تریوندا چگونه هوش مصنوعی را وارد فوتبال کرد؟؛ شوت با توپ هوشمند در قلب جام جهانی ۲۰۲۶+فیلم

زهرا وجدانی: فوتبال درحال حاضر در یکی از پیشرفته‌ترین دوره‌های تاریخ خود قرار گرفته است دوره‌ای که در آن نتیجه مسابقه تنها به مهارت بازیکنان وابسته نیست بلکه مجموعه‌ای از فناوری‌های هوش مصنوعی، حسگر‌های هوشمند، تحلیل داده و مهندسی آیرودینامیک نیز در کنار داوران و بازیکنان قرار گرفته‌اند.

جام جهانی ۲۰۲۶ که برای نخستین بار به میزبانی مشترک آمریکا، کانادا و مکزیک در حال برگزاری است تنها یک رویداد ورزشی نیست بلکه ویترینی از تازه‌ترین دستاورد‌های علمی و فناوری جهان به شمار می‌رود. در مرکز این تحول توپ رسمی مسابقات با نام تریوندا قرار دارد؛ توپی که در ظاهر تنها یک توپ فوتبال است اما درون آن فناوری‌هایی جای گرفته که تا چند سال پیش بیشتر به تجهیزات صنایع هوافضا یا سامانه‌های هوشمند شباهت داشتند.

این توپ به یک حسگر فوق‌دقیق مجهز شده که صد‌ها بار در هر ثانیه حرکت آن را ثبت می‌کند و اطلاعات را در لحظه در اختیار سامانه کمک‌داور ویدئویی قرار می‌دهد؛ فناوری‌ای که تصمیم‌های داوری را سریع‌تر، دقیق‌تر و عادلانه‌تر می‌کند. در کنار آن طراحی آیرودینامیکی کاملا جدید، تحقیقات چندساله روی رفتار توپ در هوا و حتی آزمایش آن در ایستگاه فضایی بین‌المللی تریوندا را به یکی از پیچیده‌ترین توپ‌های تاریخ فوتبال تبدیل کرده است.

در این گزارش به فناوری‌های به‌کاررفته در توپ رسمی جام جهانی ۲۰۲۶، نقش هوش مصنوعی و علوم مهندسی در آینده فوتبال می‌پردازیم.

تریوندا به چه معناست؟

نام «تریوندا» از ترکیب دو واژه تری (سه) و اُندا (موج به زبان اسپانیایی) گرفته شده و اشاره‌ای مستقیم به سه کشور میزبان دارد. طراحی توپ شامل رنگ‌های قرمز، سبز و آبی است که نماینده‌ی آمریکا، مکزیک و کانادا هستند. همچنین نماد‌های ویژه‌ای روی توپ نقش بسته: ستاره برای آمریکا، برگ افرا برای کانادا و عقاب برای مکزیک. تزئینات طلایی ادای احترامی به سنت مسابقات جام جهانی محسوب می‌شود.

از یک توپ فوتبال تا یک سامانه هوشمند

سال‌هاست که فناوری به تدریج وارد فوتبال شده است از خط دروازه گرفته تا کمک‌داور ویدئویی (VAR) و سیستم آفساید نیمه‌خودکار اما در جام جهانی ۲۰۲۶ برای نخستین بار خود توپ نیز به یکی از اجزای فعال این اکوسیستم هوشمند تبدیل شده است.

فدراسیون بین‌المللی فوتبال (فیفا) و شرکت آدیداس در طراحی تریوندا از نسل جدید فناوری Connected Ball استفاده کرده‌اند؛ فناوری‌ای که نخستین بار در جام جهانی قطر معرفی شد و اکنون با قابلیت‌های پیشرفته‌تر در اختیار داوران قرار گرفته است.

جیانی اینفانتینو، رئیس فیفا با انتشار پستی قبل از شروع جام جهانی ۲۰۲۶ طراحی توپ جام جهانی ۲۰۲۶ را به‌نمایش گذاشت و اعلام کرد: «توپ رسمی جام جهانی ۲۰۲۶ فیفا از راه رسید و چقدر زیبا است! من خوشحال و مفتخرم که تریوندا را معرفی می‌کنم. آدیداس یک توپ نمادین دیگر برای جام جهانی خلق کرد که طراحی‌اش نمادی از وحدت و شور و اشتیاق کشور‌های میزبان یعنی کانادا، مکزیک و ایالات متحده‌ی آمریکا است.»

به گفته فیفا فناوری Connected Ball اطلاعات دقیقی از هر حرکت توپ ارائه می‌دهد و با ارسال داده‌ها به سیستم کمک‌داور ویدئویی در زمان واقعی، از تصمیم‌گیری داوران به‌ویژه در صحنه‌های آفساید، پشتیبانی می‌کند.
بر اساس اعلام رسمی فیفا در قلب این توپ یک حسگر حرکتی بسیار دقیق (Inertial Measurement Unit) قرار گرفته که با نرخ نمونه‌برداری ۵۰۰ هرتز یعنی ۵۰۰ بار در هر ثانیه تمامی حرکات، ضربه‌ها و تغییرات مسیر توپ را ثبت می‌کند.

این حجم از داده به سامانه کمک‌داور ویدئویی ارسال می‌شود و امکان تشخیص دقیق لحظه تماس پای بازیکن با توپ را فراهم می‌کند، موضوعی که در تصمیم‌گیری درباره آفساید یا برخی صحنه‌های حساس مسابقه اهمیت بسیار زیادی دارد.

پیش از این تعیین دقیق زمان ارسال پاس تنها بر اساس تصاویر دوربین‌ها انجام می‌شد اما اکنون داده‌های ثبت‌شده توسط خود توپ نیز به این فرآیند اضافه شده‌اند، موضوعی که احتمال خطا را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

هوش مصنوعی مغز پنهان داوری مدرن

اگرچه حسگر نصب‌شده در تریوندا اطلاعات ارزشمندی تولید می‌کند اما این داده‌ها به تنهایی قادر به تصمیم‌گیری نیستند. آنچه این فناوری را به یک تحول واقعی تبدیل می‌کند استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای تحلیل هم‌زمان داده‌های توپ و تصاویر دریافتی از ده‌ها دوربین نصب‌شده در ورزشگاه است.

سامانه هوش مصنوعی داده‌های موقعیت تمامی بازیکنان را با اطلاعات ارسالی از توپ ترکیب می‌کند و در کسری از ثانیه لحظه دقیق ارسال پاس، موقعیت بازیکنان و احتمال وقوع آفساید را محاسبه می‌کند سپس نتیجه این تحلیل در اختیار داور و اتاق VAR قرار می‌گیرد تا تصمیم نهایی با سرعت و دقت بیشتری اتخاذ شود. فیفا تاکید کرده است که این فناوری جایگزین داور نیست بلکه ابزاری برای افزایش دقت تصمیم‌گیری محسوب می‌شود.

آواتار‌های سه‌بعدی؛ وقتی هوش مصنوعی صحنه را بازسازی می‌کند

یکی دیگر از نوآوری‌های جام جهانی ۲۰۲۶ استفاده از آواتار‌های سه‌بعدی بازیکنان است. این فناوری‌ای شفافیت تصمیمات داوری را به سطحی بالاتر می‌برد. در این سامانه اطلاعات دریافتی از دوربین‌های ویژه نصب‌شده در ورزشگاه با داده‌های ارسالی از حسگر داخل توپ ترکیب می‌شود تا مدل سه‌بعدی دقیقی از موقعیت بازیکنان و توپ در لحظه ارسال پاس ایجاد شود. سپس این بازسازی سه‌بعدی در اختیار اتاق VAR قرار می‌گیرد و در صورت نیاز برای پخش تلویزیونی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد تا تماشاگران بهتر درک کنند که چرا یک صحنه به‌عنوان آفساید یا غیرآفساید تشخیص داده شده است. این فناوری علاوه بر افزایش شفافیت می‌تواند از بسیاری از بحث‌ها و اعتراض‌های پس از مسابقه نیز جلوگیری کند.

توپی که ۵۰۰ بار در هر ثانیه فکر می‌کند

حسگر نصب‌شده در تریوندا از نوع واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU) است؛ سامانه‌ای که در بسیاری از تجهیزات پیشرفته هوافضا، پهپاد‌ها و دستگاه‌های ناوبری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این حسگر با نرخ نمونه‌برداری ۵۰۰ هرتز یعنی هر دو هزارم ثانیه داده‌های مربوط به حرکت، چرخش و شتاب توپ را ثبت می‌کند.

این اطلاعات در زمان واقعی به سامانه داوری ارسال می‌شود و به داوران اجازه می‌دهد دقیقا بدانند توپ در چه لحظه‌ای توسط بازیکن لمس شده است. در فوتبال مدرن، اختلاف چند هزارم ثانیه می‌تواند سرنوشت یک گل یا حتی قهرمانی یک تیم را تغییر دهد. به همین دلیل فیفا این فناوری را یکی از مهم‌ترین ابزار‌های افزایش دقت داوری در تاریخ جام جهانی می‌داند.

مهندسی آیرودینامیک؛ چرا تریوندا متفاوت است؟

فناوری این توپ تنها به تجهیزات الکترونیکی محدود نمی‌شود. مهندسان آدیداس طراحی ظاهری تریوندا را نیز به‌طور کامل بازنگری کرده‌اند. این توپ تنها از چهار پنل حرارتی یعنی کمترین تعداد پنل در میان تمام توپ‌های رسمی تاریخ جام جهانی ساخته شده است.

Sam Handy مدیر فوتبال آدیداس در این خصوص توضیح داد: «در تریوندا هر جزئیات اهمیت دارد. بافت‌های برجسته، گرافیک‌های چندلایه و رنگ‌های جسورانه باعث شده‌اند توپ از همان نگاه اول متمایز باشد. این بازیگوش‌ترین توپ جام جهانی است که تاکنون طراحی کرده‌ایم؛ محصولی که دوست دارید آن را در دست بگیرید، تحسینش کنید و مهم‌تر از همه با آن بازی کنید.»

کاهش تعداد پنل‌ها باعث شده سطح توپ یکپارچه‌تر باشد و درز‌های کمتری در مسیر جریان هوا قرار بگیرند. در عین حال شکل هندسی جدید پنل‌ها و شیار‌های عمیق میان آنها جریان هوا را به‌گونه‌ای هدایت می‌کند که مقاومت آیرودینامیکی یکنواخت‌تر شده و پایداری پرواز توپ افزایش یابد.

آدیداس همچنین از سطحی با بافت ریز و برجسته استفاده کرده است تا کنترل توپ در شرایط بارانی یا مرطوب نیز حفظ شود. این طراحی علاوه بر افزایش چسبندگی، دقت پاس‌ها و شوت‌ها را نیز بهبود می‌بخشد. به گفته طراحان هدف اصلی آن بوده است که رفتار توپ در تمام ورزشگاه‌های سه کشور میزبان تا حد امکان یکسان باقی بماند.

فیزیک پشت پرواز تریوندا

آنچه تریوندا را برای دانشمندان نیز جذاب کرده رفتار آیرودینامیکی آن است. تغییر در تعداد پنل‌ها، عمق شیار‌ها و بافت سطح توپ می‌تواند الگوی حرکت جریان هوا را تغییر دهد و بر سرعت، چرخش و مسیر حرکت آن اثر بگذارد.

یکی از مفاهیم مهم در این زمینه حران پسا یا Drag Crisis است. در این پدیده‌ای با رسیدن توپ به سرعت مشخص مقاومت هوا به‌طور ناگهانی کاهش می‌یابد و توپ سریع‌تر و با مسیر متفاوتی حرکت می‌کند. طراحی جدید تریوندا تلاش کرده است این رفتار را کنترل‌پذیرتر و قابل پیش‌بینی‌تر کند تا بازیکنان و دروازه‌بانان بتوانند واکنش دقیق‌تری نسبت به مسیر حرکت توپ داشته باشند.

به گزارش نشریه سان انگلیس، Joe Hart دروازه‌بان سابق تیم ملی انگلیس پس از شروع جام جهانی درباره رفتار توپ گفت: «توپ سریع‌تر از آنچه دروازه‌بان‌ها انتظار دارند به آنها می‌رسد.»

همچنین Paul Robinson دروازه‌بان سابق انگلیس درباره علت رفتار متفاوت توپ گفت که شرایط محیطی مانند ارتفاع و ورزشگاه‌های سرپوشیده نیز می‌توانند بر عملکرد توپ اثر بگذارند.

به همین دلیل مهندسی تریوندا تنها یک پروژه ورزشی نبوده بلکه حاصل تلفیق علوم مکانیک سیالات، آیرودینامیک، مهندسی مواد و تحلیل داده است؛ حوزه‌هایی که معمولا در صنایع هوافضا و خودروسازی کاربرد دارند و اکنون به زمین فوتبال راه یافته‌اند.

هشت سال پژوهش برای ساخت یک توپ

پشت ظاهر ساده تریوندا سال‌ها تحقیق و آزمایش قرار دارد. فیفا و آدیداس اعلام کرده‌اند که توسعه این توپ بر پایه سال‌ها آزمایش میدانی، تحلیل داده و بررسی رفتار توپ در شرایط مختلف آب‌وهوایی انجام شده است. هدف آن بوده که توپ در ارتفاعات مختلف دما‌های متفاوت و رطوبت متغیر سه کشور میزبان، رفتاری یکنواخت و قابل پیش‌بینی داشته باشد.

این تحقیقات تنها به خود توپ محدود نبوده و با مطالعات مربوط به کیفیت چمن ورزشگاه‌ها نیز همراه شده است تا تعامل میان سطح زمین و توپ در تمامی ورزشگاه‌های میزبان تا حد امکان استاندارد و یکسان باشد.

از زمین فوتبال تا ایستگاه فضایی؛ وقتی ناسا هم به تریوندا علاقه‌مند می‌شود

شاید عجیب به نظر برسد، اما مسیر تریوندا تنها به ورزشگاه‌های جام جهانی ختم نمی‌شود. این توپ پیش از آغاز مسابقات راهی مدار زمین نیز شده است.

سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا (ناسا) با همکاری فیفا توپ رسمی جام جهانی ۲۰۲۶ را به ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) فرستاد تا فضانوردان آن را در شرایط ریزگرانش آزمایش کنند.

هدف از این اقدام صرفا یک برنامه تبلیغاتی نبود. پژوهشگران علاقه‌مند بودند رفتار یک جسم کروی با ویژگی‌های آیرودینامیکی ویژه را در محیطی بدون گرانش مشاهده کنند و از این فرصت برای آموزش مفاهیم علمی، ترویج فناوری و ایجاد ارتباط میان دو حوزه ورزش و علوم فضایی بهره ببرند. تصاویر منتشرشده از ایستگاه فضایی نشان می‌دهد فضانوردان در محیط بی‌وزنی با تریوندا تمرین‌هایی انجام داده‌اند که علاوه بر جنبه آموزشی، توجه گسترده علاقه‌مندان به فوتبال و علم را نیز به خود جلب کرد.

این همکاری نشان می‌دهد که یک توپ فوتبال امروزه تنها یک وسیله ورزشی نیست بلکه می‌تواند بستری برای نمایش پیشرفت‌های مهندسی، فناوری و حتی علوم فضایی باشد.

هوش مصنوعی جای داور را نمی‌گیرد بلکه تصمیم نهایی همچنان با انسان است

گسترش فناوری‌های هوش مصنوعی در فوتبال این پرسش را ایجاد کرده که آیا در آینده ماشین‌ها جای داوران را خواهند گرفت؟ پاسخ فیفا منفی است. بر اساس سیاست رسمی این نهاد تمامی فناوری‌های مورد استفاده در جام جهانی از جمله توپ هوشمند، سیستم آفساید نیمه‌خودکار و تحلیل‌های مبتنی بر هوش مصنوعی نقش کمک‌داور را دارند و نه یک داور.

این سامانه‌ها فقط داده‌ها را جمع‌آوری و تحلیل می‌کنند و نتیجه را در اختیار داور قرار می‌دهند، اما تصمیم نهایی همچنان توسط انسان گرفته می‌شود.

این رویکرد ضمن بهره‌گیری از دقت بالای فناوری، مسئولیت قضاوت را همچنان بر عهده داور حفظ می‌کند و مانع از آن می‌شود که تصمیم‌های مسابقه به‌طور کامل به الگوریتم‌ها سپرده شود.

فوتبال آزمایشگاهی برای فناوری‌های آینده

جام جهانی همواره فرصتی برای معرفی نوآوری‌های جدید بوده است. در سال‌های گذشته فناوری خط دروازه، اسپری محوشونده داوران، سیستم کمک‌داور ویدئویی و آفساید نیمه‌خودکار و... هر کدام در دوره‌ای به‌عنوان فناوری‌های نوظهور معرفی شدند و امروز به بخشی از استاندارد مسابقات فوتبال تبدیل شده‌اند.

اکنون تریوندا نیز می‌تواند آغازگر مرحله‌ای جدید باشد؛ مرحله‌ای که در آن تجهیزات ورزشی به ابزار‌های هوشمند تبدیل می‌شوند و داده‌های تولیدشده توسط آنها، کیفیت قضاوت، تحلیل مسابقات و حتی تمرینات تیم‌ها را متحول می‌کند.

کارشناسان فناوری فیفا معتقدند داده‌های دقیق حاصل از توپ‌های هوشمند در آینده تنها برای داوری استفاده نخواهند شد بلکه می‌توانند در تحلیل عملکرد بازیکنان، طراحی تمرین‌های اختصاصی، کاهش آسیب‌دیدگی‌ها و حتی توسعه نسل‌های بعدی تجهیزات ورزشی نیز نقش داشته باشند.

تریوندا نقطه تلاقی فیزیک، مهندسی و هوش مصنوعی

نگاهی به فناوری‌های به‌کاررفته در تریوندا نشان می‌دهد که این محصول حاصل همکاری متخصصان رشته‌های مختلف است. مهندسان مکانیک روی طراحی آیرودینامیکی و رفتار توپ در جریان هوا کار کرده‌اند، متخصصان مواد، پوشش و ساختار پنل‌ها را توسعه داده‌اند، مهندسان الکترونیک حسگر فوق‌دقیق داخلی را طراحی کرده‌اند و پژوهشگران حوزه هوش مصنوعی نیز الگوریتم‌هایی را توسعه داده‌اند که بتوانند حجم عظیم داده‌های تولیدشده را در کسری از ثانیه تحلیل کنند.

به همین دلیل تریوندا را نمی‌توان صرفا یک توپ فوتبال دانست. این محصول نمونه‌ای از همگرایی علوم مختلف برای حل یک مسئله عملی است؛ افزایش دقت، عدالت و شفافیت در مهم‌ترین رویداد فوتبالی جهان.

آینده فوتبال از دل فناوری عبور می‌کند

جام جهانی ۲۰۲۶ تنها رقابت میان ۴۸ تیم ملی نیست بلکه صحنه نمایش نسل جدیدی از فناوری‌هاست که مرز میان ورزش و علوم پیشرفته را کمرنگ‌تر از همیشه کرده‌اند. توپ رسمی این مسابقات با بهره‌گیری از حسگر‌های هوشمند، هوش مصنوعی، طراحی آیرودینامیکی پیشرفته و پژوهش‌های چندساله نمادی از این تحول محسوب می‌شود.

اگر در گذشته کیفیت یک توپ با میزان گرد بودن یا دوام آن سنجیده می‌شد امروز معیار‌های جدیدی مانند سرعت پردازش داده، دقت حسگرها، تعامل با سامانه‌های هوش مصنوعی و حتی نقش آن در تصمیم‌گیری‌های داوری نیز به این فهرست اضافه شده‌اند.

تریوندا نشان می‌دهد آینده فوتبال دیگر تنها روی چمن رقم نمی‌خورد بلکه در دل تراشه‌های الکترونیکی، الگوریتم‌های هوش مصنوعی، مدل‌های سه‌بعدی و داده‌هایی شکل می‌گیرد که هر ثانیه میلیون‌ها محاسبه را انجام می‌دهند. شاید تماشاگران همچنان تنها یک توپ سفید و رنگارنگ را در زمین ببینند اما در واقع آنچه میان بازیکنان جابه‌جا می‌شود یکی از پیشرفته‌ترین تجهیزات فناورانه‌ای است که تاکنون وارد دنیای ورزش شده است.

انتهای پیام/