足球遭遇科学

俄罗斯世界杯正在如火如荼地进行，充满激情的足球比赛是多个科学元素完美而集中的体现，这些科学元素反过来又促进了足球运动的进步和发展。当足球遭遇科学时，影响显而易见。

外行看热闹，内行看门道。一场足球赛，球迷看到的只是激情四射。而在内行人士看来，科学的基因已经融入到足球的血液里，对足球的发展带来了深刻的影响。

把足球当科学研究的德国人

德国战车贵为卫冕冠军，这一届仍是夺冠热门。

在2014年的巴西世界杯上，德国队给人留下深刻印象的不只是夺得了冠军，而是夺冠的方式，7比1大胜技术足球派代表、东道主巴西队。

谈到德国足球，不得不谈到他们对待足球的方式：那就是把足球当成科学来研究。

与国内体能不行了就跑一万米不同的是，对待足球，德国人决不会拍脑袋来做决定。比如说，德国人认为自己的技術粗糙是缺乏协调性、柔韧性的训练。他们在实验室里做模拟，然后在实践中应用，发现效果不明显，他们又重新探索。就这样一点点地积累和改善，不断走弯路，不断修正，最终完成了今天这种体能与技术结合的“新技术足球”。

与中国足球一会儿学巴西、一会儿学西班牙不同的是，德国人是非常理性的民族，他们不会盲目地学习某个足球流派。他们先搞明白别人的东西，并运用科学方法进行分析，其中哪些是对的，哪些是不足的，哪些东西可以借鉴，哪些东西需要抛弃。就是说，德国足球始终以科学的态度学习别人的长处。

为了改善德国球员力量足、协调性不足的难题，德国人发明了一种肌肉叠加训练。比如，按照以前的训练，身体A肌肉群需要8周的训练，与之相连的B肌肉群，另外需要12周的训练。德国人利用叠加原理在12周内完成两块肌肉群的训练，这样的训练效率高，还不会破坏身体的协调性。

这种肌肉叠加训练，首先要制定一套训练体系，在体系内，各个环节都要严格准确地按要求执行，比如训练间歇的次数和时间，多一点、少一点、强一点、弱一点，都会让整套训练前功尽弃。这里面包含着许多生物学的高深学问。体能训练，不是练得越累效果越好，而是一个系统，各个环节要精确到位。

当然，2014年的德国队之所以与4年前有了巨大的飞跃，其中也少不了科技的帮助。2013年，德国足协研究出了一种SAP Match Insights系统，用大数据来分析球队的技战术。比如说，该系统研究得出，2010年世界杯德国队控球时间平均约4.5秒，透过系统的分析结果判断，这样的控球时间太长。针对这一点，德国教练要求球在队员脚下的时间不可以超过2秒，要求每个队员传球速度要快，如果控球太多易被抢断，就容易让对手得分。

2011年，中德足球曾在北京大学举办一个研讨会，中国同行认为国家队成绩才代表这个国家足球的水平，提问都把重点放在国家队建设与职业联赛上。而与会的德国同行们却在投影上展现了一堆数据，他们告诉中国同行，秘诀在这里：

1959年联邦德国第五次联邦会议提出“黄金计划”：修建31000个儿童游乐场，14700个中等规模的运动场所，10400个体育馆，5500个校体育馆，2420个露天游泳场，2625个教学游泳馆，450个游泳馆，总共67095个体育设施，预计造价63亿马克，实际174亿马克。这些体育设施供学龄前儿童玩耍，供学生体育锻炼，供协会组织专用，供成年人健身。那时候德国战败不久，经济上比较困难，但联邦议会认为振兴民族就要从强健大众的身体做起，而这些体育设施也让一代又一代优秀运动员产生，从贝肯鲍尔到贝克尔、格拉夫，再到诺维茨基、穆勒……

现在，我们终于可以明白，足球为什么会被德国人称为一项系统工程了。

除了克服体能和技术高度结合的这一难题，德国队还创造了自己独有的“动作模式”，那就是规范动作频率、传控跑效率。“动作模式”就是一支队伍踢球的方式，它体现在严格规范动作频率、处理球的方式，控球、传球、跑动的效率等。

清华大学教授的足球科学课

这么多年以来，中国男足也只冲进一次世界杯决赛圈，但这不表明中国人不懂足球，清华大学教授葛惟昆就是一个例子。

作为清华大学的一位资深物理学教授，葛惟昆的另一个身份是球迷。看似两个毫无交集的领域，实际上却有着千丝万缕的联系。

早在2014年，他就和其他几位教授一起，制作了一门名为《足球运动与科学》的网络视频公开课程，每年都有许多人报名听课。到现在，参加过的人数有近3万人。目前，他还在着手将这门视频课程整理成书。

“我们希望通过这门课程让大家学习到足球技术，了解足球这项运动的文化。”清华大学体育部教授孙葆洁说。

据孙葆洁介绍，课程由6个章节组成，包括足球运动技术和发展历史，这项运动中的体能消耗和心理活动，足球的社会意义和人文价值，赛事的规则与裁判，以及现代足球运动发展趋势。“我们聘请了国内著名的裁判员、物理系教授以及运动生理学教授来教授此门课程，希望以此来普及足球运动知识和它背后的科学道理。”

“任何一项运动都是一种身体的系统工程，是一门综合科学。”葛惟昆负责教授这门课程的运动力学部分，他告诉记者，“比如在踢出一个‘香蕉球时我们看到球的运动轨迹是一条弧线，和它被踢出的方向偏离一个角度，这事实上是因为球自身在高速旋转，空气就与球面发生摩擦，旋转着的球就带动周围的空气层一起同向转动，在足球旋转的带动下，足球周围也将产生和足球旋转方向一致的气流，才会发生偏离。”

葛惟昆介绍，在国外足球运动的科学研究已有较长的历史，早在2002年他在英国参加学术会议期间，就读到了一本叫作《足球的科学》（Science of Soccer）的书，书中从数学、物理学、心理学和生理学的角度系统地介绍了这门运动的科学原理。去年，葛惟昆带领清华大学物理系足球队的几名学生用一年的时间将此书翻译成中文，希望将足球运动的科学知识普及到中国。“最近美国也出了一本书叫《足球的物理》，虽然这些书中的数据和案例都是国外的足球队，但其中的科学方法和科学原理都是通用的。”葛惟昆说，“如果有可能我希望借鉴这些科学方法来研究研究我国的足球运动。”

“踢足球也要讲究‘球商的，球员对战术和技术的理解能力提升了，才能踢好球。”一直致力于普及足球这项运动的孙葆洁说，“我们希望通过这门课程，加深球员对这项运动中科学道理的理解，当然光听理论课还不够，实践也很重要。”

或许在球迷看来，这些偏向学术的足球物理研究，和实际踢球距离不小——毕竟没有人会在传球的时候量一下防守队员的角度再决定传球力道。但对于球员来说，这些研究仍然有其积极的意义。

“其实（这些研究）主要的目的，还是对足球的一些现象给出物理上的解释，以此来给出技术的要领。我们了解了原理，就能知道怎么去踢。”葛惟昆在接受记者采访时表示，“比如说‘电梯球，就要（让球）不转，要初速度高，就需要很强的小腿力量。踢‘香蕉球，就要脚内侧触球，增加对球的摩擦时间。不是要求球员懂物理，但这是科学的方法。如果教练员看了，应该会有帮助。”

绿茵场上的数据革命

让我们将时钟拨回到2014年，曾经的中下游球队埃弗顿成为当季英超联赛的一道风景：在主教练马丁内斯的率领下球队打破了一系列纪录，最终名列英超联赛第5名，不仅力压曼联，排名甚至高于转会市场一掷千金的伦敦球队热刺，成为球迷津津乐道的话题。

埃弗顿的逆袭代表了足球界的新趋势：数据革命。

牛津大学的数学家认为，一支队伍在比赛中发生的事情并不是随机的，而是具有一定的规律。通过数据可以找到这些规律，并且预测未来。

欧洲足球正在经历这样一场革命。专业球迷们可能从新闻堆里发现蛛丝马迹：各大球会都在变得更聪明也更有效率。以前，关于足球的数据统计只有角球、任意球、红黄牌和射门次数，现在人们还可以看到球员单场跑了多少米、移动轨迹还有速度，等等。以体育数据公司OPTA为例，他们在每场足球赛中记录的数据多达1500项。

如今，英超联赛的所有20家球会都有专门的技术分析人员来处理这些新的数据信息，其中，光曼城一家就聘请了11个这样的人。2012年，利物浦甚至专门创建了一个名为“研究总监”的新职务，把理论物理学博士伊安·格拉汉姆招至麾下。这些研究人员会参与赛前布置和赛后总结，他们会帮助管理层鉴别和选择转会目标，甚至还会给年轻球员提出营养建议。这场革命是如此令人震撼，以至于有英国媒体惊呼：“科技怪人已经入侵欧洲竞技体育世界！”

在足球这项传统而保守的运动中，哪怕是引入门线技术（判断进球是否有效）或增设门线裁判都会引起轩然大波，数据革命听起来不可思议。

然而，在大洋彼岸的美国，系统的数据分析早在10年前就已入侵各大体育联盟。最有名的当数美国职棒大联盟奥克兰运动家队总经理比利·比恩的疯狂实验，2003年，他大胆摈弃了传统上用“打击率”选材的做法，转而挖掘“上垒率”高的潜在明星，并将这些球员招揽进球队。

由著名电影明星布拉德·皮特主演的《点球成金》，就是以此事为背景。该电影充分展示了数据在运动项目中的应用以及如何发挥巨大作用，使其不仅在体育界掀起波澜，更连华尔街的对冲基金经理都开始谈论如何“点球成金”。

所谓大数据，最基本的是一支球队每场比赛射门多少次、传球多少次，或者控球率达到多少。不过现今的技术统计手段远不止这些，诸如个人跑动统计、具体的传球惯用脚、甚至跑动时的热感应图都能有效地帮助教练了解球员状态。

前中国队主帅、曾经执教过武汉球队的朱广沪就曾分享过两个故事：“2006年有场国家队比赛，上半场打不开（局面），中场休息时技术部门送来了比赛的现场数据，告诉我球队转移太少，下半场要想办法加强转移，果然下半场局面就打开了，球队获得了进球。”

另一则是朱广沪带队打申花，当时申花的核心是前汉堡队队长、德国人阿尔贝茨，“技术部门提供的数据显示，阿尔贝茨拿球、触球、传球都是左脚，尤其喜欢一脚触球送到禁区。因此我对防守球员的要求是，‘你就管住他左脚，右脚让他拿球，最后把阿尔贝茨防得死死的。”

法国足球经纪公司B.C.football agency的巴提卡也认可大数据的作用，他在中国足球论坛上表示，“来自国外职业足球的发展，形成了一套完整的球探体系。通过对青少年球员数据库的建立，跟踪青少年球员成长的进步，能够让我们发现更多更好的苗子。”

中国足球队的科研教练魏宏文曾介绍过关于足球大数据的统计方法，分为人工和电脑统计以及数据传感三类。“这三种统计方式混合使用，是现在比较主流的足球数据的统计方式。”

人工统计数据采集人员现场观战或者通过视频，手动记录包括射门、传球、抢断等重要事件，并且标记球员、起止点和时间等相关内容。再经过系统的整合和分类，最终形成数据库。人工统计除了越来越准确之外，统计的数据还能变得越来越直观。比如，系统会自动根据采集员录入的数据，绘制出形象的球员活动热图。著名的数据提供商OPTA就是这样完成采集和统计工作的，他们平均每场采集的数据大约为1500个。

马丁内斯对数据分析的迷恋众所皆知，他在家里放了一台60英寸的触屏电视，再结合一款能够记录分析球员表现的软件Prozone，每天反复观看球队的比赛录像，特别是输球的比赛，最多会看十几次，去挖掘其中的败因。

在马丁内斯的指导下，埃弗顿会在训练中记录每个球员的每个动作：“我们用GPS和心率测量仪来监测每个球员的状态。从体能的角度来说，最显著的数据是冲刺数量、冲刺距离和每个球员投入的高强度运动次数。我们这样监测一整个赛季下来，就能知道一个球员目前狀态是否疲劳，以及他需要多久的休息时间。”

牛津大学的数学教授马库斯·杜萨托是一个死忠阿森纳球迷，他认为，数据分析有潜力成为一个X因素，改变现有的俱乐部实力格局。“足球比人们想象中更像一场棋局对弈，”他说，“一支队伍在比赛中发生的事情并不是随机的，而是具有一定的规律。通过数据，我们可以找到这些规律，并且预测未来将会发生的事情。本质上来说，这跟对冲基金经理们做的事情也没任何不同。”

足球固然是一项激情的运动，然而在这个时代里，如果还有任何俱乐部或者主教练否认数据的作用，那么这将是他们巨大的劣势。

德国人克里斯·安德森和英国人戴维·沙利曾经联合写过一本《数字游戏：关于足球，你全弄错了……吗？》，两位作者用54份详细的图表，扎实地分析了英超、欧冠、世界杯等赛事，趣味解读关于足球的各类信息，堪称“大数据时代的足球指南”，给球迷、足球从业者提供了一个看待足球的全新视角，告诉我们如何运用数据分析的成果来看懂球赛，安排战术，运营球队，让我们更深入地理解足球。

“足球固然是一项充满偶然的热血游戏，可数字却能揭示其中的真相。”书中的这句话只是强调了大数据在足球运动的作用，但只说出了一个方面。

殊不知，足球运动涉及到的学科太多太多，生物、物理、数学无一不含，而高科技在足球的发展中更是起到重要的作用。当足球遭遇科学，带来的影响不只是广度上的，还有深度上的。