EM 2024: Wenn Fußball auf (Elektro)-Technik trifft

„Geht's raus und spielt's Fußball.“ Dieses im bayrischen Ton zu lesende Zitat wird der Lichtgestalt des Deutschen Fußballs, Kaiser Franz Beckenbauer, nachgesagt. Er soll es vor dem Finale der WM 1990 zu seinen Spielern gesagt haben – mit Erfolg, wie uns die Geschichte lehrt: Deutschland ging als Weltmeister vom Platz.

Sicher müssen Spieler heute auch auf dem Platz ihre Bestleistungen noch ganz alleine abrufen. Aber vor allem in der Vorbereitung und im Training, hat die Technik längst Einzug gehalten. Vor dem Hintergrund der anstehende Fußball-Europameisterschaft 2024 in Deutschland, vom 14. Juni bis 14. Juli, haben wir Beispiele gesucht, was für Möglichkeiten der technischen Unterstützung es heute schon gibt, welche Start-Ups sich mit dem Thema beschäftigen und wie sich auch die Technik abseits der Spieler entwickelt hat.

Laptoptrainer 2.0: Wie eine KI Standardsituationen im Fußball besser machen soll

TacticAI ist ein System der künstlichen Intelligenz, das von Zhe Wang und Petar Veličković - beide vom Google-Team - in Zusammenarbeit mit dem FC Liverpool entwickelt wurde, um Fußballtrainern taktische Einblicke zu geben, insbesondere bei Eckbällen. Das System verwendet sowohl prädiktive als auch generative Modelle, um Ereignisse aus früheren Spielsituationen zu analysieren und Anpassungen für wahrscheinlichere Spielausgänge vorzuschlagen. Dies hat es sogar zu einer Veröffentlichung in der Zeitschrift Nature gebracht.

Durch die Anwendung geometrischer Lernverfahren modelliert TacticAI direkt die Beziehungen zwischen den Spielern, indem Spielsituationen wie Eckbälle als Graphen dargestellt werden, in denen Knoten die Spieler repräsentieren. Dieser Ansatz soll es TacticAI ermöglichen, die Ergebnisse von Eckbällen vorherzusagen und Vorschläge für die Aufstellung der Spieler zu generieren, um die Wahrscheinlichkeit von Torschüssen zu verringern oder zu erhöhen.

Die Vorschläge von TacticAI basieren auf umfangreichen Daten und Analysen und werden von Fußballexperten hoch geschätzt. Die Genauigkeit und Nützlichkeit der Vorschläge von TacticAI sind so ausgeprägt, dass selbst erfahrene Fußballexperten des FC Liverpool sie kaum von realen Spieltaktiken unterscheiden können und die KI-Methoden häufig traditionellen Ansätzen vorziehen. Das System liefert nicht nur präzise taktische Einblicke, sondern auch praktische, direkt umsetzbare Strategien, mit denen Trainer die Spieltaktik effektiv optimieren können.

Die Zusammenarbeit zwischen Googles DeepMind und Liverpool läuft bereits seit drei Jahren und hat verschiedene Aspekte der KI im Sport untersucht, darunter die Vorhersage von Elfmeterschüssen und Spielerbewegungen. Ziel der Partnerschaft ist es, umfangreiche Datensätze und hochentwickelte KI-Algorithmen zu nutzen, um bedeutende Fortschritte in der Sportanalyse zu erzielen und Trainern und Mannschaften wertvolle Einblicke zur Optimierung der Leistung auf dem Spielfeld zu geben.

Allerdings wird „KI Fußballtrainerinnen und -trainer sowie Fachleute für die Analyse nicht ersetzen. Die Leistungsstruktur im Fußball ist zu komplex, um die nötige Vorhersagegenauigkeit zu erreichen.“ Das sagt zumindest Leander Forcher, Sportwissenschaftler am Institut für Sport und Sportwissenschaft (IfSS) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). „KI kann jedoch helfen, Muster zu erkennen und Informationen zu filtern, und auf diese Weise Entscheidungsprozesse unterstützen. Entscheidend für erfolgreiche KI-Anwendungen im Fußball sind aber Expertinnen und Experten, welche die Ergebnisse der Modelle interpretieren und auf den Einzelfall anwenden.“

Technikintegration im Fußballtraining: Effizienz durch Messtechnik

Die Anton Paar SportsTec GmbH, ein Tochterunternehmen von Anton Paar in Österreich, entwickelt unter der Marke skills.lab spezialisierte Trainingssysteme für den Profifußball. Diese Systeme nutzen moderne Technologien, um die Leistung von Fußballspielern objektiv zu beurteilen und das individuelle Training zu unterstützen. Eines der Kernprodukte ist das skills.lab Arena. Sie kombiniert automatische Ballmaschinen, 360°-Projektionsschirme und präzise Messtechnik, um die technischen Fähigkeiten der Spieler zu analysieren. In der Arena werden Teledyne FLIR Kameras, insbesondere die Modelle Grasshopper 3 und Oryx, zur Aufzeichnung der Spielaktionen und zur Analyse der Ballbewegungen eingesetzt. Diese Kameras helfen bei der Erfassung wichtiger Daten, die sowohl während des Trainings als auch bei der Spielerbewertung nützlich sind.

Neben der technischen Bewertung unterstützen diese Trainingssysteme auch die Rehabilitation von Spielern nach Verletzungen durch speziell angepasste Übungen. Der Einsatz dieser Technologien in Trainingssystemen hilft den Trainern, fundierte Entscheidungen auf der Grundlage detaillierter Daten zu treffen. Diese Methoden werden von Fußballvereinen in ganz Europa zur Verbesserung der Trainingseffizienz eingesetzt.

Die Technik hinter der Torlinientechnik

Regel 10 der FIFA lautet: „Ein erzieltes Tor ist gültig, wenn der Ball die Torlinie zwischen den Torpfosten und unterhalb der Querlatte in vollem Umfang überquert.“ Mindestens seit dem berühmten Wembley-"Tor" von 1966 gibt es hier immer wieder hitzige Diskussionen. Einen technischen Riegel sollte dafür die Torlinientechnik vorschieben, die sich auf Messwerte und nicht mehr auf das menschliche Auge verlässt.

Die Technologie namens GoalRef nutzt dafür ein Magnetfeld zur präzisen Bestimmung, ob ein Fußball die Torlinie überschritten hat, und beruht auf der weiterentwickelten IndLoc Basistechnologie des Fraunhofer IIS zur Nahfeldortung. Eine um das Tor platzierte Exciterspule erzeugt ein schwaches magnetisches Feld. Der Fußball enthält interne Spulen, die in Tornähe ein eigenes Magnetfeld erzeugen. Sensorantennen erkennen Änderungen im Magnetfeld und senden Informationen an ein Lesegerät, das die Daten verarbeitet und in Echtzeit weiterleitet. Das Ergebnis wird verschlüsselt an den Schiedsrichter übermittelt, der es auf einem Gerät wie einer Uhr oder einem Handy ablesen kann. Hier wird das ganze nochmals anhand von Bildern erklärt:

Fußball Start-ups und was sie vorhaben

Im dynamischen Zusammenspiel von Elektrotechnik und Fußball zeigen fünf Start-ups eindrucksvoll, wie moderne Technologie die Welt des Sports revolutioniert. Diese Unternehmen nutzen fortschrittliche Technologien, um Leistung, Taktik und das allgemeine Spielerlebnis zu verbessern, und bieten wertvolle Einblicke in die Zukunft des Sports.

• Oliver Sports bietet KI-basierte Lösungen, die Sportlern aller Leistungsklassen helfen, ihre Leistung zu verbessern, Verletzungen vorzubeugen und sich mit anderen Sportlern zu vernetzen. Besonders bemerkenswert ist die Integration von Wearable-Technologie und künstlicher Intelligenz, die eine direkte Verbindung zwischen Elektrotechnik und Fußball herstellt, indem sie sowohl die Leistungssteigerung als auch die Verletzungsprävention unterstützt.
• SciSports nutzt hochentwickelte Datenanalysetools und Algorithmen, um Fußballprofis bei ihrer täglichen Arbeit in den Bereichen Rekrutierung und Leistungsanalyse zu unterstützen. Das Unternehmen demonstriert die direkte Anwendung von Elektrotechnik und Software im Fußballsport und hilft Vereinen, fundierte strategische Entscheidungen zu treffen.
• Kognia Sports entwickelt eine fortschrittliche Fußballanalyseplattform, die externe Videostreams nutzt, um taktische Analysen sowohl in Echtzeit als auch nach dem Spiel durchzuführen. Durch den Einsatz von Videoanalysetechnologie und maschinellem Lernen dringt Kognia in die Taktik und Strategie des Fußballs ein und bietet eine technologische Lösung, die weit über traditionelle Methoden hinausgeht.
• JuniStat unterstützt Fußballvereine und -verbände bei der Bewertung der Leistung und Entwicklung von Spielern durch KI-gestützte Tests auf Smartphones.
• Veo Technologies ermöglicht die Aufzeichnung von Sportveranstaltungen ohne menschlichen Kameramann. Die Technologie automatisiert die Videoaufnahme und -bearbeitung und ermöglicht es Trainern und Spielern, Spiele selbstständig zu analysieren und auszutauschen. Die Technologie integriert Elektrotechnik direkt auf dem Spielfeld und revolutioniert die Art und Weise, wie Spiele aufgezeichnet und analysiert werden.

Diese kurze Liste veranschaulicht, wie KI und Smartphone-Technologie eingesetzt werden können, um wertvolle Daten für die Entwicklung und Bewertung von Spielern zu liefern, und stellt einen weiteren Schritt in Richtung einer technologiegestützten Zukunft des Sports dar.

Der Fußballer als Datenwolke: Tracking-Systeme

GPS-Tracking-Systeme haben sich seit ihrer Einführung durch Manchester United im Jahr 2010 in der Fußballwelt fest etabliert und ermöglichen durch die hochfrequente GPS-Datenerfassung, ergänzt durch weitere Sensoren wie Beschleunigungsmesser, Magnetometer und Gyrometer, eine präzise Analyse der Bewegungen und Positionen der Spieler während des Spiels. So lassen sich athletische Daten wie Laufdistanz, Geschwindigkeit und Aktivität der Spieler überwachen. Hinzu kommt eine detaillierte taktische Analyse durch die erfassten Positionen auf dem Spielfeld. Große Fußballvereine investieren erhebliche Summen in fortschrittliche Tracking-Systeme von Firmen wie GPSports und Catapult, die detaillierte Datenanalysen nicht nur während des Spiels, sondern auch nach dem Spiel ermöglichen. Diese Systeme sind mit einer Echtzeit-Analysefunktion ausgestattet, die es den Trainern ermöglicht, sofort auf das Spielgeschehen zu reagieren, obwohl der Deutsche Fußball-Bund den Einsatz solcher Echtzeit-Analysen während offizieller Spiele untersagt.

Die Datenauswertung erfolgt über Softwareplattformen, die große Datenmengen in aussagekräftige grafische Darstellungen umwandeln, die leicht zugänglich und interpretierbar sind. Diese Plattformen sind häufig webbasiert, mit zusätzlichen mobilen Apps, die es Trainern und Mannschaften ermöglichen, die Daten direkt am Spielfeldrand oder unterwegs zu analysieren.

Die in Fußball-Tracking-Systemen verwendeten Geräte integrieren eine Reihe Sensoren, die zusammenarbeiten, um umfassende Daten über die Spieler während des Spiels und des Trainings zu sammeln. Diese Sensoren schließen ein:

1. GPS-Sensor: Dieser Sensor ist zentral für die Messung der exakten Position eines Spielers auf dem Spielfeld. Er erfasst die geografische Position und Bewegung mit hoher Genauigkeit und Frequenz, was für dynamische Sportarten wie Fußball entscheidend ist.

2. Beschleunigungssensor: Dieser Sensor erfasst Änderungen in der Geschwindigkeit der Spielerbewegung. Er ist besonders nützlich für die Erfassung von schnellen Start- und Stoppbewegungen sowie für Richtungsänderungen, die im Fußball häufig vorkommen.

3. Magnetometer: Ähnlich einem Kompass ermittelt dieses Instrument die Orientierung des Spielers auf dem Spielfeld. Es hilft, die Ausrichtung und Positionierung auf dem Spielfeld in Bezug auf die Spielfeldecken präzise zu bestimmen.

4. Gyrometer: Dieses Tool detektiert die Rotationsbewegungen und kann somit die Neigung, Drehung und allgemeine Körperausrichtung des Spielers während dynamischer Aktionen erfassen. Es ergänzt die anderen Sensordaten, indem es hilft, die Körperhaltung und Bewegungen in drei Dimensionen zu verstehen.

Diese Sensoren erfassen eine Vielzahl von Datenpunkten, die zusammen ein detailliertes Bild der physischen Aktivitäten eines Spielers während eines Spiels oder Trainings bieten. Die Daten umfassen alles von der zurückgelegten Distanz, Geschwindigkeit, Sprintanzahl, Richtungsänderungen bis hin zu spezifischen Spielaktionen wie Sprüngen und Tacklings.

Alles wird smart(er) – sogar Fußbälle: der Smart Ball von Adidas

Von außen sieht der Adidas My Coach Smart Ball aus wie ein normaler Fußball. Doch in seinem Inneren steckt jede Menge Technologie, vor allem in Form von Sensoren. Diese liefern während des Spiels detaillierte Daten über Geschwindigkeit, Spin, Treffpunkt und Flugbahn des Balls. Diese Daten werden via Bluetooth in Echtzeit an eine spezielle Smartphone-App übermittelt, die sowohl für das individuelle Training als auch für die Analyse von Freistößen entwickelt wurde.

Der Ball selbst – der schon ein paar Jahre auf dem Buckel (2014) hat – besteht aus 32 thermisch verschweißten Paneelen, die ihm eine robuste und wasserabweisende Oberfläche verleihen. Diese Konstruktion soll sicherstellen, dass der Ball auch bei intensiver Nutzung sein Gewicht und seine Form behält. Die technischen Komponenten wie Sensoren und Batterie sind nahtlos in den Ball integriert, so dass sie das Spielgefühl nicht beeinträchtigen. Aufgeladen wird der Ball über eine einfache Ladestation, die den Ball innerhalb einer Stunde vollständig auflädt.

Die dazugehörige App bietet zahlreiche Funktionen, die das Fußballtraining unterstützen. Die Nutzer können zwischen verschiedenen Trainingsmodi wählen, um bestimmte Aspekte ihres Spiels zu verbessern. Die App speichert und analysiert die Schussdaten, um dem Spieler ein visuelles Feedback zu Geschwindigkeit, Spin und Flugbahn des Balls zu geben. So kann der Spieler seine Technik genau analysieren und gezielt verbessern.

Der Smart Ball ist mit mehreren Sensoren ausgestattet, die umfassende Daten während des Spielens erfassen. Zu diesen Sensoren gehören:

1. Geschwindigkeitssensor: Dieser Sensor misst die Geschwindigkeit, mit der der Ball getreten wird, und bietet genaue Informationen über die Schusskraft.

2. Spin-Sensor: Er erfasst die Drehbewegung des Balls, um den Spielern Informationen über den Spin, den sie ihrem Schuss verleihen, zu liefern.

3. Treffpunktsensor: Dieser Sensor erkennt den genauen Punkt auf dem Ball, an dem er getroffen wurde, was besonders nützlich ist, um die Schusstechnik zu verfeinern.

4. Flugbahnsensor: Dieser erfasst die Flugbahn des Balls nach einem Schuss, was hilft, die Flugdynamik des Balls besser zu verstehen und anzupassen.

Tief Durchatmen dank Technik

WellO2 (ohne tiefgestellte 2), ein Unternehmen aus Finnland, hat eine Partnerschaft mit West Ham United als "offizieller Atemwegslieferant" des englischen Premier League Clubs . Diese Zusammenarbeit markiert einen Schritt in der Verbindung von Fußball und Technologie, indem sie die Errungenschaften im Bereich der Atemgesundheit direkt auf das Fußballfeld bringt.

Die Finnen haben ein Atemgerät entwickelt, das Dampfatmung mit Widerstandstraining kombiniert, um die Atemmuskulatur zu stärken. Dieses Gerät soll helfen, Sportlern und der Öffentlichkeit bei der Bewältigung von Atemproblemen zu helfen, die durch Allergien, Verschmutzung und Krankheiten wie COVID-19 verursacht werden.

Die Partnerschaft zielt darauf ab, die Leistungsfähigkeit der Spieler durch verbesserte Atemtechniken und eine maximale Lungenkapazität zu steigern. West Ham United plant, diese Technologie in das Kraft- und Konditionstraining der Spieler zu integrieren, um ihre Gesundheit und Leistung auf dem Spielfeld zu optimieren.