tylko gry głową, prawą czy lewą nogą, ale też podań z i do określonej strefy boiska. Jeśli na przykład obrońca rywala słabo gra w ostatnim czasie głową, wtedy na podstawie takiej informacji trener może w jego strefie ustawić rosłego, sprawnego w główkowaniu napastnika.

Analiza bieżącej gry własnych zawodników i rywali to jednak nie wszystko. Niektóre kluby na podstawie zbieranych danych opracowują algorytmy pozwalające wychwytywać na rynku transferowym niedocenionych piłkarzy o dużym potencjale, dzięki czemu można realizować dobre transfery za niewielkie pieniądze. Taką strategię stosuje m.in. angielski klub Brentford FC. Niektóre kluby wykorzystują analizę danych do przewidywania ryzyka kontuzji swoich zawodników i opracowywania na tej podstawie planu obciążeń treningowych.

Nie wszystkich stać na zatrudnienie sztabu analityków i gromadzenia tak szczegółowych danych. Alternatywą jest korzystanie z usług wyspecjalizowanych, komercyjnych firm, które zajmują się analityką piłkarską opartą na zgromadzonych materiałach, m.in. rejestracji wideo.

Precyzyjna analiza danych jest też wykorzystywana na mistrzostwach świata w Katarze: sztaby już kilka minut po zakończonym meczu otrzymują szczegółowe podsumowanie statystyk gry swoich drużyn.

Matematyka kontra sport

Modele matematyczne są też wykorzystywane do przewidywania rozstrzygnięć spotkań czy całych turniejów. Przy okazji obecnego mundialu powstało kilka modeli matematycznych, które w oparciu o różne zestawy danych przewidują prawdopodobieństwo wygrania turnieju przez konkretne drużyny. Żaden z nich nie daje wielkich szans Biało-Czerwonym. Prawdopodobieństwo zdobycia tytułu przez Polskę szacowane jest na mniej więcej 2–3 proc. Statystycznie zdecydowanymi faworytami do finału są Brazylia i Belgia. Belgia, która w praktyce w dwóch pierwszych meczach grupowych wymęczyła zwycięstwo z Kanadą i przegrała wyraźnie z Marokiem. Wysoko notowane w modelach matematycznych były też Argentyna i Niemcy, które przegrały swoje pierwsze spotkania z grupowymi outsiderami. Czy to oznacza, że modele matematyczne nie mają sensu? Absolutnie nie! Rolą analizy jest określenie prawdopodobieństwa jakiegoś rozwiązania. I chociaż analiza danych i technologia mogą być bardzo pomocne dla sztabów szkoleniowych, to ostatecznie mamy do czynienia z magią sportu. A ten jest nieprzewidywalny. I dopóki piłka w grze, dopóty wszystko może się zdarzyć. •