В этом году на чемпионате мира по футболу компьютер узнает, как второй удар проходит через линию ворот - иногда даже до того, как рефери сможет сделать колл. Система, называемая GoalControl, использует набор из 14 высокоскоростных камер для наблюдения за каждым голом и отправки сигнала умным часам каждый раз, когда мяч пробивает линию ворот.
Система точно так же - если не более - точна, чем человеческий судья. Он успешно завершил испытание на Кубке конфедераций в прошлом году, в котором он правильно забил все 68 голов, забитых в турнире.
Таким образом, поклонники спорта (особенно те, чьи команды были исключены или кто просто не увлекается футболом), задаются вопросом: можно ли применить такой же уровень автоматизации к другим видам спорта - возможно, даже к американскому футболу?
На этот вопрос недавно намеревались ответить ученые из Университета штата Северная Каролина и Карнеги-Меллон. Группа, финансируемая Disney Research, поделилась своей системой, которая использует радиопередачи для отслеживания футбола в трехмерном пространстве, в IEEE Antennas и Propagation Magazine ранее в этом месяце.
С самого начала команда знала, что такая система, как слежение за мячом в FIFA, не будет работать для них.
«Американский футбол уникален, потому что мяч сильно затенен, особенно когда вы заботитесь о нем больше всего», - говорит Дэвид Рикеттс, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Университете штата Северная Каролина и один из авторов статьи. Игроки берутся за мяч и накапливают его, потому что так играют в игру.
Команда встроила в футбол низкочастотный радиопередатчик и небольшой аккумулятор; ряд антенн отслеживает сигнал, и компьютер использует эти данные для отображения положения шара в трехмерном пространстве. Низкочастотный сигнал генерирует чрезвычайно длинные волны, что означает, что они могут легко проходить через тело человека.
По словам Рикетта, частотные помехи - это то, что пошло не так с некоторыми прошлыми попытками отслеживания мяча. В этих случаях инженеры использовали передатчики, которые производят высокочастотные волны, которые легко поглощаются человеческим телом - не совсем лучший способ получить сигнал от шести полузащитников.
Но низкочастотные волны тоже не идеальны: земля поглощает их, а затем переизлучает и искажает их. «Хотя люди прозрачны, - говорит Рикеттс, - Земля не потому, что она такая большая».
Хотя их подход в целом может быть новым, команда использовала старый метод для расшифровки сигналов.
«Мы поняли, что можем использовать методику, разработанную в 1960-х годах, называемую теорией сложных изображений», - сказал доктор Дарминдра Арумугам, другой автор и бывший доктор философии. студентка Карнеги-Меллона, в пресс-релизе. «Сложная теория изображений позволяет нам учитывать вторичные поля, генерируемые Землей, и компенсировать их в нашей модели».
Даже с передатчиками на борту футбольные мячи будут придерживаться правил НФЛ. «У футбола есть кружева, которые делают его очень асимметричным, переменным и однобоким», - объясняет Рикеттс. НФЛ также допускает отклонение веса до половины унции; Вес передатчиков команд составляет менее 25 грамм.
Прямо сейчас система точна в пределах 77 сантиметров; он должен быть уменьшен до 14 см - примерно на половину длины футбольного мяча - чтобы быть жизнеспособным вариантом для игры.
Хотя технология, безусловно, не будет готова к предстоящему сезону или даже следующему, Рикеттс не обескуражен.
«Попытка найти футбольный мяч на поле - это все равно, что попытаться найти куб в один фут в области площадью 450 000 кубических футов», - говорит он. «Дело не в том, что в разработке есть фундаментальное ограничение - речь идет об улучшении алгоритма, который мы используем для оценки позиции».
Хотя система может быть полезна для обработки спорных вызовов, установления первых сбоев и линий драки, Рикеттс полагает, что она также может помочь улучшить качество просмотра телевизора таким же образом, как камеры с ударной зоной MLB или слежение за шайбами НХЛ.
«Если вы думаете об этом, - говорит он, - когда все выстроены в линию и центр на месте, вы даже не увидите мяч, пока он не поднимет его».
Следующий вероятный шаг: передача технологии корпоративному партнеру для дальнейшего развития и потенциального внедрения.
«Он готов к передаче технологии», - говорит Рикеттс.
