科技有狠活｜足球是门玄学吗？对不起，它是科学
来源：封面新闻
封面新闻记者 张峥
足球是玄学吗？
在手撕了多篇前稿后，作为球盲的小编终于在不断的“天问”中，通过一番在线课程、论文阅读、知情人士科普后，顿悟出一个道理：看不懂球是正常的，因为足球是科学。
如果，你跟小编一样，一众球迷疯狂尖叫你却一脸懵逼，看不懂绿茵场上是谁在带球跑，看不懂各种炫技，搞不懂裁判吹哨是啥原因，那么我们可以试着升维打击，用高深的数学建模、流体力学、统计学、大数据分析来科学地分析足球这种高智商运动。
首先，引入一段影片
点球成金
说到运动科学，有一部片子绕不过，那就是布拉德•皮特主演的奥斯卡提名片《点球成金》。《点球成金》记录了真实事件，该片改编自《魔球：逆境中致胜的智慧》。奥克兰运动家棒球队面临经费少，物资缺乏、人员不济的三重困境，为了扭转局面，总经理比利•比恩（Billy Beane）和他的朋友彼得•布兰德，怪招频出，运用赛博计量法，依靠球员数据，创新重组球队，获得史诗级20连胜。Billy Beane采用的分析方法叫赛伯计量学——一项通过记录棒球比赛的各项统计数据，对比赛和球员进行分析、评价和预测的学科，并得出了一个结论：拥有更高上垒率的队伍更有可能得分，从而更有可能取得胜利。
赛博计量学（sabermetrics 音译）。赛伯计量学词取自美国棒球研究协会（Society for American Baseball Research)的首字母缩写，由棒球历史学家、统计学家和作家比尔•詹姆斯首创。
所以，即使你对踢球一窍不通，你也可以用你的数理知识来操控一场激动人心的赛事，让自己身临其境地参与到决胜千里之外的球场中，是不是有被爽到？
下面，进入正题
让我们一起揭秘科学足球
数据分析
在本届卡塔尔世界杯上，球员会以一种“更讲证据”的方式来向教练展示自己在场上的价值。比赛结束后几分钟之内，赛事主办方就会给每位球员发送一份他们在场上表现的详细分析。前锋可以看到他们的跑动次数和被漏防的次数。后卫则能看到他们在对方持球时进行了多少次干扰。如今，数据分析能为球场内外的所有一切提供指导，从球员转会、训练强度，到制定针对性战术、给出球场上的实时最佳传球线路等等。
以前，每个球员在球场上的进球、失球、传球数据都由人工进行记录，现在，这项工作由人工智能AI取代，现场的高速摄像机会记录下场内主要事件，包括带球、传球和抢断，通过数据转码、汇总、生成统计资料，交由教练团队进行战术决策。同时，可穿戴背心和手环能感知运动，利用GPS追踪位置，还能计算每只脚的射门次数。为了理解这些信息，大多数顶级球队都会雇用数据分析师，包括从微软和日内瓦近郊欧洲粒子物理实验室（CERN）等计算应用巨头挖来的数学家、数据科学家和物理学家。
“大数据开创了足球的新时代，”科隆德国体育学院的体育科学家Daniel Memmert说，“它改变了球队的战术思想、行为、分析对手的方式以及培养人才和发掘球员的方法。”
利物浦足球俱乐部的数据团队包括曾在CERN和剑桥大学供职的物理学家，他们构建了一套模型，专门评估球员在场上的行动是否更可能导致进球。里斯本大学的体育科学家在和西甲巨头巴塞罗那俱乐部合作期间，发表了一篇分析文章，研究不同类型的传球在场上有多长的机会窗口。
传球网络
球赛中最常听到的数字就是控球率，大多数情况下控球多的被认为是强队，所谓控球，就是足球在同一队的队友之间传递，由此便产生了传球网络。2019年9月 Scientific Reports 上发表的一篇论文，该研究对巴萨10-11赛季比赛的传球网络进行了可视化：代表球员的点越大，参与传球次数越多；连边越粗，说明两人间传球配合越密切。
巴萨队的传球网络的可视化图
足球与科学
那么国内对科学足球的研究又是如何呢？
70余岁高龄仍然活跃在绿茵场上，清华大学校工球员队队员、物理系教授葛惟昆用自身案例说明，进球不一定是跑得快的年轻人的专利，智商高、懂算法的人，找准点位、巧用物理常识，统计学知识，也能完美进球。
“球在空气中飞行，在地面上反弹，在球门上反弹，有踢球、有抛球、有头顶球，要接球、卸球、停球等。这些都与物理有关。”
球员以什么样的角度踢球，球飞得最远？答案是45度。
点球点的位置为什么要设在12码？背后有统计学规律在指导。罚点球有很大的不可预见性，但是又有很大的机会，根据概率统计，在12码位置罚点球，射门成功率可达70％。
贝克汉姆最擅长的香蕉球是怎么踢出来的？有什么物理原理？按照葛惟昆《足球与科学》讲座的观点，香蕉球就是一种旋转球，球在运动中发生偏转，再拐进球门。空气脱离开球，上部晚一点，下部早一点，所以整个流动会向下面倾斜。这种技术很刁钻，那么如何踢，用脚的哪个部分踢，有什么讲究？“香蕉球可以用脚弓也可以用脚背踢，它的关键是脚与球要有长时间的接触。”
大数据足球与中国
足球数据分析，作为国际上顶尖球队目前正在使用的一种技术，在国内普及情况如何呢？足球中国运营负责人谢佑轩告诉封面新闻记者，作为中国足协官方社会足球平台，推动中国足协治理体系和治理能力现代化数字化的一款APP，平台也在尝试借助AI人工智能来记录球员的运动轨迹，由AI自动生成球员报告，不过他认为，大数据分析需要庞大的数据，职业联赛的数据价值更大。而另外一家大数据足球公司，同道伟业，已经在为国内联赛球队提供大数据服务。平台可以提供虚拟全景系统，允许不同用户独立观看比赛中场上任意位置任何细节，可创建比赛场地的数据模型，以便向队员提供更详细和高效的指导和分析。
