足球遭遇科學(xué)

俄羅斯世界杯正在如火如荼地進(jìn)行，充滿激情的足球比賽是多個(gè)科學(xué)元素完美而集中的體現(xiàn)，這些科學(xué)元素反過來(lái)又促進(jìn)了足球運(yùn)動(dòng)的進(jìn)步和發(fā)展。當(dāng)足球遭遇科學(xué)時(shí)，影響顯而易見。

外行看熱鬧，內(nèi)行看門道。一場(chǎng)足球賽，球迷看到的只是激情四射。而在內(nèi)行人士看來(lái)，科學(xué)的基因已經(jīng)融入到足球的血液里，對(duì)足球的發(fā)展帶來(lái)了深刻的影響。

把足球當(dāng)科學(xué)研究的德國(guó)人

德國(guó)戰(zhàn)車貴為衛(wèi)冕冠軍，這一屆仍是奪冠熱門。

在2014年的巴西世界杯上，德國(guó)隊(duì)給人留下深刻印象的不只是奪得了冠軍，而是奪冠的方式，7比1大勝技術(shù)足球派代表、東道主巴西隊(duì)。

談到德國(guó)足球，不得不談到他們對(duì)待足球的方式：那就是把足球當(dāng)成科學(xué)來(lái)研究。

與國(guó)內(nèi)體能不行了就跑一萬(wàn)米不同的是，對(duì)待足球，德國(guó)人決不會(huì)拍腦袋來(lái)做決定。比如說，德國(guó)人認(rèn)為自己的技術(shù)粗糙是缺乏協(xié)調(diào)性、柔韌性的訓(xùn)練。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里做模擬，然后在實(shí)踐中應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)效果不明顯，他們又重新探索。就這樣一點(diǎn)點(diǎn)地積累和改善，不斷走彎路，不斷修正，最終完成了今天這種體能與技術(shù)結(jié)合的“新技術(shù)足球”。

與中國(guó)足球一會(huì)兒學(xué)巴西、一會(huì)兒學(xué)西班牙不同的是，德國(guó)人是非常理性的民族，他們不會(huì)盲目地學(xué)習(xí)某個(gè)足球流派。他們先搞明白別人的東西，并運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行分析，其中哪些是對(duì)的，哪些是不足的，哪些東西可以借鑒，哪些東西需要拋棄。就是說，德國(guó)足球始終以科學(xué)的態(tài)度學(xué)習(xí)別人的長(zhǎng)處。

為了改善德國(guó)球員力量足、協(xié)調(diào)性不足的難題，德國(guó)人發(fā)明了一種肌肉疊加訓(xùn)練。比如，按照以前的訓(xùn)練，身體A肌肉群需要8周的訓(xùn)練，與之相連的B肌肉群，另外需要12周的訓(xùn)練。德國(guó)人利用疊加原理在12周內(nèi)完成兩塊肌肉群的訓(xùn)練，這樣的訓(xùn)練效率高，還不會(huì)破壞身體的協(xié)調(diào)性。

這種肌肉疊加訓(xùn)練，首先要制定一套訓(xùn)練體系，在體系內(nèi)，各個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格準(zhǔn)確地按要求執(zhí)行，比如訓(xùn)練間歇的次數(shù)和時(shí)間，多一點(diǎn)、少一點(diǎn)、強(qiáng)一點(diǎn)、弱一點(diǎn)，都會(huì)讓整套訓(xùn)練前功盡棄。這里面包含著許多生物學(xué)的高深學(xué)問。體能訓(xùn)練，不是練得越累效果越好，而是一個(gè)系統(tǒng)，各個(gè)環(huán)節(jié)要精確到位。

當(dāng)然，2014年的德國(guó)隊(duì)之所以與4年前有了巨大的飛躍，其中也少不了科技的幫助。2013年，德國(guó)足協(xié)研究出了一種SAP Match Insights系統(tǒng)，用大數(shù)據(jù)來(lái)分析球隊(duì)的技戰(zhàn)術(shù)。比如說，該系統(tǒng)研究得出，2010年世界杯德國(guó)隊(duì)控球時(shí)間平均約4.5秒，透過系統(tǒng)的分析結(jié)果判斷，這樣的控球時(shí)間太長(zhǎng)。針對(duì)這一點(diǎn)，德國(guó)教練要求球在隊(duì)員腳下的時(shí)間不可以超過2秒，要求每個(gè)隊(duì)員傳球速度要快，如果控球太多易被搶斷，就容易讓對(duì)手得分。

2011年，中德足球曾在北京大學(xué)舉辦一個(gè)研討會(huì)，中國(guó)同行認(rèn)為國(guó)家隊(duì)成績(jī)才代表這個(gè)國(guó)家足球的水平，提問都把重點(diǎn)放在國(guó)家隊(duì)建設(shè)與職業(yè)聯(lián)賽上。而與會(huì)的德國(guó)同行們卻在投影上展現(xiàn)了一堆數(shù)據(jù)，他們告訴中國(guó)同行，秘訣在這里：

1959年聯(lián)邦德國(guó)第五次聯(lián)邦會(huì)議提出“黃金計(jì)劃”：修建31000個(gè)兒童游樂場(chǎng)，14700個(gè)中等規(guī)模的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所，10400個(gè)體育館，5500個(gè)校體育館，2420個(gè)露天游泳場(chǎng)，2625個(gè)教學(xué)游泳館，450個(gè)游泳館，總共67095個(gè)體育設(shè)施，預(yù)計(jì)造價(jià)63億馬克，實(shí)際174億馬克。這些體育設(shè)施供學(xué)齡前兒童玩耍，供學(xué)生體育鍛煉，供協(xié)會(huì)組織專用，供成年人健身。那時(shí)候德國(guó)戰(zhàn)敗不久，經(jīng)濟(jì)上比較困難，但聯(lián)邦議會(huì)認(rèn)為振興民族就要從強(qiáng)健大眾的身體做起，而這些體育設(shè)施也讓一代又一代優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生，從貝肯鮑爾到貝克爾、格拉夫，再到諾維茨基、穆勒……

現(xiàn)在，我們終于可以明白，足球?yàn)槭裁磿?huì)被德國(guó)人稱為一項(xiàng)系統(tǒng)工程了。

除了克服體能和技術(shù)高度結(jié)合的這一難題，德國(guó)隊(duì)還創(chuàng)造了自己獨(dú)有的“動(dòng)作模式”，那就是規(guī)范動(dòng)作頻率、傳控跑效率?！皠?dòng)作模式”就是一支隊(duì)伍踢球的方式，它體現(xiàn)在嚴(yán)格規(guī)范動(dòng)作頻率、處理球的方式，控球、傳球、跑動(dòng)的效率等。

清華大學(xué)教授的足球科學(xué)課

這么多年以來(lái)，中國(guó)男足也只沖進(jìn)一次世界杯決賽圈，但這不表明中國(guó)人不懂足球，清華大學(xué)教授葛惟昆就是一個(gè)例子。

作為清華大學(xué)的一位資深物理學(xué)教授，葛惟昆的另一個(gè)身份是球迷?？此苾蓚€(gè)毫無(wú)交集的領(lǐng)域，實(shí)際上卻有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。

早在2014年，他就和其他幾位教授一起，制作了一門名為《足球運(yùn)動(dòng)與科學(xué)》的網(wǎng)絡(luò)視頻公開課程，每年都有許多人報(bào)名聽課。到現(xiàn)在，參加過的人數(shù)有近3萬(wàn)人。目前，他還在著手將這門視頻課程整理成書。

“我們希望通過這門課程讓大家學(xué)習(xí)到足球技術(shù)，了解足球這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的文化?！鼻迦A大學(xué)體育部教授孫葆潔說。

據(jù)孫葆潔介紹，課程由6個(gè)章節(jié)組成，包括足球運(yùn)動(dòng)技術(shù)和發(fā)展歷史，這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)中的體能消耗和心理活動(dòng)，足球的社會(huì)意義和人文價(jià)值，賽事的規(guī)則與裁判，以及現(xiàn)代足球運(yùn)動(dòng)發(fā)展趨勢(shì)?！拔覀兤刚?qǐng)了國(guó)內(nèi)著名的裁判員、物理系教授以及運(yùn)動(dòng)生理學(xué)教授來(lái)教授此門課程，希望以此來(lái)普及足球運(yùn)動(dòng)知識(shí)和它背后的科學(xué)道理?！?/p>

“任何一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)都是一種身體的系統(tǒng)工程，是一門綜合科學(xué)?！备鹞├ヘ?fù)責(zé)教授這門課程的運(yùn)動(dòng)力學(xué)部分，他告訴記者，“比如在踢出一個(gè)‘香蕉球時(shí)我們看到球的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條弧線，和它被踢出的方向偏離一個(gè)角度，這事實(shí)上是因?yàn)榍蜃陨碓诟咚傩D(zhuǎn)，空氣就與球面發(fā)生摩擦，旋轉(zhuǎn)著的球就帶動(dòng)周圍的空氣層一起同向轉(zhuǎn)動(dòng)，在足球旋轉(zhuǎn)的帶動(dòng)下，足球周圍也將產(chǎn)生和足球旋轉(zhuǎn)方向一致的氣流，才會(huì)發(fā)生偏離?！?/p>

葛惟昆介紹，在國(guó)外足球運(yùn)動(dòng)的科學(xué)研究已有較長(zhǎng)的歷史，早在2002年他在英國(guó)參加學(xué)術(shù)會(huì)議期間，就讀到了一本叫作《足球的科學(xué)》（Science of Soccer）的書，書中從數(shù)學(xué)、物理學(xué)、心理學(xué)和生理學(xué)的角度系統(tǒng)地介紹了這門運(yùn)動(dòng)的科學(xué)原理。去年，葛惟昆帶領(lǐng)清華大學(xué)物理系足球隊(duì)的幾名學(xué)生用一年的時(shí)間將此書翻譯成中文，希望將足球運(yùn)動(dòng)的科學(xué)知識(shí)普及到中國(guó)?！白罱绹?guó)也出了一本書叫《足球的物理》，雖然這些書中的數(shù)據(jù)和案例都是國(guó)外的足球隊(duì)，但其中的科學(xué)方法和科學(xué)原理都是通用的?！备鹞├フf，“如果有可能我希望借鑒這些科學(xué)方法來(lái)研究研究我國(guó)的足球運(yùn)動(dòng)。”

“踢足球也要講究‘球商的，球員對(duì)戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)的理解能力提升了，才能踢好球。”一直致力于普及足球這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的孫葆潔說，“我們希望通過這門課程，加深球員對(duì)這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)中科學(xué)道理的理解，當(dāng)然光聽理論課還不夠，實(shí)踐也很重要?！?/p>

或許在球迷看來(lái)，這些偏向?qū)W術(shù)的足球物理研究，和實(shí)際踢球距離不小——畢竟沒有人會(huì)在傳球的時(shí)候量一下防守隊(duì)員的角度再?zèng)Q定傳球力道。但對(duì)于球員來(lái)說，這些研究仍然有其積極的意義。

“其實(shí)（這些研究）主要的目的，還是對(duì)足球的一些現(xiàn)象給出物理上的解釋，以此來(lái)給出技術(shù)的要領(lǐng)。我們了解了原理，就能知道怎么去踢?！备鹞├ピ诮邮苡浾卟稍L時(shí)表示，“比如說‘電梯球，就要（讓球）不轉(zhuǎn)，要初速度高，就需要很強(qiáng)的小腿力量。踢‘香蕉球，就要腳內(nèi)側(cè)觸球，增加對(duì)球的摩擦?xí)r間。不是要求球員懂物理，但這是科學(xué)的方法。如果教練員看了，應(yīng)該會(huì)有幫助?！?/p>

綠茵場(chǎng)上的數(shù)據(jù)革命

讓我們將時(shí)鐘撥回到2014年，曾經(jīng)的中下游球隊(duì)埃弗頓成為當(dāng)季英超聯(lián)賽的一道風(fēng)景：在主教練馬丁內(nèi)斯的率領(lǐng)下球隊(duì)打破了一系列紀(jì)錄，最終名列英超聯(lián)賽第5名，不僅力壓曼聯(lián)，排名甚至高于轉(zhuǎn)會(huì)市場(chǎng)一擲千金的倫敦球隊(duì)熱刺，成為球迷津津樂道的話題。

埃弗頓的逆襲代表了足球界的新趨勢(shì)：數(shù)據(jù)革命。

牛津大學(xué)的數(shù)學(xué)家認(rèn)為，一支隊(duì)伍在比賽中發(fā)生的事情并不是隨機(jī)的，而是具有一定的規(guī)律。通過數(shù)據(jù)可以找到這些規(guī)律，并且預(yù)測(cè)未來(lái)。

歐洲足球正在經(jīng)歷這樣一場(chǎng)革命。專業(yè)球迷們可能從新聞堆里發(fā)現(xiàn)蛛絲馬跡：各大球會(huì)都在變得更聰明也更有效率。以前，關(guān)于足球的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)只有角球、任意球、紅黃牌和射門次數(shù)，現(xiàn)在人們還可以看到球員單場(chǎng)跑了多少米、移動(dòng)軌跡還有速度，等等。以體育數(shù)據(jù)公司OPTA為例，他們?cè)诿繄?chǎng)足球賽中記錄的數(shù)據(jù)多達(dá)1500項(xiàng)。

如今，英超聯(lián)賽的所有20家球會(huì)都有專門的技術(shù)分析人員來(lái)處理這些新的數(shù)據(jù)信息，其中，光曼城一家就聘請(qǐng)了11個(gè)這樣的人。2012年，利物浦甚至專門創(chuàng)建了一個(gè)名為“研究總監(jiān)”的新職務(wù)，把理論物理學(xué)博士伊安·格拉漢姆招至麾下。這些研究人員會(huì)參與賽前布置和賽后總結(jié)，他們會(huì)幫助管理層鑒別和選擇轉(zhuǎn)會(huì)目標(biāo)，甚至還會(huì)給年輕球員提出營(yíng)養(yǎng)建議。這場(chǎng)革命是如此令人震撼，以至于有英國(guó)媒體驚呼：“科技怪人已經(jīng)入侵歐洲競(jìng)技體育世界！”

在足球這項(xiàng)傳統(tǒng)而保守的運(yùn)動(dòng)中，哪怕是引入門線技術(shù)（判斷進(jìn)球是否有效）或增設(shè)門線裁判都會(huì)引起軒然大波，數(shù)據(jù)革命聽起來(lái)不可思議。

然而，在大洋彼岸的美國(guó)，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析早在10年前就已入侵各大體育聯(lián)盟。最有名的當(dāng)數(shù)美國(guó)職棒大聯(lián)盟奧克蘭運(yùn)動(dòng)家隊(duì)總經(jīng)理比利·比恩的瘋狂實(shí)驗(yàn)，2003年，他大膽擯棄了傳統(tǒng)上用“打擊率”選材的做法，轉(zhuǎn)而挖掘“上壘率”高的潛在明星，并將這些球員招攬進(jìn)球隊(duì)。

由著名電影明星布拉德·皮特主演的《點(diǎn)球成金》，就是以此事為背景。該電影充分展示了數(shù)據(jù)在運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的應(yīng)用以及如何發(fā)揮巨大作用，使其不僅在體育界掀起波瀾，更連華爾街的對(duì)沖基金經(jīng)理都開始談?wù)撊绾巍包c(diǎn)球成金”。

所謂大數(shù)據(jù)，最基本的是一支球隊(duì)每場(chǎng)比賽射門多少次、傳球多少次，或者控球率達(dá)到多少。不過現(xiàn)今的技術(shù)統(tǒng)計(jì)手段遠(yuǎn)不止這些，諸如個(gè)人跑動(dòng)統(tǒng)計(jì)、具體的傳球慣用腳、甚至跑動(dòng)時(shí)的熱感應(yīng)圖都能有效地幫助教練了解球員狀態(tài)。

前中國(guó)隊(duì)主帥、曾經(jīng)執(zhí)教過武漢球隊(duì)的朱廣滬就曾分享過兩個(gè)故事：“2006年有場(chǎng)國(guó)家隊(duì)比賽，上半場(chǎng)打不開（局面），中場(chǎng)休息時(shí)技術(shù)部門送來(lái)了比賽的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，告訴我球隊(duì)轉(zhuǎn)移太少，下半場(chǎng)要想辦法加強(qiáng)轉(zhuǎn)移，果然下半場(chǎng)局面就打開了，球隊(duì)獲得了進(jìn)球?！?/p>

另一則是朱廣滬帶隊(duì)打申花，當(dāng)時(shí)申花的核心是前漢堡隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)、德國(guó)人阿爾貝茨，“技術(shù)部門提供的數(shù)據(jù)顯示，阿爾貝茨拿球、觸球、傳球都是左腳，尤其喜歡一腳觸球送到禁區(qū)。因此我對(duì)防守球員的要求是，‘你就管住他左腳，右腳讓他拿球，最后把阿爾貝茨防得死死的?！?/p>

法國(guó)足球經(jīng)紀(jì)公司B.C.football agency的巴提卡也認(rèn)可大數(shù)據(jù)的作用，他在中國(guó)足球論壇上表示，“來(lái)自國(guó)外職業(yè)足球的發(fā)展，形成了一套完整的球探體系。通過對(duì)青少年球員數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，跟蹤青少年球員成長(zhǎng)的進(jìn)步，能夠讓我們發(fā)現(xiàn)更多更好的苗子。”

中國(guó)足球隊(duì)的科研教練魏宏文曾介紹過關(guān)于足球大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法，分為人工和電腦統(tǒng)計(jì)以及數(shù)據(jù)傳感三類?！斑@三種統(tǒng)計(jì)方式混合使用，是現(xiàn)在比較主流的足球數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方式。”

人工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集人員現(xiàn)場(chǎng)觀戰(zhàn)或者通過視頻，手動(dòng)記錄包括射門、傳球、搶斷等重要事件，并且標(biāo)記球員、起止點(diǎn)和時(shí)間等相關(guān)內(nèi)容。再經(jīng)過系統(tǒng)的整合和分類，最終形成數(shù)據(jù)庫(kù)。人工統(tǒng)計(jì)除了越來(lái)越準(zhǔn)確之外，統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)還能變得越來(lái)越直觀。比如，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)采集員錄入的數(shù)據(jù)，繪制出形象的球員活動(dòng)熱圖。著名的數(shù)據(jù)提供商OPTA就是這樣完成采集和統(tǒng)計(jì)工作的，他們平均每場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)大約為1500個(gè)。

馬丁內(nèi)斯對(duì)數(shù)據(jù)分析的迷戀眾所皆知，他在家里放了一臺(tái)60英寸的觸屏電視，再結(jié)合一款能夠記錄分析球員表現(xiàn)的軟件Prozone，每天反復(fù)觀看球隊(duì)的比賽錄像，特別是輸球的比賽，最多會(huì)看十幾次，去挖掘其中的敗因。

在馬丁內(nèi)斯的指導(dǎo)下，埃弗頓會(huì)在訓(xùn)練中記錄每個(gè)球員的每個(gè)動(dòng)作：“我們用GPS和心率測(cè)量?jī)x來(lái)監(jiān)測(cè)每個(gè)球員的狀態(tài)。從體能的角度來(lái)說，最顯著的數(shù)據(jù)是沖刺數(shù)量、沖刺距離和每個(gè)球員投入的高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)次數(shù)。我們這樣監(jiān)測(cè)一整個(gè)賽季下來(lái)，就能知道一個(gè)球員目前狀態(tài)是否疲勞，以及他需要多久的休息時(shí)間?！?/p>

牛津大學(xué)的數(shù)學(xué)教授馬庫(kù)斯·杜薩托是一個(gè)死忠阿森納球迷，他認(rèn)為，數(shù)據(jù)分析有潛力成為一個(gè)X因素，改變現(xiàn)有的俱樂部實(shí)力格局?！白闱虮热藗兿胂笾懈褚粓?chǎng)棋局對(duì)弈，”他說，“一支隊(duì)伍在比賽中發(fā)生的事情并不是隨機(jī)的，而是具有一定的規(guī)律。通過數(shù)據(jù)，我們可以找到這些規(guī)律，并且預(yù)測(cè)未來(lái)將會(huì)發(fā)生的事情。本質(zhì)上來(lái)說，這跟對(duì)沖基金經(jīng)理們做的事情也沒任何不同?！?/p>

足球固然是一項(xiàng)激情的運(yùn)動(dòng)，然而在這個(gè)時(shí)代里，如果還有任何俱樂部或者主教練否認(rèn)數(shù)據(jù)的作用，那么這將是他們巨大的劣勢(shì)。

德國(guó)人克里斯·安德森和英國(guó)人戴維·沙利曾經(jīng)聯(lián)合寫過一本《數(shù)字游戲：關(guān)于足球，你全弄錯(cuò)了……嗎？》，兩位作者用54份詳細(xì)的圖表，扎實(shí)地分析了英超、歐冠、世界杯等賽事，趣味解讀關(guān)于足球的各類信息，堪稱“大數(shù)據(jù)時(shí)代的足球指南”，給球迷、足球從業(yè)者提供了一個(gè)看待足球的全新視角，告訴我們?nèi)绾芜\(yùn)用數(shù)據(jù)分析的成果來(lái)看懂球賽，安排戰(zhàn)術(shù)，運(yùn)營(yíng)球隊(duì)，讓我們更深入地理解足球。

“足球固然是一項(xiàng)充滿偶然的熱血游戲，可數(shù)字卻能揭示其中的真相?！睍械倪@句話只是強(qiáng)調(diào)了大數(shù)據(jù)在足球運(yùn)動(dòng)的作用，但只說出了一個(gè)方面。

殊不知，足球運(yùn)動(dòng)涉及到的學(xué)科太多太多，生物、物理、數(shù)學(xué)無(wú)一不含，而高科技在足球的發(fā)展中更是起到重要的作用。當(dāng)足球遭遇科學(xué)，帶來(lái)的影響不只是廣度上的，還有深度上的。