Bei der FIFA-Weltmeisterschaft in diesem Jahr weiß ein Computer, wann ein Schuss die Torlinie passiert - manchmal sogar, bevor der Schiedsrichter den Anruf tätigen kann. Das System namens GoalControl verwendet 14 Hochgeschwindigkeitskameras, um jedes Tor zu überwachen und ein Signal an eine Smartwatch zu senden, wenn ein Ball die Torlinie überschreitet.
Das System ist genauso - wenn nicht genauer - als ein menschlicher Schiedsrichter. Es beendete eine erfolgreiche Prüfung beim Konföderationen-Pokal im letzten Jahr, in der es alle 68 in dem Turnier erzielten Tore korrekt erzielte.
Sportfans (vor allem diejenigen, deren Mannschaften ausgeschieden sind oder die sich einfach nicht für Fußball interessieren) fragen sich: Kann derselbe Automatisierungsgrad auch für andere Sportarten angewendet werden - vielleicht sogar für American Football?
Das ist die Frage, die ein Team von Forschern der North Carolina State University und von Carnegie Mellon vor kurzem beantworten wollte. Die von Disney Research finanzierte Gruppe teilte Anfang des Monats in IEEE Antennas und Propagation Magazine ihr System mit, das mithilfe von Funkübertragungen einen Fußball im 3D-Raum verfolgt.
Von Anfang an wusste das Team, dass ein System wie die kamerabasierte Ballverfolgung der FIFA für sie nicht funktioniert.
"American Football ist einzigartig, weil der Ball sehr verdeckt ist - besonders, wenn Sie sich am meisten darum kümmern", sagt David Ricketts, Associate Professor für Elektro- und Computertechnik an der North Carolina State University und einer der Autoren der Zeitung. Die Spieler packen und stapeln sich am Ball, denn so wird das Spiel gespielt.
Das Team baute einen Niederfrequenz-Funksender und einen kleinen Akku in den Fußball ein. Eine Reihe von Antennen verfolgt das Signal und ein Computer verwendet diese Daten, um die Position des Balls im 3D-Raum abzubilden. Das niederfrequente Signal erzeugt extrem lange Wellenlängen, die leicht den menschlichen Körper passieren können.
Laut Ricketts ist Frequenzstörung das, was bei einigen früheren Versuchen zur Verfolgung von Bällen schief gelaufen ist. In diesen Fällen verwendeten die Ingenieure Sender, die hochfrequente Wellen erzeugen, die vom menschlichen Körper leicht absorbiert werden - nicht gerade der beste Weg, um ein Signal von unter sechs Linebackern zu erhalten.
Aber auch niederfrequente Wellen sind nicht perfekt: Der Boden absorbiert sie und gibt sie dann wieder ab und verzerrt sie. "Obwohl die Menschen transparent sind", sagt Ricketts, "ist die Erde nicht, weil sie einfach so groß ist."
Während ihr Ansatz im Großen und Ganzen neu sein mag, verwendete das Team eine alte Methode, um die Signale zu entschlüsseln.
"Wir haben erkannt, dass wir eine in den 1960er Jahren entwickelte Technik namens Komplexe Bildtheorie verwenden können", sagte Dr. Darmindra Arumugam, eine weitere Autorin und ehemalige Doktorandin. Student bei Carnegie Mellon, in einer Pressemitteilung. "Die komplexe Bildtheorie ermöglicht es uns, die von der Erde erzeugten Sekundärfelder zu berücksichtigen und in unserem Modell zu kompensieren."
Selbst wenn die Sender an Bord sind, halten sich die Fußbälle an die NFL-Bestimmungen. „Ein Fußball hat Schnürsenkel, die ihn sehr asymmetrisch, variabel und schief machen“, erklärt Ricketts. Die NFL erlaubt auch eine Gewichtsabweichung von bis zu einer halben Unze; Der Sender des Teams wiegt weniger als 25 Gramm.
Im Moment ist das System auf 77 Zentimeter genau. Es muss bis zu 14 cm lang sein - ungefähr die Hälfte der Länge eines Fußballs -, um eine praktikable Option für das Spielen zu sein.
Während die Technologie sicherlich nicht für die kommende Saison oder sogar die nächste bereit sein wird, Ricketts ist nicht entmutigt.
"Der Versuch, einen Fußball auf dem Spielfeld ausfindig zu machen, ist wie der Versuch, einen 1-Fuß-Würfel in einem 450.000-Kubikfuß-Gebiet zu finden", sagt er. "Es ist nicht so, als gäbe es eine grundlegende Einschränkung im Engineering. Es geht wirklich darum, den Algorithmus zu verbessern, mit dem wir die Position schätzen."
Während das System für die Bearbeitung von umstrittenen Anrufen, das Einrichten von First Downs und Scrimmage-Linien hilfreich sein kann, ist Ricketts der Ansicht, dass es auch dazu beitragen kann, das Fernseherlebnis auf die gleiche Weise zu verbessern, wie es MLB-Streikzonenkameras oder NHL-Puck-Tracking bereits getan haben.
"Wenn du darüber nachdenkst", sagt er, "wenn alle in einer Reihe sind und die Mitte in Position ist, siehst du den Ball nicht einmal, bis er ihn wandert."
Der nächste wahrscheinliche Schritt: Übergabe der Technologie an einen Unternehmenspartner zur Weiterentwicklung und möglichen Implementierung.
"Es ist bereit für einen Technologietransfer", sagt Ricketts.
