Quest'anno ai Mondiali di calcio, un computer saprà il secondo in cui un tiro supera la linea di porta, a volte anche prima che l'arbitro possa effettuare la chiamata. Il sistema, chiamato GoalControl, utilizza un set di 14 telecamere ad alta velocità per monitorare ogni obiettivo e inviare un segnale a uno smartwatch ogni volta che una palla viola la linea di porta.
Il sistema è altrettanto preciso, se non più, di un arbitro umano. Ha completato con successo una prova alla Confederations Cup dell'anno scorso, in cui ha segnato correttamente tutti i 68 gol segnati nel torneo.
Quindi gli appassionati di sport (in particolare quelli le cui squadre sono state eliminate o che non amano il calcio) si lasciano meravigliare: lo stesso livello di automazione può essere applicato ad altri sport, forse persino al football americano ?
Questa è la domanda a cui un team della North Carolina State University e i ricercatori della Carnegie Mellon hanno recentemente deciso di rispondere. Il gruppo, finanziato da Disney Research, ha condiviso il proprio sistema, che utilizza trasmissioni radio per seguire un pallone nello spazio 3D, nelle antenne IEEE e nella rivista Propagation all'inizio di questo mese.
Fin dall'inizio, il team ha saputo che un sistema come il monitoraggio della palla basato sulla telecamera FIFA non avrebbe funzionato per loro.
"Il football americano è unico, perché la palla è oscurata molto, in particolare quando ci tieni di più", afferma David Ricketts, professore associato di ingegneria elettrica e informatica presso la North Carolina State University e uno degli autori del documento. I giocatori affrontano e si accumulano sulla palla, perché è così che si gioca.
La squadra ha incorporato un trasmettitore radio a bassa frequenza e un piccolo pacco batteria nel calcio; una serie di antenne traccia il segnale e un computer utilizza quei dati per mappare la posizione della palla nello spazio 3D. Il segnale a bassa frequenza produce lunghezze d'onda estremamente lunghe, il che significa che possono facilmente passare attraverso il corpo umano.
Secondo Ricketts, l'interferenza di frequenza è ciò che è andato storto in alcuni precedenti tentativi di localizzazione della palla. In quei casi, gli ingegneri hanno utilizzato trasmettitori che producono onde ad alta frequenza, che sono facilmente assorbite dal corpo umano, non esattamente il modo migliore per ottenere un segnale da sotto sei linebacker.
Ma anche le onde a bassa frequenza non sono perfette: il terreno le assorbe, quindi le emette e le distorce. "Anche se le persone sono trasparenti", afferma Ricketts, "la Terra non è perché è così grande".
Mentre il loro approccio nel complesso potrebbe essere nuovo, il team ha utilizzato un vecchio metodo per decodificare i segnali.
"Ci siamo resi conto che potevamo usare una tecnica sviluppata negli anni '60 chiamata teoria delle immagini complesse", ha affermato la dott.ssa Darmindra Arumugam, un altro autore ed ex Ph.D. studente alla Carnegie Mellon, in un comunicato stampa. "La complessa teoria delle immagini ci consente di spiegare i campi secondari generati dalla terra e di compensarli nel nostro modello."
Anche con i trasmettitori a bordo, i palloni aderiranno comunque alle normative NFL. "Un calcio ha i lacci, che lo rendono molto asimmetrico, variabile e sbilenco", spiega Ricketts. La NFL consente anche una variazione di peso fino a mezzo oncia; i trasmettitori delle squadre pesano meno di 25 grammi.
In questo momento, il sistema è preciso in circa 77 centimetri; deve scendere fino a 14 cm - circa la metà della lunghezza di un pallone da calcio - per essere un'opzione praticabile per il gioco.
Sebbene la tecnologia non sarà certamente pronta per la prossima stagione o anche per la prossima, Ricketts non è scoraggiato.
"Cercare di trovare un pallone da calcio sul campo è come cercare un cubo di un piede in un'area di 450.000 piedi cubi", dice. "Non è che ci sia un limite fondamentale nell'ingegneria: si tratta davvero di migliorare l'algoritmo che usiamo per stimare la posizione."
Sebbene il sistema possa essere utile per gestire le chiamate contestate, stabilire i primi down e le linee di scrimmage, Ricketts ritiene che possa anche aiutare a migliorare l'esperienza di visione della TV nello stesso modo in cui lo hanno già fatto le telecamere MLB strike-zone o il tracking del disco NHL.
"Se ci pensi", dice, "quando tutti sono in fila e il centro è in posizione, non vedrai nemmeno la palla finché non la scalerà."
Il prossimo passo probabile: un passaggio della tecnologia a un partner aziendale per ulteriore sviluppo e potenziale implementazione.
"È pronto per un trasferimento tecnologico", afferma Ricketts.
