Le vaste monde des sports (avec capteurs embarqués)

Rob Manfred, commissaire de la Major League Baseball, a récemment déclaré à l'ESPN que des robots-arbitres feraient leur entrée dans les grandes ligues en 2024. La zone de strike électronique ou système automatisé de frappe de balle (Automated Ball-Strike System, ABS) comprend un capteur derrière le marbre et plusieurs caméras de poursuite optique Hawk-Eye triangulées sur l'emplacement. Le système utilise l'arc de lancer ainsi que l'emplacement et les dimensions de la zone de strike du batteur pour déterminer si un lancer donné est une balle ou un strike. Lorsqu'un batteur ne fait pas de swing, le système relaie en quelques secondes l'annonce correcte à l'oreillette de l'arbitre.

Figure 1 : La technologie dans le sport n'a rien de nouveau. Des lentilles photographiques complétaient cette machine d'arbitrage automatique de 1950. (Source de l'image : Walter Stein · Associated Press)

L'ABS sera utilisé dans tous les matchs de ligues mineures en 2023 pour permettre l'expérimentation. Dans la moitié des parcs AAA, toutes les annonces seront effectuées automatiquement par l'ABS. L'autre moitié utilisera le système de contestation ABS, dans lequel les arbitres annoncent les balles et les strikes comme toujours… mais le batteur, le lanceur ou le receveur peuvent alors contester l'appel. Dans ces cas, le robot-arbitre prendra la décision finale.

Éléments fonctionnels technologiques de l'analyse sportive

Les robots-arbitres de baseball ne sont pas la seule application de retour d'informations dans le sport — et en fait, le marché de l'analyse sportive pourrait atteindre 4,5 milliards de dollars d'ici à 2025. Bien que les fonctionnalités et les spécifications des produits diffèrent d'un fabricant à un autre, certaines technologies font partie intégrante de la plupart des systèmes d'analyse. Prenons trois exemples :

1. Les capteurs IoT sont embarqués dans l'équipement ou portés par les joueurs. Ils capturent des mesures telles que la position, le mouvement, l'accélération, la vibration, la force, la pression et l'impact.

Figure 2 : Les capteurs de mouvement à six et neuf axes pour le marché des dispositifs corporels abondent. Trois unités de mesures inertielles (IMU) MEMS avec processeurs intégrés sont illustrées ici. (Source de l'image : TDK InvenSense)

2. Le protocole UWB (ultralarge bande) est un protocole de communication sans fil à courte portée. Parce qu'il fonctionne via des ondes radio haute fréquence, l'UWB peut capturer des données spatiales et directionnelles plus précises que Bluetooth, GPS ou Wi-Fi. Les systèmes de suivi optique utilisent des caméras synchronisées haute vitesse pour capturer des images vidéo sous plusieurs angles à plus de 300 images par seconde.

Figure 3 : Les caméras de poursuite Hawk-Eye aident les officiels à faire les annonces lors de matchs de football et de cricket, ainsi que lors de compétitions de natation et de tennis. (Source de l'image : Hawk-Eye Innovations)

3. Les logiciels d'intelligence artificielle (IA) traitent instantanément les données, puis les convertissent dans d'autres formats, tels que des systèmes de révision vidéo, des images pour les diffuseurs et des applications mobiles pour les supporters.

Figure 4 : Les modules de capture de mouvement pour le fitness et le sport sont souvent utilisés dans les dispositifs corporels. (Source de l'image : Movella Xsens Technologies BV)

Application phare : technologies connectées à la Coupe du monde de la FIFA

Les ballons utilisés lors des matchs officiels de la Coupe du monde de la FIFA, Qatar 2022, étaient dotés d'une nouvelle technologie de suivi développée par Adidas, la FIFA et KINEXON. Un système de suspension Adidas stabilise un capteur de mouvement IMU de 500 Hz à l'intérieur du ballon. L'IMU collecte des données précises sur la position du ballon 500 fois par seconde. Des caméras Hawk-Eye autour du stade suivent la position du ballon 500 fois par seconde. L'application de hors-jeu semi-automatisée SkeleTRACK de Hawk-Eye suit 29 points sur des joueurs individuels jusqu'à 50 fois par seconde.

Figure 5 : Les ballons utilisés lors de la Coupe du monde de la FIFA 2022 étaient dotés de la connectivité KINEXON pour améliorer le système d'assistance vidéo pour l'arbitrage (VAR) avec des données supplémentaires. (Source de l'image : Adidas)

Lorsque ces technologies sont combinées, les arbitres vidéo et VAR disposent des données dont ils ont besoin pour prendre des décisions rapides, précises et cohérentes en matière de hors-jeu. Le logiciel génère également des images 3D du joueur, qui sont affichées sur des écrans géants dans le stade. D'autres applications superposent la diffusion du jeu en direct avec des données de performances actuelles et historiques sur des équipes et des joueurs individuels. C'était également la première année que le contenu des réseaux sociaux était capturé au format vertical par les téléphones portables du stade, permettant aux créateurs de contenu de partager des clips des moments clés du match presque en direct. Les supporters qui regardaient depuis chez eux pouvaient accéder à l'application de réalité augmentée (RA) de la FIFA, transformant leur salon en data centers 3D.

Application phare : suivi des joueurs et du palet avec NHL Edge

La NHL a reçu le prestigieux prix Alpha Award for Best Sports Innovation lors de la conférence 2022 MIT Sloan Sports Analytics. La ligue a été récompensée pour sa technologie de suivi des joueurs et du palet, appelée NHL Edge. L'application (créée par SportsMEDIA Technology ou SMT) est dotée d'un palet breveté avec capteur embarqué, appelé Bright Star. Lorsque le palet subit un impact, par exemple lorsqu'il tombe sur la glace ou qu'il est frappé par un joueur, le capteur s'active et émet une lumière infrarouge, qui est transmise à plusieurs caméras de poursuite optique dans l'arène. OASIS, la plateforme de SMT, traite et distribue les données aux officiels, aux entraîneurs, aux diffuseurs et aux supporters.

Figure 6 : Les capteurs embarqués dans les palets NHL génèrent plus de données pour les équipes, les diffuseurs et les supporters. (Source de l'image : Paul Sancya · Associated Press)

Figure 7 : Le suivi des joueurs en temps réel est activé par des capteurs situés au dos des maillots NHL. (Source de l'image : Paul Sancya · Associated Press)

Les analyses sont incontournables dans pratiquement tous les sports professionnels, mais la force motrice derrière NHL Edge est l'engagement des supporters. La fréquentation globale est en baisse, et attirer des supporters plus jeunes est essentiel pour l'avenir de la ligue. Les applications sur site alimentées par la 5G et l'edge computing superposent des informations numériques à la vidéo du match en temps réel. Les diffuseurs et les supporters peuvent voir le numéro des joueurs, les statistiques et les performances historiques en quelques secondes. Les spectateurs pourront bientôt utiliser des casques de réalité augmentée (RA) pour s'immerger dans l'action sur la glace. La possibilité d'étendre de telles applications à d'autres sports professionnels a sans doute été un facteur déterminant dans l'attribution du prix Alpha.

N'excluez pas encore les humains

Les analyses avancées aident les athlètes à s'entraîner plus efficacement, à être plus performants et à jouer en toute sécurité. Les systèmes de poursuite optique et d'analyse vidéo permettent de régler les litiges et d'accélérer le jeu. Les applications connectées permettent aux supporters de s'engager avec les équipes et les joueurs comme jamais auparavant. Mais laisser les machines prendre le pas sur l'instinct des entraîneurs est une autre affaire.

Lors du match quatre de la NLDS (National League Division Series) 2022, le manager des Dodgers, Dave Roberts, a sorti son lanceur partant Tyler Anderson à la fin de la cinquième période. Sports Illustrated a remarqué qu'Anderson avait réalisé un match magistral, n'accordant que 2 hits et 0 run sur 86 lancers. Anderson a déclaré au LA Times qu'il aurait pu lancer toute la nuit.

Les supercalculateurs n'étaient pas d'accord.

Selon les analyses, faire entrer un nouveau lanceur en sixième période était la bonne décision — et théoriquement, cette décision aurait même pu être prise avant le début du match. (Dave Roberts est arrivé avec 45 minutes de retard aux séances de presse parce qu'il était occupé avec l'équipe d'analystes.) Ironiquement, les Dodgers ont remporté le match six de la 2020 World Series lorsque le lanceur des Tampa Bay Rays, Blake Snell, a été sorti alors qu'il réalisait l'un des meilleurs matchs de sa carrière. L'entraîneur des Rays, Kevin Cash, a admis que la décision avait été prise en s'appuyant sur les conclusions de leurs analyses de données. Faut-il rappeler que les analyses peuvent être un outil précieux… mais qu'elles ne font pas tout.