Al Rihla: Ein High-Tech Ball und KI verändern den Fußball

Die Fußballweltmeisterschaft in Katar 2022 wird vorrangig wegen seiner Kontroversen in Erinnerung bleiben. Das Verbot von Solidaritätsbekundungen mit der LGBTQ-Community oder regenbogenfarbener Kleidung reiht sich da ebenso ein, wie auch skurrile Interviews des FIFA-Präsidenten Gianni Infantino, der mit seinen Aussagen nichts anderes als eine Toleranz für Intoleranz forderte. Mit all diesen Vorgängen abseits des Spiels ging eine der wesentlichen Neuerungen im Fußball beinahe unter: die Technologie im Ball Al Rihla.

Jene, so die gängige Meinung, kann und wird den Fußball verändern. Denn: während des gesamten Turniers enthalten die Spielbälle einen Sensor, der räumliche Positionsdaten in Echtzeit erfasst - einem Balltrackingmechanismus (mit KI Unterstützung) sei Dank.

Der Glaube ist, dass in Kombination mit den vorhandenen Tracking-Instrumenten "VAR" (Video-Schiedsrichterassistenten) und Abseitsüberprüfung präziser und effizienter werden sollen. Und dass neue Daten Einfluss auf zukünftige Spiele haben werden.

Wie die Plattform fivethirtyeight berichtet, nutzt der Weltfußballverband in Katar eine Software, die größtenteils von KI-Funktionen gesteuert wird, aber ein wichtiges Element der menschlichen Bestätigung beibehält.

In jedem Spielball befindet sich ein Tool, das von Kinexion, einem IoT-Spin off der Uni München, entwickelt wurde. Nach Angaben des Unternehmens wiegt dieses Gerät 14 Gramm und enthält zwei separate Sensoren, die gleichzeitig arbeiten.

Der Ultrabreitband-Sensor (UWB) überträgt Daten in Echtzeit, um die Position des Balls ständig zu verfolgen. Der IMU-Sensor (Inertial Measurement Unit) hingegen, dient dazu, feinste Bewegungen eines Objekts im Raum zu erkennen.

"Während mir das Ultrabreitband hilft, die Position eines Objekts zu bestimmen, liefert mir die IMU die granulare Bewegung in drei Dimensionen", präzisiert Maximillian Schmidt, Mitbegründer und Geschäftsführer von Kinexion auf der Plattform.

Jedes Mal, wenn der Ball getreten, geköpft, geworfen oder auch nur angetippt wird, nimmt das System dies mit 500 Bildern pro Sekunde auf. Die Daten werden in Echtzeit von den Sensoren an ein lokales Positionierungssystem (LPS) gesendet, das aus einer Reihe von Netzwerkantennen besteht, die rund um das Spielfeld installiert sind, Daten aufnehmen und zur sofortigen Verwendung speichern.

Wenn ein Ball während des Spiels ins Aus fliegt und ein neuer Ball geworfen oder getreten wird, um ihn zu ersetzen, schaltet das Backend-System von Kinexion automatisch auf die Dateneingabe des neuen Balls um, ohne dass ein menschlicher Eingriff erforderlich ist.

Unterstützt wird das Kinexion-Tool im Ball durch eine von Adidas bereitgestellte Suspensionstechnologie, die so konzipiert ist, dass der Sensor im zentralen inneren Punkt des Balls untergebracht ist und an einem festen Platz bleibt. Ohne die Spieler zu irritieren, wenn sie "das Leder" treten.

Mit diesem Ballsensor ist zudem ein optisches Kamera-Tracking von Hawk-Eye verbunden. Zwölf Kameras sind hierbei rund um das Stadion aufgestellt und verfolgen sowohl den Ball selbst, als auch jeden Spieler 50 Mal pro Sekunde. Bei den Spielern werden dabei neunundzwanzig separate Körperpunkte, einschließlich der Gliedmaßen, erfasst.

Der Vorteil: Die Datenauswertung findet durch eine KI statt, die so programmiert ist, dass sie automatische Abseitsmeldungen an die Offiziellen im Videoraum des Spiels generiert - anstatt dass Schiedsrichter das Spielgeschehen manuell durchforsten müssen.

Sowohl für die Ballsensoren von Kinexion als auch für das optische Kamerasystem von Hawk-Eye ist im FIFA-Qualitätsprogramm für elektronische Leistungstestsysteme (EPTS) ein Format vorgeschrieben, das als "Ground Truth Testing" bezeichnet wird.

Bei diesem Ansatz kommen mindestens 36 "Vicon Motion-Capture"-Kameras zum Einsatz, die in Kombination mit reflektierenden Markern auf dem Ball selbst und auf jedem Spieler platziert werden, um eine präzise Erkennung zu gewährleisten.

Neben weiteren technischen Feinheiten und Möglichkeiten, die das neu eingeführte Tracking-System bietet und künftig ermöglichen wird, gilt jetzt bereits, dass eine Unmenge neuartiger Daten (für Schiedsrichter wie auch für Vereine) entsteht, die in Zukunft das Fußballspiel drastisch verändern könnten. Allein die praktizierte halbautomatische Abseitsentscheidung bei dieser WM stelle dafür ein deutliches Indiz aus.