來源：封面新聞

封面新聞記者 張崢

足球是玄學嗎？

在手撕了多篇前稿后，作為球盲的小編終于在不斷的“天問”中，通過一番在線課程、論文閱讀、知情人士科普后，頓悟出一個道理：看不懂球是正常的，因為足球是科學。

如果，你跟小編一樣，一眾球迷瘋狂尖叫你卻一臉懵逼，看不懂綠茵場上是誰在帶球跑，看不懂各種炫技，搞不懂裁判吹哨是啥原因，那么我們可以試著升維打擊，用高深的數(shù)學建模、流體力學、統(tǒng)計學、大數(shù)據(jù)分析來科學地分析足球這種高智商運動。

首先，引入一段影片

點球成金

說到運動科學，有一部片子繞不過，那就是布拉德?皮特主演的奧斯卡提名片《點球成金》。《點球成金》記錄了真實事件，該片改編自《魔球：逆境中致勝的智慧》。奧克蘭運動家棒球隊面臨經(jīng)費少，物資缺乏、人員不濟的三重困境，為了扭轉(zhuǎn)局面，總經(jīng)理比利?比恩（Billy Beane）和他的朋友彼得?布蘭德，怪招頻出，運用賽博計量法，依靠球員數(shù)據(jù)，創(chuàng)新重組球隊，獲得史詩級20連勝。Billy Beane采用的分析方法叫賽伯計量學——一項通過記錄棒球比賽的各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對比賽和球員進行分析、評價和預測的學科，并得出了一個結(jié)論：擁有更高上壘率的隊伍更有可能得分，從而更有可能取得勝利。

賽博計量學（sabermetrics 音譯）。賽伯計量學詞取自美國棒球研究協(xié)會（Society for American Baseball Research)的首字母縮寫，由棒球歷史學家、統(tǒng)計學家和作家比爾?詹姆斯首創(chuàng)。

所以，即使你對踢球一竅不通，你也可以用你的數(shù)理知識來操控一場激動人心的賽事，讓自己身臨其境地參與到?jīng)Q勝千里之外的球場中，是不是有被爽到？

下面，進入正題

讓我們一起揭秘科學足球

數(shù)據(jù)分析

在本屆卡塔爾世界杯上，球員會以一種“更講證據(jù)”的方式來向教練展示自己在場上的價值。比賽結(jié)束后幾分鐘之內(nèi)，賽事主辦方就會給每位球員發(fā)送一份他們在場上表現(xiàn)的詳細分析。前鋒可以看到他們的跑動次數(shù)和被漏防的次數(shù)。后衛(wèi)則能看到他們在對方持球時進行了多少次干擾。如今，數(shù)據(jù)分析能為球場內(nèi)外的所有一切提供指導，從球員轉(zhuǎn)會、訓練強度，到制定針對性戰(zhàn)術(shù)、給出球場上的實時最佳傳球線路等等。

以前，每個球員在球場上的進球、失球、傳球數(shù)據(jù)都由人工進行記錄，現(xiàn)在，這項工作由人工智能AI取代，現(xiàn)場的高速攝像機會記錄下場內(nèi)主要事件，包括帶球、傳球和搶斷，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)碼、匯總、生成統(tǒng)計資料，交由教練團隊進行戰(zhàn)術(shù)決策。同時，可穿戴背心和手環(huán)能感知運動，利用GPS追蹤位置，還能計算每只腳的射門次數(shù)。為了理解這些信息，大多數(shù)頂級球隊都會雇用數(shù)據(jù)分析師，包括從微軟和日內(nèi)瓦近郊歐洲粒子物理實驗室（CERN）等計算應(yīng)用巨頭挖來的數(shù)學家、數(shù)據(jù)科學家和物理學家。

“大數(shù)據(jù)開創(chuàng)了足球的新時代，”科隆德國體育學院的體育科學家Daniel Memmert說，“它改變了球隊的戰(zhàn)術(shù)思想、行為、分析對手的方式以及培養(yǎng)人才和發(fā)掘球員的方法?！?/p>

利物浦足球俱樂部的數(shù)據(jù)團隊包括曾在CERN和劍橋大學供職的物理學家，他們構(gòu)建了一套模型，專門評估球員在場上的行動是否更可能導致進球。里斯本大學的體育科學家在和西甲巨頭巴塞羅那俱樂部合作期間，發(fā)表了一篇分析文章，研究不同類型的傳球在場上有多長的機會窗口。

傳球網(wǎng)絡(luò)

球賽中最常聽到的數(shù)字就是控球率，大多數(shù)情況下控球多的被認為是強隊，所謂控球，就是足球在同一隊的隊友之間傳遞，由此便產(chǎn)生了傳球網(wǎng)絡(luò)。2019年9月 Scientific Reports 上發(fā)表的一篇論文，該研究對巴薩10-11賽季比賽的傳球網(wǎng)絡(luò)進行了可視化：代表球員的點越大，參與傳球次數(shù)越多；連邊越粗，說明兩人間傳球配合越密切。

巴薩隊的傳球網(wǎng)絡(luò)的可視化圖

足球與科學

那么國內(nèi)對科學足球的研究又是如何呢？

70余歲高齡仍然活躍在綠茵場上，清華大學校工球員隊隊員、物理系教授葛惟昆用自身案例說明，進球不一定是跑得快的年輕人的專利，智商高、懂算法的人，找準點位、巧用物理常識，統(tǒng)計學知識，也能完美進球。

“球在空氣中飛行，在地面上反彈，在球門上反彈，有踢球、有拋球、有頭頂球，要接球、卸球、停球等。這些都與物理有關(guān)。”

球員以什么樣的角度踢球，球飛得最遠？答案是45度。

點球點的位置為什么要設(shè)在12碼？背后有統(tǒng)計學規(guī)律在指導。罰點球有很大的不可預見性，但是又有很大的機會，根據(jù)概率統(tǒng)計，在12碼位置罰點球，射門成功率可達70％。

貝克漢姆最擅長的香蕉球是怎么踢出來的？有什么物理原理？按照葛惟昆《足球與科學》講座的觀點，香蕉球就是一種旋轉(zhuǎn)球，球在運動中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，再拐進球門?？諝饷撾x開球，上部晚一點，下部早一點，所以整個流動會向下面傾斜。這種技術(shù)很刁鉆，那么如何踢，用腳的哪個部分踢，有什么講究？“香蕉球可以用腳弓也可以用腳背踢，它的關(guān)鍵是腳與球要有長時間的接觸?！?/p>

大數(shù)據(jù)足球與中國

足球數(shù)據(jù)分析，作為國際上頂尖球隊目前正在使用的一種技術(shù)，在國內(nèi)普及情況如何呢？足球中國運營負責人謝佑軒告訴封面新聞記者，作為中國足協(xié)官方社會足球平臺，推動中國足協(xié)治理體系和治理能力現(xiàn)代化數(shù)字化的一款APP，平臺也在嘗試借助AI人工智能來記錄球員的運動軌跡，由AI自動生成球員報告，不過他認為，大數(shù)據(jù)分析需要龐大的數(shù)據(jù)，職業(yè)聯(lián)賽的數(shù)據(jù)價值更大。而另外一家大數(shù)據(jù)足球公司，同道偉業(yè)，已經(jīng)在為國內(nèi)聯(lián)賽球隊提供大數(shù)據(jù)服務(wù)。平臺可以提供虛擬全景系統(tǒng)，允許不同用戶獨立觀看比賽中場上任意位置任何細節(jié)，可創(chuàng)建比賽場地的數(shù)據(jù)模型，以便向隊員提供更詳細和高效的指導和分析。