Die weite Welt des (sensorgestützten) Sports

Der Kommissar der Major League für Baseball, Rob Manfred, sagte kürzlich gegenüber ESPN, dass Schiedsrichterroboter im Jahr 2024 in den großen Ligen eingesetzt werden. Dieses elektronische Strike-Zone- oder Automated-Ball-Strike-System (ABS) umfasst einen Sensor hinter dem Schlagmal und mehrere optische Hawk-Eye-Kameras, die auf den Standort ausgerichtet sind. Das System verwendet den Pitchbogen zusammen mit der Lage und den Abmessungen der Strike Zone des Schlagmanns, um zu bestimmen, ob ein bestimmter Pitch ein Ball oder ein Strike ist. Wenn ein Schlagmann nicht ausholt, übermittelt das System die korrekte Entscheidung in Sekundenschnelle an den Ohrhörer des Schiedsrichters.

Abbildung 1: Technologie im Sport ist nichts Neues. Fotoobjektive ergänzten diesen Schiedsrichterautomaten von 1950. (Bildquelle: Walter Stein - Associated Press)

Das ABS wird ab 2023 zur Erprobung bei allen Spielen der Minor League eingesetzt. In der Hälfte der AAA-Parks werden alle Entscheidungen automatisch durch das ABS getätigt. In der anderen Hälfte wird das ABS-Anfechtungssystem angewendet, bei dem die Schiedsrichter wie immer Bälle und Strikes entscheiden, aber der Schlagmann, Pitcher oder Fänger kann die Entscheidung anfechten. In diesen Fällen trifft der Schiedsrichterroboter die endgültige Entscheidung.

Technologiebausteine der Sportanalytik

Schiedsrichterroboter im Baseball sind nicht die einzige Anwendung für Feedback im Sport - und tatsächlich könnte der Sportanalysemarkt bis 2025 ein Volumen von 4,5 Milliarden Dollar erreichen. Während sich die Produktmerkmale und -spezifikationen je nach Hersteller unterscheiden, sind bestimmte Technologien in den meisten Analysesystemen integriert. Hier drei Beispiele:

1. IoT-Sensoren sind in Geräte integriert oder werden von Spielern getragen. Sie erfassen Messwerte wie Position, Bewegung, Beschleunigung, Vibration, Kraft, Druck und Aufprall.

Abbildung 2: Sechs- und neunachsige Bewegungssensoren für den Wearable-Markt gibt es viele. Hier sind drei MEMS-Trägheitsmesseinheiten (IMUs) mit On-Chip-Prozessoren abgebildet. (Bildquelle: TDK InvenSense)

2. Ultrabreitband (UWB) ist ein drahtloses Kommunikationsprotokoll mit kurzer Reichweite. Da UWB mit Hochfrequenz-Funkwellen arbeitet, kann es räumliche und richtungsbezogene Daten mit höherer Präzision erfassen als Bluetooth, GPS oder Wi-Fi. Optische Verfolgungssysteme verwenden synchronisierte Hochgeschwindigkeitskameras, um Videobilder aus mehreren Blickwinkeln mit mehr als 300 Bildern pro Sekunde aufzunehmen.

Abbildung 3: Hawk-Eye-Tracking-Kameras unterstützen die Schiedsrichter bei Fußball-, Kricket- und Tennisspielen sowie bei Schwimmwettbewerben. (Bildquelle: Hawk-Eye Innovations)

3. Software mit künstlicher Intelligenz (KI) verarbeitet Daten sofort und wandelt sie dann in andere Formate um, z. B. in Video-Review-Systeme, visuelle Darstellungen für Fernsehsender und mobile App-Medien für Fans.

Abbildung 4: Bewegungserfassungssensoren für Fitness und Sport sind häufig in Wearables zu finden. (Bildquelle: Movella Xsens Technologies BV)

Anwendungsbeispiel: Vernetzte Technologien bei der FIFA-Fußballweltmeisterschaft

Die offiziellen Spielbälle für die FIFA-Fußballweltmeisterschaft Katar 2022 sind mit einer neuen, von Adidas, der FIFA und KINEXON entwickelten Tracking-Technologie ausgestattet. Eine Adidas-Aufhängung stabilisiert eine 500Hz-Trägheitsmesseinheit (IMU) im Inneren des Balls. Die Trägheitsmesseinheit sammelt 500 Mal pro Sekunde zeitgenaue Daten über die Position des Balls. Hawk-Eye-Kameras rund um das Stadion verfolgen die Position des Balles 500 Mal pro Sekunde. Die halbautomatische Abseitsanwendung SkeleTRACK von Hawk-Eye verfolgt 29 Punkte einzelner Spieler bis zu 50 Mal pro Sekunde.

Abbildung 5: Die bei der FIFA-Fussballweltmeisterschaft 2022 verwendeten Bälle waren mit einer KINEXON-Vernetzung ausgestattet, um das VAR-System (Video Assistant Referee) mit zusätzlichen Daten zu versorgen. (Bildquelle: Adidas)

Durch die Kombination dieser Technologien verfügen Videoschiedsrichter und Videoschiedsrichterassistenten (VAR) über die Daten, die sie benötigen, um schnelle, präzise und einheitliche Abseitsentscheidungen zu treffen. Die Software erzeugt auch 3D-Bilder des Spielers, die auf großen Bildschirmen im Stadion angezeigt werden. Andere Anwendungen überlagern die Live-Spielübertragung mit aktuellen und historischen Leistungsdaten einzelner Spieler und Mannschaften. In diesem Jahr wurden auch zum ersten Mal Inhalte für soziale Medien im vertikalen Format von Mobiltelefonen im Stadion aufgezeichnet, so dass die Ersteller von Inhalten nahezu live Clips von Schlüsselmomenten des Spiels teilen konnten. Fans, die von zu Hause aus zuschauen, können die AR-App (Augmented Reality) der FIFA nutzen und ihr Wohnzimmer in ein 3D-Datenzentrum verwandeln.

Anwendungsbeispiel: Puck- und Spielerverfolgung mit dem NHL Edge

Auf der MIT Sloan Sports Analytics Conference 2022 erhielt die NHL den renommierten Alpha Award für die beste Sportinnovation. Die Liga wurde für ihre Puck- und Spielertracking-Technologie ausgezeichnet, die unter dem Namen NHL Edge bekannt ist. Die von SportsMEDIA Technology (SMT) entwickelte Anwendung verfügt über einen patentierten, mit Sensoren ausgestatteten Puck, der als Bright Star bezeichnet wird. Wenn der Puck einen Aufschlag erfasst, z. B. wenn er auf das Eis fällt oder von einem Spieler getroffen wird, erwacht der Sensor und sendet Infrarotlicht aus, das an mehrere optische Tracking-Kameras in der Arena übertragen wird. OASIS, die Plattform von SMT, verarbeitet und verteilt die Daten an Offizielle, Trainer, Broadcaster und Fans.

Abbildung 6: In NHL-Pucks eingebettete Sensoren generieren mehr Daten für Teams, Broadcaster und Fans. (Bildquelle: Paul Sancya - Associated Press)

Abbildung 7: Die Echtzeitverfolgung von Spielern wird durch Sensoren auf der Rückseite von NHL-Trikots ermöglicht. (Bildquelle: Paul Sancya - Associated Press)

Analysen sind in praktisch jedem Profisport fest verankert, aber die treibende Kraft hinter NHL Edge ist das Engagement der Fans. Die Zuschauerzahlen sind insgesamt rückläufig, und die Gewinnung jüngerer Fans ist entscheidend für die Zukunft der Liga. Mit 5G und Edge Computing betriebene In-Venue-Anwendungen überlagern digitale Informationen in Echtzeit mit dem Video des Spiels. Fernsehsender und Fans können in Sekundenschnelle Spielerzahlen, Statistiken und historische Leistungen einsehen. Die Zuschauer werden bald in der Lage sein, sich mithilfe von Augmented-Reality-Headsets (AR) in das Geschehen auf dem Eis zu versetzen. Das Potenzial, Anwendungen wie diese auf andere professionelle Sportarten auszuweiten, war zweifellos ein Faktor für den Gewinn des Alpha-Preises.

Die Menschen sind noch nicht aus der Welt

Moderne Analysen helfen Sportlern, effizienter zu trainieren, bessere Leistungen zu erbringen und sicherer zu spielen. Optische Verfolgungs- und Videokontrollsysteme schlichten Streitigkeiten und beschleunigen das Spiel. Vernetzte Apps ermöglichen es den Fans, mit Teams und Spielern in Kontakt zu treten wie nie zuvor. Aber den Maschinen die Oberhand über die menschlichen Trainerinstinkte zu geben, ist eine andere Sache.

Im vierten Spiel der National League Division Series (NLDS) 2022 zog Dodgers-Manager Dave Roberts den Starting Pitcher Tyler Anderson am Ende des fünften Innings aus dem Spiel. Sports Illustrated stellte fest, dass Anderson ein meisterhaftes Spiel ablieferte und bei 86 Würfen nur zwei Treffer und keine Läufe zuließ. Anderson sagte der LA Times, er hätte die ganze Nacht durchspielen können.

Die Zahlenjongleure waren da anderer Meinung.

Den Analysen zufolge war es richtig, in der sechsten Runde einen neuen Pitcher zu bringen - und theoretisch hätte diese Entscheidung schon vor Beginn des Spiels fallen können. (Roberts kam 45 Minuten zu spät zu den Mediensitzungen, weil er mit dem Analyseteam des Front Office beschäftigt war) Ironischerweise gewannen die Dodgers das sechste Spiel der World Series 2020, als der Pitcher der Tampa Bay Rays, Blake Snell, abgezogen wurde, während er eines der besten Spiele seiner Karriere ablieferte. Rays-Cheftrainer Kevin Cash gab zu, dass die Entscheidung auf der Grundlage von Erkenntnissen aus der Datenanalyse getroffen wurde. Es genügt zu sagen, dass Analysen ein wertvolles Instrument sein können ... aber sie sind nicht das ganze Spiel.