La technologisation dans le football

Ces dernières années ont été marquées par une véritable révolution dans le domaine du sport en général, et plus particulièrement dans le football. Cette évolution est en grande partie due à l'influence croissante de l'intelligence artificielle (IA), qui commence à avoir un impact significatif sur le fonctionnement des acteurs impliqués, y compris les arbitres qui ne sont pas épargnés par cette nouvelle tendance. L'arbitrage a franchi un nouveau cap avec l'introduction d'un système lors de la Coupe du monde 2014 au Brésil, permettant aux arbitres de recevoir instantanément un signal pour savoir si le ballon a franchi entièrement la ligne de but, sans perturber le jeu. En 2016, la vidéo-assistance à l'arbitrage (VAR) a également été introduite, permettant aux arbitres de consulter des replays vidéo pour prendre des décisions plus éclairées lors de situations litigieuses. Cependant, ces avancées ne sont pas suffisantes. Des améliorations étaient nécessaires, notamment en ce qui concerne le hors-jeu, où les attaquants et les défenseurs jouent souvent avec la ligne, rendant la décision de l'arbitre difficile. C'est pourquoi la FIFA a fait appel à des universités renommées pour développer des solutions technologiques visant à réduire au maximum le temps nécessaire à la prise de décision, tout en garantissant une meilleure précision. Ainsi, la Technologie Semi-Automatisée du Hors-Jeu (SAOT) et le Ballon Connecté ou X-Ball ont été mis en place pour améliorer les situations litigieuses liées au hors-jeu.

La technologie du ballon connecté (X-ball)

Le ballon connecté est une véritable solution conçue par la société Kinexon en partenariat avec la FIFA. Spécialisée dans la collecte de données de position et de mouvement des joueurs, ainsi que dans l'analyse pointue des performances, cette entreprise a été mandatée pour créer une solution technologique visant à améliorer le suivi du ballon lors des matchs de football. Après un travail de 42 mois, la solution envisagée se matérialise sous la forme d'un ballon doté d'un capteur de mesure inertielle installé à l'intérieur, au cœur même de sa structure. Grâce à une combinaison de capteurs ultra-performants de moins de 10g à bande ultra large (UWB) et d'une unité de mesure inertielle (IMU), ce bijou technologique est capable de transmettre des données brutes d'une résolution exceptionnelle sur la position, la vitesse, la vitesse de rotation et l'accélération du ballon. Ce capteur, à la fois léger, compact et résistant, est capable de mesurer le mouvement du ballon à une fréquence de 500 fois par seconde, offrant ainsi une précision inégalée. De plus, le ballon est suivi en temps réel par pas moins de 12 caméras, permettant ainsi d'obtenir des données encore plus précises sur sa trajectoire, son comportement ainsi que des informations utiles telles que la vitesse de tir, la distance de tir, la vitesse de rotation et les touches de balle.

Grâce à cette technologie de pointe, les arbitres et les entraîneurs auront désormais accès à des informations détaillées sur le ballon pendant les matchs, ce qui leur permettra d'améliorer leur prise de décision et d'analyser les performances des joueurs de manière encore plus précise. Le ballon connecté X-ball représente donc une avancée majeure dans le domaine du football, offrant une nouvelle dimension d'analyse et de suivi du jeu. Cette innovation promet d'enrichir l'expérience des spectateurs et de contribuer au développement continu de ce sport passionnant.

L'Ultra Wideband (UWB) est un système de communication radio sans fil sophistiqué, surpassant de loin le Bluetooth ou le Wi-Fi, en utilisant une fréquence supérieure à 500 MHz et plusieurs bandes de fréquences. Les capteurs UWB permettent une localisation en intérieur d'une précision incroyable, inférieure à 10 centimètres voire moins, avec une précision temporelle de 2msec. Cette technologie révolutionnaire permet de suivre en temps réel l'emplacement exact, le mouvement et l'interaction des objets dans des environnements spécifiques, offrant une localisation précise en 3D.

Quant à l'IMU (Inertial Measurement Unit), il s'agit d'un dispositif de mesure inertielle d'une grande précision, mesurant l'angle d'inclinaison d'un objet tel que le ballon, en évaluant l'inertie. Il est doté d'un gyroscope qui fournit des données pures de vitesse angulaire, d'accélération et de géomagnétisme sur les axes X, Y et Z du capteur. Le ballon de football, en agissant comme un gyroscope, utilise également un capteur composé d'un gyroscope (pour la vitesse angulaire), d'un accéléromètre et d'un capteur géomagnétique. Comparable à un organe sensoriel humain, il fonctionne tel une plaque semi-circulaire dans l'oreille, détectant les mouvements des objets grâce aux informations recueillies par cet appareil. L'IMU est largement utilisé dans l'aéronautique, la navigation maritime, l'astronautique et les satellites, jouant un rôle crucial dans les missiles guidés.

Le Hors-jeu semi-Automatique

Le Hors-jeu semi-Automatique a été développé grâce à la collaboration de l'Institut de recherche sportive du Massachusetts Institute of Technology (MIT), de l'Institut de recherche sur piste de l'Université Victoria (Track) et de l'ETH Zurich. Le MIT Sports Research Institute et le Victoria University Track Research Institute ont été chargés d'analyser et de valider les données collectées par les 12 caméras installées dans le stade. De son côté, l'équipe de recherche de l'ETH Zurich a travaillé sur la vérification de l'efficacité technique du système de suivi multi-caméras. Pour mettre cette technologie en pratique, un système d'analyse détaillée des données a été installé dans le stade. Sur le toit du stade, 12 caméras qui tournent sans arrêt, suivent les replacements des joueurs et du ballon en temps réel. Ces caméras filment en permanence 29 parties du corps de l'athlète, avec une fréquence de capture d'environ 50 fois par seconde. Le système d'IA utilise les informations de localisation ainsi collectées pour mesurer la position du joueur qui a frappé le ballon. Si le joueur est jugé en avance sur le défenseur au moment de la frappe, un signal est envoyé à la salle VAR. Dans cette salle, le point de coup de pied du ballon et la ligne de hors-jeu sont affichés simultanément. L'arbitre de la VAR vérifie directement le signal dès qu'il le reçoit. Si le hors-jeu est confirmé, l'arbitre principal est immédiatement averti et révise sa décision initiale.
Grâce à la synchronisation de ces deux nouvelles technologies, le temps de jugement est réduit à 70 secondes. Il faut mentionner que pendant cette période, le match est interrompu. Une fois la décision prise, la technologie IA reproduit la ligne de hors-jeu et les positions des joueurs sous forme de graphiques 3D. Ces images sont immédiatement diffusées aux supporters à travers les écrans du stade et aux téléspectateurs.

Les défis à relever

Les défis à relever sont innombrables. Tout d'abord, il convient de souligner que le ballon connecté et le Hors-jeu semi-Automatique (SAOT) utilisent des protocoles distincts. D'un côté, nous avons les caméras (suivi des membres ou suivi optique) et de l'autre côté, le ballon utilise les protocoles IMU et UWB. La synchronisation de ces deux technologies a nécessité des efforts considérables afin que toutes les données puissent être exploitées par la VAR. Le défi pour cette partie consiste à créer une norme qui permette une compatibilité entre les différentes technologies, afin d'établir un standard multi-vendeurs. Un autre défi majeur réside dans la réduction significative du délai de jugement. Actuellement, ce délai est ramené à 25 secondes, mais une autre optimisation est prévue pour la Coupe du Monde 2026. Il est essentiel de trouver des solutions pour accélérer le processus de prise de décision, afin d'améliorer l'efficacité et la fluidité du jeu, et de réduire le temps d'attente du jugement.

Il est impératif que toutes les technologies impliquées soient synchronisées avec une précision absolue. En effet, la plupart des technologies modernes reposent sur des serveurs temporels sophistiqués afin d'assurer une précision et une synchronisation optimales. Si cette synchronisation n'est pas réalisée avec minutie, les signaux pourraient se perdre, engendrant ainsi des interférences nuisibles ou d'autres problèmes indésirables. De plus, il est impératif de rester à la pointe des nouvelles technologies pour protéger efficacement ses systèmes contre les cybermenaces émergentes.