北京時間今日零時，2022年卡塔爾世界杯正式開幕！揭幕戰(zhàn)上，厄瓜多爾隊以2:0的比分擊敗東道主卡塔爾隊，取得本屆世界杯的首場勝利。本場比賽后，世界杯東道主首戰(zhàn)不敗的紀(jì)錄就此作古，這一消息也引發(fā)足球圈里熱議。值得注意的是，本次世界杯賽場內(nèi)外的科技也看點十足，其中許多技術(shù)都是世界杯歷史上首次使用。此次世界杯重大亮點之一就是比賽用球，這也是自世界杯足球賽舉辦以來，史上“最快速”的裝載芯片的智能足球！

內(nèi)置中央“芯片” 精準(zhǔn)記錄足球運(yùn)動數(shù)據(jù)

資料顯示，2022年卡塔爾世界杯比賽用球命名為“旅程”（阿拉伯語：AL RIHLA）。為何稱其為“最快速”的足球，原因是它與往屆世界杯用球相比重量更輕，可以在空中保持更快的飛行速度。這樣的好處在于，一方面能夠讓足球飛得更快，守門員難以防守情況下，進(jìn)球率能夠得到提升，也可以大幅提高比賽的觀賞性?！奥贸獭钡那蛎嬗?0個SPEEDSHELL模塊組成，同時采用了三角形狀和彎折設(shè)計，降低了足球在空中運(yùn)行的風(fēng)阻系數(shù)。除此之外，通過表面內(nèi)嵌式的設(shè)計細(xì)節(jié)，“旅程”設(shè)計者大大提升了足球飛行的穩(wěn)定性。當(dāng)然這些都是涉及到材料學(xué)、力學(xué)方面的學(xué)識，在本文中我們更想跟大家聊一聊，“旅程”裝載了智能芯片所帶來的重要意義。據(jù)悉，“旅程”應(yīng)用了創(chuàng)新技術(shù)系統(tǒng)——CTR－CORE，即在足球內(nèi)部植入一枚中央芯片，其能夠以500次／秒的速度記錄足球運(yùn)動相關(guān)數(shù)據(jù)。

（資料源自央視新聞/硬核看板/卡塔爾世界杯官網(wǎng)）

類似的技術(shù)實際上在籃球、網(wǎng)球等運(yùn)動中早有應(yīng)有，不過這還是第一次被用在足球上。據(jù)了解，CTR－CORE的技術(shù)原理類似陀螺儀的芯片，可以充分記錄足球的初始速度、運(yùn)行速度、運(yùn)動角度等數(shù)據(jù)，尤其是在足球作為一項對抗極為激烈的運(yùn)動項目，如何讓芯片具備更好的穩(wěn)定性和記錄運(yùn)動軌跡的精準(zhǔn)性，技術(shù)難度并不小。

查閱資料了解到，足球的重最約為396-453克，足球運(yùn)動員踢球時，造成的球速約為60-120公里／小時，若按照80公里/小時的球速算，其撞擊力相當(dāng)于116公斤。如果是大力踢球，其撞擊力可達(dá)到200公斤。通過力量測定器測定，世界上一個杰出的運(yùn)動員一腳有力的射門，力量可達(dá)到1200公斤。

在這種情況下，芯片如何固定在足球中呢？除了本身必須具備優(yōu)秀的抗震性能以外，通過在“旅程”內(nèi)膽中使用多個連接柱，設(shè)計者將芯片固定在球體中心的囊殼中，從而保證了球的平衡性不受影響。

筆者注意到，CTR－CORE中除了中央芯片以外，還有一個懸掛系統(tǒng)，上面搭載了慣性500Hz運(yùn)動傳感器（IMU），可以將比賽期間收集到的高精度的運(yùn)動數(shù)據(jù)發(fā)送到視頻助力裁判的畫面中，以幫助主裁判作出更合理的決定。

（資料源自央視新聞/硬核看板/卡塔爾世界杯官網(wǎng)）

據(jù)了解，采用這種新技術(shù)可以非常精確地檢測踢球點，通過結(jié)合肢體和足球的跟蹤數(shù)據(jù)并應(yīng)用人工智能，新技術(shù)向視頻操作室內(nèi)的視頻裁判提供自動“越位”警報。

當(dāng)然，這項新技術(shù)也不僅僅依靠足球中的芯片系統(tǒng)就可以實現(xiàn)，還需要搭配全場專用的跟蹤攝像頭，來跟蹤足球和每個球員的多達(dá)29個數(shù)據(jù)點，以每秒50次的頻率計算他們在球場上的確切位置。收集的29個數(shù)據(jù)點包括與越位判罰相關(guān)的所有肢體。

當(dāng)足球場上出現(xiàn)難以判罰的“越位”行為時，視頻裁判會通過手動檢查踢球點和自動創(chuàng)建的越位線來驗證提議的決定。這個過程會在幾秒鐘內(nèi)發(fā)生，這意味著可以更快、更準(zhǔn)確地做出越位判斷。

在視頻裁判和現(xiàn)場裁判確認(rèn)后，系統(tǒng)將使用完全相同的位置數(shù)據(jù)點生成3D動畫，詳細(xì)說明球員四肢在球場上的位置。這段3D動畫將始終以最佳視角展示越位情況，然后在體育場的大屏幕上播放，還將提供給轉(zhuǎn)播頻道，以最清晰的方式通知所有觀眾。

該足球的設(shè)計者之一阿迪達(dá)斯指出， 足球運(yùn)動員基本難以察覺到這樣的足球跟普通足球有什么區(qū)別，因為這項技術(shù)“完全不可見”，CTR－CORE內(nèi)部也是由電池供電，甚至可以感應(yīng)充電。

除了芯片 球場上還有這些“黑科技”

實際上，在2018年俄羅斯世界杯上，就用上了嵌入式NFC芯片的植入，它能夠大幅提高裁判對球場信息的掌控，使裁判的誤判概率大大降低。NFC技術(shù)即近場通信（near field communication），該技術(shù)的設(shè)備可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這種技術(shù)在短距離數(shù)據(jù)傳輸上應(yīng)用十分廣泛，比如定位、藍(lán)牙、銀行卡閃付功能、電子票等。

除了芯片以外，視頻助理裁判技術(shù)（VAR）也是近些年足球賽場上的黑科技之一，這項技術(shù)將比賽畫面與虛擬畫面結(jié)合，實現(xiàn)高清晰、多角度的即時性畫面?zhèn)鬏?，通過高科技還原比賽細(xì)節(jié)，實現(xiàn)精準(zhǔn)判罰，從此告別綠茵場上的“上帝之手”。

比如本屆世界杯首次正式引進(jìn)半自動越位識別技術(shù)（SAOT），在凌晨的揭幕戰(zhàn)中第3分鐘，厄瓜多爾隊進(jìn)球，便是經(jīng)過VAR確認(rèn)越位所以無效。甚至還有人提出在裁判頭部佩戴了動態(tài)掃描儀，可以快速判斷出球員是否假摔等。

另外一項“黑科技”讓球場也能吹空調(diào)！要知道，卡塔爾是一個中東沙漠國家，緯度低，就算是冬天氣溫也很高，而這次卡塔爾為了讓球員有更好的競技狀態(tài)，甚至斥重金將體育館建成了伸縮館，還裝上了空調(diào)，而且空調(diào)還能全自動定向降溫。

據(jù)悉，降溫技術(shù)的設(shè)計靈感來源于對汽車空調(diào)的研究。體育場的降溫就像機(jī)動車的冷卻一樣，技術(shù)人員在降溫技術(shù)中使用了相同的工具和原理，但規(guī)模更加巨大。這項技術(shù)融合了隔熱材料與“定向降溫”技術(shù)——這意味著降溫會作用于人們真正出現(xiàn)的區(qū)域，使得體育場如同屏障一般，包含一個“冷泡泡”。值得注意的是，這次世界杯賽事不僅注重“降溫”，同時也是頗有溫度的一次賽事，為了讓卡塔爾世界杯更具包容性和無障礙性，賽事組織者采用了Bonocle、Feelix Palm、感官觀賽室等體驗感極佳的輔助技術(shù)。比如Bonocle是世界上第一個盲文娛樂平臺，可以為視障人士提供了訪問數(shù)字內(nèi)容的所有輔助技術(shù)，使他們也能像其他人一樣盡享賽事；Feelix Palm技術(shù)使用電脈沖，通過觸覺手掌通信器向視障者傳遞類似盲文的信息，但不會限制他們的身體運(yùn)動或聽力；還有感官觀賽室，可以為患有自閉癥或感官處理問題的年輕人提供安全和平靜的空間，幫助他們在舒適的環(huán)境中享受比賽樂趣。本屆世界杯舉辦可謂是“壕”無人性，舉辦經(jīng)費(fèi)和參賽獎金共創(chuàng)新高，據(jù)悉其籌備以來預(yù)計花費(fèi)了2200億美元，甚至達(dá)到了世界銀行披露的2021年卡塔爾1795.7億美元GDP的1.2倍。當(dāng)然，無論世界杯的科技如何發(fā)展，其最終目的都是為了讓大家有更好的觀賽體驗，也為了讓球員身處更加公平公正以及客觀流暢的賽場中，科技助力，享受競技。

致真精密儀器的“硬科技”

作為一家高科技公司，沒有過硬的科技能力怎么能行？致真精密儀器研發(fā)了性能國際領(lǐng)先的多功能磁光克爾顯微鏡，可對磁性材料和自旋電子器件進(jìn)行高分辨磁疇成像，分辨率可達(dá)220納米，能夠清晰觀察硅鋼材料、永磁材料、納米磁性薄膜、自旋電子器件中的磁疇變化，研究斯格明子磁泡、磁性材料缺陷等微觀結(jié)構(gòu)。為適應(yīng)前沿科學(xué)研究和產(chǎn)品研發(fā)的多場景測試需求，配置高度智能化的控制系統(tǒng)和多功能磁場探針臺，將光學(xué)成像、多維磁場、電學(xué)輸運(yùn)表征、微波測試、變溫模塊集成于一體，一鍵操作便能實現(xiàn)磁場、電流、自旋軌道矩、自旋轉(zhuǎn)移矩等各種激勵條件下的磁動力學(xué)過程觀察。可在二次諧波、ST-FMR測量的同時，同步觀察磁性變化；微秒級快速反應(yīng)磁場，能夠進(jìn)行高精度磁疇速度測量和DMI測量。

四款MOKE磁滯回線測量儀：①基礎(chǔ)便攜款，極高性價比，滿足實驗室日常的PMA薄膜檢測需求；②高精度科研級，可高精度測量面內(nèi)面外磁滯回線，克爾轉(zhuǎn)角檢出精度0.5mdeg；③工業(yè)級，可檢測8寸晶圓MRAM膜堆和器件陣列的自由層/參考層/釘扎層磁性翻轉(zhuǎn)；④時間分辨MOKE，在飛秒尺度表征磁動力學(xué)過程，主要用于研究超快退磁行為、超快磁矩翻轉(zhuǎn)、自旋進(jìn)動。

多功能磁場探針臺，可以施加一維、二維、三維磁場，進(jìn)行AMR、Second Harmonic、ST-FMR測試（配測試軟件）。

可為您提供可提供磁光測試相關(guān)設(shè)備維護(hù)及改造，產(chǎn)品專家可提供免費(fèi)的項目申報輔助、產(chǎn)品調(diào)研與報價、采購論證工作。另外，我們可以為各位老師提供免費(fèi)測試服務(wù)，有“磁疇測試”、“SOT磁疇反轉(zhuǎn)”、“斯格明子觀測”、“轉(zhuǎn)角/變場二次諧波”、“ST-FMR測量”、“磁控濺射鍍膜”等相關(guān)需求的老師，可以隨時與我們聯(lián)系。

致真精密儀器擁有強(qiáng)大的研發(fā)能力，產(chǎn)品穩(wěn)定精良，多次助力中國科研工作者取得高水平科研成果。我們希望與更多優(yōu)秀科研工作者合作，持續(xù)提供更加專業(yè)的技術(shù)服務(wù)和完善的解決方案，歡迎聯(lián)系我們！

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圖/文/排版：朱凱琳

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