“足球场上最忌讳的就是明显的犯规大家都看在眼里，而裁判却视而不见，裁判的哨子吹响了。” 在足球比赛中，“裁判”是一个很重要也很特殊的角色。作为赛场上的“黑衣裁判”，他们的哨声和底牌往往会影响比赛的走向，尤其是在双方战局胶着的情况下，他们的关键判罚甚至会决定冠军的归属。 足球在前进的同时，也在不断探索更合理、更公平的裁决规则和方式。人工智能技术的引入，正在为这项古老的运动注入新的活力。笔者近日采访了人工智能企业CoCoPIE联合创始人兼首席科学家任斌，探讨了AI裁判的价值、实施挑战、发展争议以及AI技术在足球领域的应用前景。“足球是圆的”：争议引发诉求 足球运动节奏快，规则相对复杂，裁判的权威不容挑战。尺度往往因人而异。纠纷和处罚在所难免。质疑也很普遍。 1986年马拉多纳的“上帝之手”成就阿根廷； 甘多尔“守护”韩国进入2002年世界杯半决赛； 08-09欧冠，斯坦福桥亲眼目睹了切尔西下场，巴拉克疯狂追裁判的经典一幕 ... 基于各种主客观因素，很难在只有人工裁判的情况下做出准确的判断。AI裁判一些常见的争议可以得到更好的处理，比如是否进球，是否出界，是否越位等。 在技术成熟度方面，任斌认为，虽然目前的AI足球referee还处于早期开发阶段，核心技术的研发已经基本完成。可用于AI足球裁判的典型技术包括但不限于：基于YOLACT的图像分割处理，可用于自动判断球是否入网或出界；基于OpenPose人体姿态识别，判断球员是否越位或犯规；基于YOLOtargetDetection实现球/球员跟踪；基于C3D动作识别，为手球等判罚提供准确依据…… 任斌提到，在人工智能领域，这些技术在学术界和工业界都有很多深入的研究，成果丰硕。各种算法和模型层出不穷，准确率也与日俱增。从技术角度来说，已经具备了很好的落地条件。 不过，他也指出，要真正实现产业化，还面临诸多挑战。例如，需要大量的数据和准确的标注信息来改进模型训练，探索实时判断的可能性以提高判断效率，简化部署方式和降低成本等等。推动发展进程，关键是需要更多的足球专业人才和科技人才参与进来，分工合作，密切配合。新故事：科技赋能的另一种可能性 近年来，很多球迷在比赛中能看到的AI干预模式，主要集中在门线技术、鹰眼、VAR等传统技术上。 任斌介绍，这些技术大多是由摄像头和电脑处理器组成的。技术原理大体相同。首先，使用多台高清（甚至全景）摄像机实时拍摄比赛视频，然后将数据传送到电脑。最后，计算机使用人工智能软件对捕获的数据进行集中分析和处理。 不可否认，这些技术的出现帮助裁判更好地把握了比赛，但它们的局限性也一目了然。主要问题是：一是此类技术使用成本较高，一般用于重大赛事的辅助裁判，远未普及；二是数据需要传输到电脑集中处理，判罚需要值班裁判看录像，依靠更清晰的图片、角度和参照物来完成，耗时长，判罚效率低不高。 针对这些痛点，CoCoPIE探索了另一条可行路线——将AI能力解放到设备端，通过在智能手机和可穿戴设备上搭载AI裁判，实现快速部署和实时判断。 任斌进一步解释了这一点。CoCoPIE的目标是解放目前部署在服务器端相对“固定”的AI裁判，将投篮和AI处理的能力集中在手机和可穿戴设备上，让AI模型实时计算在端侧执行，从而大大降低硬件和计算能力成本。该方案的核心优势在于“使用方便、成本低”，因此可以更广泛地应用于“大量的低级别赛事和各级别运动员的日常训练比赛”。场上场下：基于设备端的无限想象。促成这一方案的实现，关键在于强大的手机AI功能的支持。但这就是困难所在。一般来说，模型越大，准确率越高，但这会大大增加模型的计算量，对计算能力的要求也更加严格。任斌提到，“在强大的服务器上，可能还是可以实现实时计算，但与服务器相比，手机的计算资源非常有限，实现实时计算会非常困难” “实时”是什么意思？任斌解释说，假设画面是每秒30帧，那么AI需要在33毫秒内完成分析。简单来说就是“相机的帧率是多少，处理速度不能低于这个速度”。 如何在手机上实现高精度AI模型的实时计算？CoCoPIE的做法是利用其独有的压缩-编译协同技术完成模型优化、压缩和加速，同时在不损失精度的情况下有效减少模型及其计算量。任斌介绍，目前OpenPose、YOLO、C3D等核心技术模型，已经可以在手机上完成实时分析功能，从而获取有助于判断和训练的信息。 在技术的支持下，AI功能已经从服务器解放到手机和可穿戴设备上。事实上，AI在足球领域的应用有着更广阔的想象空间。在CoCoPIE的关注中，有四类人可能会因此获得新的体验。 裁判：针对现有系统，AI能力可以进行优化升级；对于不存在的系统，场上三名裁判可以使用可穿戴设备，第四官员可以使用手机，更方便地使用AI提高判罚的准确性。 教练：在获得官方同意的前提下收集比赛和训练数据，利用AI数据分析，帮助教练及时调整训练计划，提升训练效果，快速获取数据，优化战术配合。 球员：利用AI辅助球员进行日常训练、回放比赛、提升动作，有针对性地提升个人技战术水平和配合意识，优化训练，避免伤病。 观众：端到端AI的实现，将给赛事的收视水平带来质的飞跃。通过手机端的各种AI能力，即使是非专业人士也可以使用场景识别、智能标注、辅助解说、即时获取选手信息等功能，提高观看参与度和沉浸感。 在任斌看来，CoCoPIE对于AI裁判的研发有两个目标：“一方面，通过低成本和便利性，为足球的普及做出贡献；它还可以收集比赛和球员的运动数据，从而为运动员的训练、优秀球员的选拔、足球水平的提高做出贡献。”边界：AI永远无法主宰游戏 新技术的推广总是伴随着或大或小的质疑和反对。尤其是足球这种对抗性很强的 运动，如何把握AI裁判干预的“度”？在未来的比赛中，AI裁判是否有可能完全取代人类裁判？任斌也对此发表了自己的看法。 在早期推广VAR技术时，有人提出这种干预会打断比赛的流畅性，甚至??会因为“太精准”而降低观赏性。“普遍接受的原则是‘干扰最小，收益最大’，即‘对比赛的干扰最小，收益最大’。我们建议在AI裁判的使用上也采用同样的原则，即‘一只手做不会出现明显的失误和漏判，另一方面在出现争议时可以提供准确的参考'” 就人工智能裁判研发的初衷而言，主要是为裁判提供参考信息并协助裁判，而不是完全取代裁判。如果时不时出现压倒主持人的现象，难免会让一些粉丝和从业者产生不信任感。如果我们看竞技体育，人工智能裁判的具体功能需要根据体育运动的性质来定位。 》如果只是为了打分，完全有可能让AI裁判在一些项目中发挥独特的作用。但实际上，很多裁判也是项目中的重要参与者，他们的作用不仅仅是例如，优秀的足球裁判可以控制节奏，带动气氛，而花样滑冰这样的运动涉及审美，其判断具有主观性，因此不太可能被人工智能完全取代。【结语】 AI科技的发展至今跌宕起伏，但如果关注我们的生活，它似乎已经渗透到各行各业，体育也不例外。在最近的冬奥会上，人工智能裁判和教练系统频频亮相，以前所未有的方式出现在聚光灯下。我们坚信，未来人工智能将在体育领域得到更广泛的应用。当它真正形成普惠效应，走进千家万户时 嘉宾介绍 任斌，威廉玛丽学院（公立常春藤盟校）计算机科学系助理教授，CoCoPIE首席科学家，NSFCAREERAwardandJeffressTrustAwardTrustAward）。他的研究兴趣是编译器、并行计算、软件系统、实时机器学习和机器学习系统。同时，他也取得了杰出的成就在并行图计算、并行不规则计算、异构系统并行、SIMD编译优化与代码生成等方面，拥有多项编译器技术相关专利。在相关领域发表50多篇同行评议论文，包括ASPLOS、PLDI、PPoPP、SC、FSE、ASE、ICML、CVPR、ECCV、AAAI、DAC、PACT、CGO、ICS、TPAMI和TPDS。他的CGO'13论文获得最佳论文奖，入选SIGPLANResearchHighlight，并被提名为CACMResearchHighlight。 关于CoCoPIE CoCoPIE是一家位于美国波士顿的人工智能科技公司，成立于2020年，公司创始团队为美国东北大学、北卡罗来纳州立大学、威廉学院人工智能领域顶尖教授和Mary，以及来自谷歌、阿里巴巴达摩院、英特尔等国际科技公司的资深架构师。公司以在物联网和移动终端普及实时人工智能为使命，打造了CoCoXGen、CoCoXServices、CoCoXStore等产品。目前，腾讯、滴滴、高知特等企业已成为CoCoPIE客户，正在使用CoCoPIE产品。
