Dit jaar weet een computer tijdens de FIFA World Cup de seconde nadat een schot de doellijn passeert - soms zelfs voordat de scheidsrechter kan bellen. Het systeem, genaamd GoalControl, gebruikt een set van 14 hogesnelheidscamera's om elk doel te bewaken en een signaal naar een smartwatch te sturen wanneer een bal de doellijn overschrijdt.
Het systeem is net zo - zo niet meer - nauwkeurig dan een menselijke scheidsrechter. Het voltooide een succesvolle proef tijdens de Confederations Cup van vorig jaar, waarin het alle 68 doelpunten in het toernooi correct scoorde.
Dus sportfans (vooral degenen wier teams zijn geëlimineerd of die gewoon niet van voetbal houden) vragen zich af: kan hetzelfde niveau van automatisering worden toegepast op andere sporten - misschien zelfs Amerikaans voetbal?
Dat is de vraag die een team van onderzoekers van de North Carolina State University en Carnegie Mellon onlangs wilde beantwoorden. De groep, gefinancierd door Disney Research, deelde hun systeem, dat radio-uitzendingen gebruikt om een voetbal in 3D-ruimte te volgen, eerder deze maand in IEEE Antennes en Propagation Magazine .
Vanaf het begin wist het team dat een systeem als FIFA's camera-gebaseerde baltracking niet voor hen zou werken.
"Amerikaans voetbal is uniek, omdat de bal veel wordt verdoezeld - vooral als je er het meest om geeft", zegt David Ricketts, universitair hoofddocent elektrotechniek en computertechniek aan de North Carolina State University en een van de auteurs van de krant. Spelers pakken en stapelen zich op de bal, want zo wordt het spel gespeeld.
Het team heeft een laagfrequente radiozender en een klein batterijpakket in het voetbal ingebed; een reeks antennes volgt het signaal en een computer gebruikt die gegevens om de positie van de bal in 3D-ruimte in kaart te brengen. Het lagere frequentiesignaal produceert golflengten die extreem lang zijn, wat betekent dat ze gemakkelijk door het menselijk lichaam kunnen gaan.
Volgens Ricketts is frequentie-interferentie wat er mis is gegaan met enkele eerdere pogingen om de bal te volgen. In die gevallen gebruikten ingenieurs zenders die hoogfrequente golven produceren, die gemakkelijk worden geabsorbeerd door het menselijk lichaam - niet bepaald de beste manier om een signaal te krijgen van onder zes linebackers.
Maar laagfrequente golven zijn ook niet perfect: de grond absorbeert ze en zendt ze vervolgens opnieuw uit en vervormt ze. "Hoewel mensen transparant zijn, " zegt Ricketts, "is de aarde niet omdat ze gewoon zo groot is."
Hoewel hun aanpak over het algemeen nieuw kan zijn, gebruikte het team een oude methode om de signalen te decoderen.
"We realiseerden ons dat we een techniek konden gebruiken die in de jaren zestig werd ontwikkeld met de naam complexe beeldtheorie, " zei Dr. Darmindra Arumugam, een andere auteur en een voormalige Ph.D. student aan Carnegie Mellon, in een persbericht. "Complexe beeldtheorie stelt ons in staat om de secundaire velden die door de aarde worden gegenereerd, te verantwoorden en te compenseren in ons model."
Zelfs met de zenders aan boord zullen voetballen zich nog steeds houden aan de NFL-voorschriften. "Een voetbal heeft veters, waardoor het erg asymmetrisch, variabel en scheef is", legt Ricketts uit. De NFL zorgt ook voor een gewichtsvariantie van maximaal een halve ons; de zenders van het team weegt minder dan 25 gram.
Op dit moment is het systeem nauwkeurig binnen ongeveer 77 centimeter; het moet tot 14 cm worden - ongeveer de helft van de lengte van een voetbal - om een haalbare optie voor het spelen van games te zijn.
Hoewel de technologie zeker niet klaar zal zijn voor het komende seizoen of zelfs het volgende, Ricketts wordt niet ontmoedigd.
"Proberen een voetbal op het veld te vinden, is als proberen een kubus van één voet te vinden in een gebied van 450.000 kubieke voet", zegt hij. "Het is niet alsof er een fundamentele beperking in de engineering is - het gaat echt om het verbeteren van het algoritme dat we gebruiken om de positie te schatten."
Hoewel het systeem nuttig kan zijn voor het afhandelen van betwiste oproepen, het maken van eerste downs en scrimmage, denkt Ricketts dat het ook kan helpen de tv-kijkervaring te verbeteren op dezelfde manier als MLB strike-zone camera's of NHL puck-tracking al hebben.
"Als je erover nadenkt, " zegt hij, "als iedereen op een rij staat en het midden op zijn plaats zit, zie je de bal niet eens totdat hij erop gaat."
De volgende waarschijnlijke stap: overdracht van de technologie aan een bedrijfspartner voor verdere ontwikkeling en mogelijke implementatie.
"Het is klaar voor een technologieoverdracht", zegt Ricketts.
