Coleção básica sobre pesquisa em futebol na Engenharia Esportiva

A relação simbiótica entre futebol, indústria e academia está se aprofundando, criando oportunidades para desenvolver todas as facetas do jogo. A combinação de novas tecnologias, abordagens baseadas em pesquisa e experiência em futebol está cultivando um ambiente onde as ideias podem ser desenvolvidas, avaliadas e implementadas mais rapidamente do que nunca. É importante garantir que a implementação dessas ideias beneficie o mundo do futebol e seja apoiada por evidências.

A Topical Collection on Football Research é uma iniciativa colaborativa que foi lançada para aumentar a conscientização sobre pesquisas em andamento que estão contribuindo para o desenvolvimento de novas tecnologias no futebol. A coleção contém 15 artigos que abordam: desafios atuais no futebol, análise de jogos e tecnologias de rastreamento de jogadores, tecnologias de arbitragem, avaliação de superfícies de jogo e interação futebol-superfície, jogador e ambiente.

A coleção inclui um artigo convidado, que explora por que a alfaiataria feminina é necessária no futebol. O artigo explora dez questões sobre tecnologia e engenharia do futebol e aborda temas semelhantes à própria coleção. Ele identifica os desafios únicos que as jogadoras enfrentam devido ao design e desenvolvimento de tecnologia e produtos de futebol voltados para jogadores do sexo masculino, bem como a falta de pesquisa para desafios específicos do sexo feminino. O documento identifica onde o foco é necessário e convida a indústria e a academia a alavancar novas tecnologias e métodos de pesquisa para melhorar o desempenho e a saúde das jogadoras. A comunidade de Engenharia Esportiva está interessada em explorar ideias sobre como esse tópico pode ser promovido em todo o esporte.

O uso de dados de rastreamento de jogadores e bolas foi um grande tema dentro da coleção. A coleção aborda como os dados de rastreamento podem ser usados, como podem ser validados e explora a precisão por trás das tecnologias e técnicas emergentes. Um documento importante sobre os casos de uso de dados de rastreamento descreve um novo algoritmo para identificar automaticamente eventos de futebol (como lances de bola parada, gols, passes, chutes, duelos, posse de bola, pressões e muito mais) usando dados de rastreamento de jogadores e bolas. Dados de eventos atuais, incluindo os capturados na Copa do Mundo da FIFA 2022 ™ e na Copa do Mundo Feminina da FIFA 2023 ™, é coletado manualmente. A falta de soluções de coleta de dados acessíveis significa que o acesso a dados precisos de eventos está disponível apenas para competições com orçamentos altos. A pesquisa apresentada na coleção tem potencial para ser usada por organizadores de competições ou órgãos governamentais para fornecer dados de eventos onde apenas câmeras de transmissão estão disponíveis.

A confiabilidade e a eficácia de um modelo estão inerentemente ligadas à qualidade dos dados de entrada. A relevância, a integridade e, em particular, a precisão - entre outros. A pesquisa apresentada na coleção demonstra a validação de uma ferramenta que pode ser usada para validação 'full pitch' de dados de rastreamento de jogadores, gerados por tecnologias comerciais. A metodologia demonstrou que a ferramenta pode ser usada para estabelecer validade concorrente para uma variedade de Sistemas Eletrônicos de Rastreamento de Desempenho (EPTS) quando usada em grandes áreas, com ou sem ferramentas padrão-ouro, como captura de movimento 3D.

Há um grande número de provedores de rastreamento de jogadores usados ​​na indústria do futebol, cada um com seus próprios benefícios e desafios. Os jogadores frequentemente terão seus dados coletados por uma variedade de sistemas diferentes. Isso pode ocorrer devido ao fato de jogar em times diferentes ao mesmo tempo, como seleções nacionais e nacionais, ou em clubes diferentes ao longo da carreira, ou mesmo quando os dados são coletados pelo mesmo time usando vários sistemas. Um artigo da coleção apresenta uma abordagem de agrupamento de dados para quantificar e categorizar o erro de diferentes sistemas EPTS em relação à captura de movimento 3D. Para melhorar a precisão dos dados e os níveis de concordância entre diferentes sistemas, vários métodos foram explorados para diminuir o erro entre o EPTS e os dados de captura de movimento.

Uma nota técnica apresentou uma pesquisa na qual os pesquisadores avaliaram a validade de uma abordagem baseada na unidade de medida inercial para categorizar as demandas físicas dos jogadores em categorias de locomoção. O artigo avaliou a concordância do algoritmo para 41 jogadores e descobriu que seria benéfico estabelecer limiares de calibração individuais para melhorar o algoritmo. O estudo final sobre dados de rastreamento avaliou a validade de um sistema de rastreamento baseado em LiDAR usando captura de movimento tridimensional. Trabalhos anteriores focaram na validade dos dados de posição e velocidade; no entanto, este artigo também avaliou a validade dos dados de aceleração, fornecendo informações úteis para aqueles que trabalham em configurações de campo.

A tecnologia é muito usada no futebol, desde o treinamento e identificação de talentos até o engajamento dos torcedores, mas só recentemente chegou à arbitragem. O exemplo mais antigo de uso de tecnologia para arbitragem no futebol foi a tecnologia da linha do gol na Copa do Mundo da FIFA 2014 ™ . Isso foi seguido pela introdução do Video Assistant Arbitreing (VAR) na Copa do Mundo da FIFA 2018 ™. O VAR agora está implantado em mais de 50 Associações Membros em todo o mundo, com muitos provedores de tecnologia oferecendo esse serviço para ligas e organizadores de competições. Em resposta, foi realizado um trabalho para garantir que os sistemas usados ​​pelas associações-membro sejam de alta qualidade e passem por avaliações específicas baseadas em evidências. Muitos dos testes de tecnologia VAR desenvolvidos são baseados nos requisitos dos usuários finais (por exemplo, árbitros assistentes de vídeo). O desenvolvimento e a validação desses testes são descritos pela pesquisa apresentada na coleção, que estabelece valores de aprovação ou reprovação baseados em evidências. É importante garantir que os usuários finais sejam consultados e envolvidos em pesquisas dessa natureza sempre que possível.

A captura confiável da percepção do jogador é importante para ajudar a entender a interação jogador-superfície além dos testes mecânicos. Um estudo apresenta pesquisa demonstrando o desenvolvimento de um painel sensorial para coletar dados confiáveis ​​de percepção do jogador. Os resultados mostram que o treinamento direcionado pode melhorar a capacidade de um jogador de detectar e descrever nuances entre diferentes superfícies de jogo, oferecendo informações adicionais aos testes mecânicos tradicionais. A concordância entre os resultados do Testador de Tração Rotacional (RTT) e do Atleta Artificial Avançado (AAA) foi comparada com as percepções dos jogadores de várias superfícies de grama artificial. Foram feitas modificações no equipamento de teste para melhorar a concordância. Por exemplo, o RTT foi modificado com instrumentação adicional, permitindo que a rigidez secundária e a taxa de carga do operador fossem calculadas. A metodologia AAA usou menos quedas e apresenta um algoritmo modificado para estimar a Deformação Vertical e a Restituição de Energia. O trabalho em andamento informará como o novo equipamento de teste pode ser melhor implementado nos requisitos para avaliação da superfície de jogo e, finalmente, conduzirá os produtos para melhor representar as necessidades dos jogadores.

É importante entender o desempenho das superfícies de jogo e como as características mudam quando usadas. Para resolver isso, a coleção apresenta pesquisas que exploram a variabilidade de curto prazo das características da superfície da grama natural durante um torneio de alto uso. O estudo identificou as características mais consistentes, bem como aquelas com maior variabilidade, e sugeriu que um melhor monitoramento de áreas de alto uso poderia permitir um melhor direcionamento das aplicações de gerenciamento de superfície.

A interação entre os jogadores e a superfície de jogo em que estão atuando tem impacto tanto no desempenho quanto na segurança. O mesmo pode ser dito para o equipamento que é usado no jogo. Três estudos realizaram pesquisas sobre o próprio futebol.

Para entender melhor o comportamento de uma bola de futebol no momento do impacto, é importante estabelecer ferramentas de medição sensíveis para permitir avaliações comparativas. A coleção apresenta pesquisas que descrevem um método para quantificar de forma confiável as forças de impacto associadas a essa interação dinâmica. O estudo concluiu que as plataformas de força comercial poderiam ser usadas para detectar diferenças sutis nas características dinâmicas do impacto. No futuro, esse entendimento pode ser usado para entender melhor o desempenho de diferentes bolas de futebol, o que pode informar estratégias futuras para o desempenho do futebol e a segurança do jogador.

Compreender a ação de cabecear e o que está acontecendo durante essa interação jogador-bola é importante para melhorar o desempenho e a segurança das bolas de futebol. A coleção apresenta pesquisas sobre os efeitos da pressão de inflação do futebol durante impactos de bola para cabeça. Usando equipamentos antropomórficos de cabeça e pescoço, o estudo concluiu que a redução da pressão de inflação da bola de futebol pode reduzir as acelerações da cabeça durante os impactos de bola na cabeça. Mais investigações são necessárias para entender se as descobertas são aplicáveis ​​à faixa de pressão total descrita nas Leis do Jogo, bem como a redução da pressão da bola afetaria outras características de impacto, como desempenho e jogabilidade da bola.

Uma importante característica de desempenho de uma bola de futebol é como ela se comporta aerodinamicamente. Um estudo apresentado na coleção explorou o efeito das características da superfície, como comprimento da costura e rugosidade da superfície, nas propriedades aerodinâmicas por meio da avaliação de bolas de futebol impressas em 3D com diferentes características da superfície em um túnel de vento. O estudo desenvolveu novos métodos projetados para analisar estatisticamente a rugosidade da bola e estes foram correlacionados com o desempenho aerodinâmico. As descobertas podem ser usadas para informar decisões de design baseadas em evidências que melhoram o comportamento aerodinâmico das bolas de futebol.

O tema final da coleção destaca pesquisas que exploram os fatores que afetam a capacidade de um jogador marcar um gol. Um estudo explorou a interação futebol-chuteira, onde um protocolo foi projetado para medir o efeito do enchimento superior da chuteira na precisão e velocidade do chute. O estudo descobriu que o preenchimento adicional da parte superior da chuteira teve um efeito negativo na precisão do chute e nenhum efeito na velocidade do chute. O protocolo pode ser usado em pesquisas futuras para informar o design de botas e oferece oportunidades para reunir evidências empíricas para decisões baseadas em dados para fabricantes no processo de design. Por fim, uma abordagem de modelagem foi usada para explorar como fatores ambientais, como temperatura, altitude e umidade, afetam a probabilidade de marcar um chute livre de 25 m.

A ampla variedade de envios publicados na Topical Collection on Football Research demonstra o impacto que a pesquisa pode ter para melhorar o jogo para jogadores, treinadores, organizadores de competições e torcedores. Outras Coleções Tópicas sobre Pesquisa de Futebol serão lançadas para aproveitar o que foi alcançado até agora. Gostaríamos de agradecer imensamente a todos aqueles que participaram do processo e contribuíram para o sucesso da coleção e convidamos aqueles que desejam se envolver no processo e futuras coleções a entrar em contato.

A conclusão da Topical Collection on Football Research está alinhada estrategicamente com o lançamento da FIFA Women's World Cup 2023™. O momento visa capitalizar a crescente empolgação em torno do maior evento de futebol feminino da história e destacar as oportunidades de pesquisa em andamento disponíveis no futebol. O torneio será realizado em 10 estádios na Austrália e na Nova Zelândia e terá início em 20 de julho de 2023. Sob a bandeira de 'Beyond Greatness', o evento incentiva os indivíduos a ir além de suas zonas de conforto, superar a incerteza e quebrar barreiras. Essa filosofia ressoa fortemente nas esferas do esporte, da indústria e da academia.