Voetbal is al lang niet meer ‘zo maar een spelletje’ en technologie op het voetbalveld is ondertussen niet meer weg te denken. Elk WK gaat daarom gepaard met innovaties op voetbalgebied. De laatste jaren is er steeds meer aandacht voor arbitrage en moet nieuwe technologie zorgen voor een eerlijker verloop van de wedstrijden. Ook het WK in Qatar, waarbij Nederland morgen moet aantreden tegen de VS, kent zijn technologische primeur. Het is namelijk voor het eerst in een groot toernooi dat videoscheidrechters ondersteund gaan worden door kunstmatige intelligentie.

Het is zo’n zes jaar geleden als een scheidsrechter tijdens een eredivisie-wedstrijd een beslissing herziet; een eerder getrokken gele kaart wordt omgezet naar een rode. Het is de eerste ingreep in een officieel toernooi van de video assistant referee - kortweg de VAR - een systeem dat scheidsrechters helpt met wedstrijdbeslissende situaties. In de praktijk betekent dit dat een scheidsrechter buiten het veld camerabeelden vanuit het stadion beoordeelt en zo de aanwezige arbitrage in het veld kan ondersteunen bij het nemen van beslissingen.

Buitenspelsoftware

Sinds enkele jaren kent Nederland bovendien buitenspelsoftware om de videoscheidsrechter nauwkeuriger te laten bepalen of een speler buitenspel staat, legt Koen de Koning uit. In het dagelijkse leven werkt hij als technicus meettechniek, instrumentatie en data-acquisitie & regeltechniek bij de vakgroep Dynamics and Control van de faculteit Mechanical Engineering. Daarnaast is hij sinds kort ook betrokken bij het team Tech United, waar hij meedenkt over neurale netwerken om het robotvoetbal robuuster te maken.

De Koning: “Als met het blote oog op de herhaling geen goede beslissing genomen kan worden, kan de VAR kiezen voor een methode met tweedimensionale of driedimensionale lijnen, afhankelijk van de situatie. De laatste methode kent een digitale rode lijn voor de positie van de aanvaller en een blauwe lijn voor de plek waar de verdediger zich op het veld bevindt. De VAR kan deze denkbeeldige lijnen trekken aan de hand van camerabeelden.” Overigens hebben voetbalrobots geen last van de buitenspelregels, benadrukt de hardware-coördinator van Tech United, Harrie van de Loo. “Tijdens wedstrijden hanteren we de FIFA-regels uit het humane voetbal, maar buitenspel ligt nog net iets te ingewikkeld in het robotvoetbal. Verder wordt er veel voorgeprogrammeerd en moeten alle design en software na elk toernooi worden vrijgegeven. Dat minimaliseert de kans op valsspelen enorm.”

Schijnzekerheid

De VAR-lijnen, in de volksmond ook wel 'dokterbibberlijnen' genoemd, leiden geregeld tot heftige discussies. Daarbij kwam het soms aan op millimeterwerk om te bepalen of een speler wel of niet buitenspel stond. En dat leidt tot schijnzekerheid, want de lijnen zijn eenvoudigweg niet tot op de millimeter nauwkeurig te trekken. Zo kan het moment waarop de VAR de videobeelden stilzet een wereld van verschil maken en is het moment waarop de bal de voet van de speler verlaat ook niet met wetenschappelijke zekerheid vast te stellen. Of is het vanuit het perspectief van de ene camera wel en vanuit de andere camera geen buitenspel.

De nieuwste semi-automatische buitenspeltechnologie die nu in Qatar wordt geïntroduceerd, moet dergelijke randgevallen wel nauwkeurig kunnen vaststellen. Het tracking-systeem bestaat uit twaalf stadioncamera’s die de 29 datapunten - op alle ledematen die belangrijk zijn voor het bepalen van buitenspel - van elke speler vijftig keer per seconde traceren. Van de speciale WK-bal die is uitgerust met een speciale sensor wordt de positie zelfs vijfhonderd keer per seconden naar de videokamer doorgestuurd. Zo kan het moment waarop een speler de bal wegtrapt veel nauwkeuriger worden weergegeven dan bij gebruik van traditionele camera’s. Staat een speler buitenspel, dan ontvangt de VAR een geautomatiseerde melding en kan aan de hand van de beelden de uiteindelijke beslissing nemen.

Netwerken trainen

Volgens De Koning is het vooral belangrijk dat de neurale netwerken goed getraind worden in het herkennen van buitenspel. “Niet alle camerabeelden zijn even geschikt, zo kan er bijvoorbeeld afhankelijk van welke lenzen gebruikt worden, perspectiefvervorming optreden. Het genereren van synthetische data om het systeem te trainen kan dat omzeilen en maakt het systeem weer een stukje nauwkeuriger.”

De Koning onderzoekt momenteel of razendsnelle You Only Look Once - YOLO - algoritmes gebruikt kunnen worden bij het traceren van de Tech United voetbalrobots. “Snelle beslissingen zijn ook in het robotvoetbal belangrijk. Ik begrijp dat supporters moeite hebben met de ‘vertechnisering’ van het voetbal, maar kunstmatige intelligentie kan het spel zeker eerlijker en sneller maken. Voor de VAR betekent dat secondewerk in plaats van minuten, en dat scheelt. Een voetbalwedstrijd duurt toch al lang genoeg.”