Den stora världen av (sensorinbyggd) sport

Kommissionären Rob Manfred från Major League Baseball berättade nyligen för ESPN att robotdomare kommer att finnas i de stora ligorna 2024. Detta elektroniska slagområde och automatiserade system för bollträfff (ABS) innehåller en sensor bakom hemmabasen och flera optiska Hawk-Eye spårningskameror som trianguleras på platsen. Systemet använder kastparabeln tillsammans med placeringen och måtten på slagmannens slagområde för att avgöra om ett visst kast är en träff eller en miss. När en slagman inte slår, skickar systemet på några sekunder det korrekta meddelandet till domarens hörlur.

Figur 1: Teknik inom idrotten är inget nytt. Fotoobjektiv kompletterade denna automatiska domarmaskin från 1950. (Bildkälla: Walter Stein - Associated Press)

ABS kommer att användas i alla matcher i Minor League 2023 för att möjliggöra vissa experiment. I hälften av AAA-arenorna sker alla domsluy automatiskt via ABS. Den andra hälften kommer att använda ABS-systemet, där domarna ropar ut miss och träff som vanligt ... men där slagmannen, kastaren eller fångaren sedan kan ifrågasätta beslutet. I dessa fall är det robotdomaren som fattar det slutgiltiga beslutet.

Tekniska byggstenar för sportanalys

Robotdomare inom baseball är inte den enda tillämpningen för återkoppling inom idrotten - och faktum är att marknaden för sportanalyser kan uppgå till 4,5 miljarder dollar år 2025. Produktfunktioner och specifikationer varierar beroende på tillverkare, men vissa tekniker är integrerade i de flesta analyssystem. Ta tre exempel:

1. IoT-sensorer är inbäddade i utrustning eller bärs av spelare. De registrerar mätvärden som position, rörelse, acceleration, vibrationer, kraft, tryck och stötar.

Figur 2: Det finns många rörelsesensorer med sex och nio axlar på marknaden för bärbara produkter. Här visas tre MEMS-enheter för tröghetsmätning (IMU) med inbyggda processorer. (Bildkälla: TDK InvenSense)

2. Ultra-wideband (UWB) är ett protokoll för trådlös kommunikation med kort räckvidd. Eftersom UWB arbetar med högfrekventa radiovågor kan den fånga rumsliga och riktningsrelaterade data med högre precision än Bluetooth, GPS eller Wi-Fi. Optiska spårningssystem använder höghastighetskameror som är synkroniserade för att fånga videobilder från flera vinklar med upp till 300 bilder per sekund.

Figur 3: Hawk-Eye-kameror hjälper funktionärer att göra bedömningar i fotbolls- och cricketmatcher samt sim- och tennismatcher. (Bildkälla: Hawk-Eye Innovations)

3. Programvara med artificiell intelligens (AI) bearbetar data omedelbart och omvandlar den sedan till andra format, t.ex. system för videorecensioner, visuella bilder för TV-bolag och mobilappar för fans.

Figur 4: Sensorer för rörelseupptagning för fitness och sport finns ofta i bärbara enheter. (Bildkälla: Movella Xsens Technologies BV)

Fokus på tillämpningar: uppkopplad teknik vid FIFA World Cup

De officiella bollarna vid fotbolls-VM 2022 i Qatar har en ny spårningsteknik som utvecklats av Adidas, FIFA och KINEXON. Ett Adidas Suspension System stabiliserar en 500 Hz tröghetssensor (IMU) inuti bollen. Tröghetssensorn samlar in tidsexakt data om bollens position 500 gånger per sekund. Hawk-Eye-kameror runt om på arenan följer bollens position 500 gånger per sekund. Hawk-Eyes halvautomatiska offsideprogram SkeleTRACK spårar 29 punkter på enskilda spelare upp till 50 gånger per sekund.

Figur 5: De bollar som användes i FIFA World Cup 2022 hade KINEXON-anslutning för att förbättra det videoassisterande domarsystemet (VAR) med ytterligare data. (Bildkälla: Adidas)

När den här tekniken kombineras får videodomare och videoassisterande domare (VAR) den information de behöver för att snabbt, korrekt och konsekvent kunna göra offsidebedömningar. Programvaran genererar även 3D-bilder av spelaren som visas på stora skärmar inne på arenan. Andra tillämpningar överlagrar matchens direktsändning med aktuella och historiska uppgifter om enskilda spelare och lag. Detta var också första året som innehåll i sociala medier fångades i vertikalt format av mobiltelefoner på arenan, vilket gjorde det möjligt för innehållsskapare att dela med sig av klipp nästan i realtid från viktiga ögonblick under matchen. Fans som tittar hemifrån kan använda FIFA:s app för förstärkt verklighet (AR) för att förvandla sina vardagsrum till 3D-datacenter.

Fokus på tillämpningar: Spårning av puckar och spelare med NHL Edge

NHL fick det prestigefyllda Alpha Award för bästa idrottsinnovation vid MIT Sloan Sports Analytics Conference 2022. Ligan fick pris för sin teknik för spårning av puckar och spelare, som går under namnet NHL Edge. Programmet (som skapats av SportsMEDIA Technology eller SMT) har en patenterad puck med inbyggda sensorer som kallas Bright Star. När pucken utsätts för påverkan, t.ex. vid nedsläpp på isen eller när den passas av en spelare, vaknar sensorn och sänder ut infrarött ljus som sänds till flera optiska spårningskameror runt om i arenan. OASIS, plattformen från SMT, bearbetar och distribuerar data till funktionärer, tränare, TV-bolag och fans.

Figur 6: Sensorer i NHL-puckar genererar mer data för lag, TV-bolag och fans. (Bildkälla: Paul Sancya - Associated Press)

Figur 7: Spårning av spelare i realtid möjliggörs av sensorer på baksidan av NHL-tröjorna. (Bildkälla: Paul Sancya - Associated Press)

Analyser är etablerade i praktiskt taget alla professionella sporter, men drivkraften bakom NHL Edge är fansens engagemang. Det totala antalet åskådare har minskat, och det är avgörande för ligans framtid att locka yngre fans. Tillämpningar på plats som drivs av 5G och databehandling i molnkanten överlagrar digital information på bilder från matchen i realtid. Programledare och fans kan se spelarnummer, statistik och historiska prestationer på några sekunder. Åskådare kommer snart att kunna använda AR-headsets (augmented reality) för att placera sig själva i aktiviteten på isen. Potentialen att utvidga sådana tillämpningar till andra professionella sporter var utan tvekan en faktor som bidrog till att Alpha Award tilldelades.

Räkna dock inte bort människorna ännu

Avancerad analys hjälper idrottare att träna effektivare, prestera bättre och spela säkrare. Optisk spårning och videogranskningssystem löser tvister och påskyndar spelet. Med hjälp av anslutna appar kan fansen samarbeta med lag och spelare som aldrig förr. Men att låta maskinerna åsidosätta den mänskliga tränarinstinkten är en annan sak.

I den fjärde matchen i 2022 års National League Division Series (NLDS) tog Dodgers manager Dave Roberts ut startkastaren Tyler Anderson i slutet av den femte omgången. Sports Illustrated noterade att Anderson gjorde en mästerlig match och bara släppte igenom två träffar och noll poäng på 86 kast. Anderson berättade för LA Times att han kunde ha kastat hela natten.

De som har koll på siffrorna var oense.

Enligt analyserna var det rätt att ta in en ny kastare i den sjätte perioden - och teoretiskt sett kan detta beslut ha fattats innan matchen ens hade börjat. (Roberts var 45 minuter försenad till mediasessionerna eftersom han var upptagen med analysteamet.) Ironiskt nog vann Dodgers den sjätte matchen i World Series 2020 när Tampa Bay Rays kastare Blake Snell byttes ut när han gjorde en av de bästa matcherna i sin karriär. Rays huvudtränare Kevin Cash medgav att beslutet fattades med hjälp av insikter från deras dataanalyser. Det räcker med att säga att analyser kan vara ett värdefullt verktyg ... men de är inte allt.