Oito perguntas sobre...como a Inteligência Artificial está mudando os esportes

O uso de estatísticas nos esportes não é, exatamente, uma novidade. Já há algumas décadas, profissionais da área já fazem uso, em maior ou menor grau, dos dados gerados nessas atividades.

No entanto, de alguns anos para cá, houve uma revolução: a inteligência artificial e o aprendizado de máquina passaram a fazer parte de algumas das principais modalidades e ligas esportivas do mundo, como baseball, Fórmula 1, futebol americano, alguns times da NBA, rugby e, agora, o mais popular de todos: o futebol, mais precisamente na Bundesliga, que você conhece popularmente como o campeonato alemão.

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E o uso dessas tecnologias elevaram o uso das estatísticas a um novo patamar. Isso porque essas modalidades geram um volume quase infinito de informações. E isso permite que cientistas de dados, engenheiros, membros de confederações, comissões técnicas, entre outros profissionais possam criar novos treinamentos, desenvolver medidas de segurança e saúde para os atletas, avaliar o adversário em detalhes, enriquecer as transmissão televisivas, fornecer dados em tempo real aos espectadores e até mesmo prever quando poderá sair um gol!

E para entender melhor como tudo isso funciona, a edição deste domingo do "Oito perguntas sobre..." conversou com a Dra. Priya Ponnapalli, cientista de Deep Learning e diretora do Amazon ML Solutions Lab, da Amazon Web Services - a divisão de cloud computing da Amazon e a empresa que mais vem investindo nesse setor.

Confira como foi o papo.

1 - Quando começou e em quantas modalidades esportivas a tecnologia de processamento de dados e estatísticas da AWS já está presente?

Ligas e equipes esportivas, incluindo NFL, Seattle Seahawks (NFL), Fórmula 1, Bundesliga, Six Nations Rugby, NASCAR, LA Clippers (NBA), Pro Football Focus (PFF), Second Spectrum e muitos outros confiam na AWS resolver problemas de negócios e aumentar seu ritmo de inovação.

Como em todos os setores, aprendizado de máquina (machine learning, ML), inteligência artificial (AI) e computação de alto desempenho (HPC) estão dando início à próxima onda de inovação técnica nos esportes. Equipes, ligas, emissoras e parceiros estão usando a AWS para criar soluções baseadas em dados, ajudando organizações como a Fórmula 1 a redesenhar seus carros, as equipes da NFL a treinar seus jogadores e a garantir sua segurança, as equipes da Bundesliga a se conectarem com seus torcedores, além de muitas outras formas de uso.

A tecnologia da AWS está mudando o negócio esportivo e ajudando nossos clientes a resolver problemas reais. Estamos aumentando o ritmo da inovação e mudando a maneira como coletamos, automatizamos, analisamos e alavancamos dados de ligas e equipes, além de partes interessadas secundárias, como parceiros de transmissão, integradores de sistemas esportivos e arquitetos de soluções.

Análise de dados detalhados em tempo real e aprendizado de máquina ajudam a enriquecer os comentários da transmissão e a fornecer informações preditivas. Com o uso de dados valiosos, a AWS está ajudando as equipes a inovar em treinamento, saúde e segurança para desenvolver componentes-chave do jogo, como o futuro carro da F1 recém-projetado e o "Atleta Digital da NFL".

2 - A tecnologia da AWS se transforma em estatísticas interessantes para os fãs de um esporte. Mas os dados coletados também são usados pelos participantes dessa modalidade, como é o caso de times de futebol, baseball ou engenheiros de uma equipe de Fórmula 1?

O esporte serve como um ótimo meio para dar vida aos benefícios do aprendizado de máquina. Embora ligas como a NFL tenham rastreado uma ampla variedade de estatísticas desde o início, o aprendizado de máquina está ajudando a liberar todo o potencial dos dados para proprietários, técnicos, juízes, jogadores, emissoras, fãs e qualquer outro público que ame esportes.

A AWS aprimora e enriquece a experiência dos fãs antes, durante e depois dos jogos por meio de dados avançados, insights e experiências de segunda tela. A tecnologia da AWS tem uma ampla gama de aplicações, desde a interpretação de ações em campo até a previsão de oportunidades de gols na Bundesliga; passando por previsões de chutes no Campeonato Guinness Six Nations Rugby e conclusão de passes na NFL, incluindo até mesmo a possibilidade de ajudar a analisar simulações aerodinâmicas para projetar a próxima geração de carros de corrida para a Fórmula 1. De todas as formas, muitos clientes do mercado esportivo estão se beneficiando do poder da AWS para desenvolver melhor os insights de dados em seus respectivos esportes, assim como o desempenho de cada jogador.

Com o Next Gen Stats da NFL, por exemplo, os fãs em casa podem ver qual é a probabilidade de uma recepção notável e realmente entender o grau de dificuldade naquela jogada. Com o F1 Insights desenvolvido pela AWS, somos capazes de entender melhor as decisões de fração de segundo de cada piloto e equipe de box, enquanto a Fórmula 1, o órgão dirigente, utiliza o poder da nuvem para aprimorar o design dos veículos. Juntas, essas informações ajudam a promover a inovação e a melhorar o esporte como um todo.

3 - De forma prática, como essa tecnologia da AWS é usada dentro das competições esportivas? Você pode nos dar um ou dois exemplos práticos?

Na instância do recente lançamento do F1 Insights da AWS, a Fórmula 1 está usando o Índice de Desempenho do Carro para mostrar como cada carro de corrida se compara diretamente a um rival. Essa pontuação isola individualmente o desempenho de um carro, levando em consideração parâmetros como desempenho nas curvas, desempenho em linha reta e equilíbrio ou manuseio do veículo para produzir uma pontuação que seja compreensível pelos fãs em casa.

Além dos dados individuais das corridas, o projeto Computational Fluid Dynamics (CFD) da F1 utilizou a computação de alto desempenho (HPC) da AWS para reduzir o tempo de desenvolvimento do carro de corrida da próxima geração da F1. O projeto CFD usou mais de 1.150 núcleos de computação para executar simulações detalhadas, compreendendo mais de 550 milhões de pontos de dados que modelam o impacto da esteira aerodinâmica de um carro em outro. Usando a escalabilidade incomparável da AWS, a Fórmula 1 conseguiu reduzir o tempo médio para executar simulações em 70% - de 60 horas para 18.

4 - O uso de estatísticas e análise de dados em diversos esportes já é algo relativamente comum. Onde a tecnologia da AWS se diferencia do que já era usado anteriormente?

Nossa estratégia no esporte não é diferente da de outros setores - trabalhamos com nossos clientes para ajudar a resolver problemas de negócios por meio da inovação. Por exemplo, em 2020, a NFL havia investido milhões de dólares na criação de uma grande experiência para o Draft daquela temporada, e o COVID-19 colocou todo esse investimento em risco.

Eles procuraram a AWS para desenvolver uma maneira confiável e segura de hospedar seu primeiro draft virtual durante a quarentena global, e fizemos uma parceria com eles para criar o que se tornou o draft da NFL mais assistido da história. Da mesma forma, estamos inovando com a NFL para ajudar a cuidar da saúde e da segurança dos jogadores. A liga está trabalhando conosco para melhorar o jogo e a segurança dos atletas, à medida que quebram novos recordes e melhoram a experiência dos fãs do esporte ao redor do mundo. Desejamos trabalhar em conjunto com nossos clientes do setor esportivo para aumentar o ritmo da inovação e mudar a maneira como coletamos, automatizamos, analisamos e alavancamos dados de ligas e times, além das partes interessadas secundárias, como parceiros de transmissão.

A NFL acompanhou uma grande variedade de estatísticas desde seu início. Mas, por décadas, essas métricas eram relativamente rudimentares. Desde 2017, a NFL usa a AWS para rastrear escala, velocidade e complexidade desses dados. É chamado de Next Gen Stats (NGS). Com o aprendizado de máquina da AWS e a tecnologia de Inteligência Artificial, a liga desenvolveu maneiras de visualizar a ação em campo, descobrir insights mais profundos e expandir a experiência dos fãs, oferecendo uma ampla variedade de estatísticas avançadas.

Em dezembro de 2019, a AWS e a NFL anunciaram uma nova iniciativa para melhorar a saúde e a segurança dos atletas da liga. Ao combinar o vasto acervo de dados da NFL e o profundo conhecimento sobre futebol americano com o aprendizado de máquina e o conhecimento em computação em nuvem da AWS, essa parceria transformará a saúde e a segurança dos jogadores, gerando novos insights sobre lesões, regras da partida, equipamentos, reabilitação e recuperação. Esses dados estarão eventualmente disponíveis para pesquisadores, fabricantes de equipamentos, técnicos, preparadores físicos e profissionais médicos para servir como estrutura para futuras inovações.

6 - A Bundesliga é a primeira liga de futebol do mundo a usar essa tecnologia de IA e eles afirmam que será possível, por exemplo, oferecer insights que permitam prever a probabilidade de quando um gol acontecerá. Como a tecnologia da AWS de forma que seja possível gerar esse tipo de informação?

A Bundesliga está construindo uma plataforma de estatísticas avançadas da próxima geração que cobre dados de mais de dez mil jogos da história do campeonato. O Bundesliga Match Facts da AWS será a fonte oficial, fornecendo dados em tempo real e proporcionando uma nova experiência de uso e visualização do usuário em dispositivos móveis.

Além disso, estamos trabalhando juntos para criar uma experiência personalizada para os torcedores, para aprimorar o envolvimento e a retenção desse público, aproveitando os dados existentes, dados de interação e outras fontes de dados abertas relevantes da AWS. A solução permitirá fazer recomendações e ajustes em tempo real com base nas interações do usuário com as plataformas da Bundesliga, levando o torcedor a uma experiência mais personalizada e envolvente.

Na questão de prever quando um gol pode acontecer, isso pode feito usando o Amazon SageMaker, um serviço totalmente gerenciado para criar, treinar e implantar modelos de aprendizado de máquina, a Bundesliga agora pode avaliar a probabilidade de um jogador marcar um gol ao fazer uma jogada de qualquer lugar no campo. Chamamos isso de xGoals.

A probabilidade de gol é calculada em tempo real para cada chute, a fim de fornecer aos espectadores uma visão da dificuldade de um chute e da probabilidade de um gol. Para calcular a precisão do xGoals, os modelos de aprendizado de máquina foram treinados analisando 40 mil chutes a gol da história do campeonato, além de uma variedade de recursos derivados de dados posicionais, incluindo distância ao gol, ângulo ao gol, velocidade do jogador, número de defensores na linha e cobertura do goleiro.

Para xGoals, aproveitamos o poder do Amazon SageMaker, Amazon DocumentDB, Amazon DynamoDB, AWS Lambda, AWS Fargate e Amazon S3.

7 - Além das estatísticas, como o uso das tecnologias da AWS pode aprimorar o fornecimento de conteúdo dentro das ligas esportivas onde a empresa está presente?

Como em qualquer esporte, é a ação em campo que impulsiona a paixão do torcedor. Usando a AWS, ligas e equipes esportivas são capazes entender essa ação em tempo real, além de oferecer pontos de dados valiosos para os espectadores em casa por meio de transmissões de televisão.

Por exemplo, com a Bundesliga, para dar vida ao Match Facts, várias verificações e processos acontecem antes, durante e após uma partida. Muitas partes interessadas estão envolvidas na aquisição de dados, processamento de dados, gráficos, criação de conteúdo (como edição para TV) e comentários ao vivo. Cada um dos estádios da Bundesliga está equipado com até 20 câmeras para rastreamento óptico automático das posições dos jogadores e das bolas. Uma equipe editorial processa dados de vídeo adicionais e escolhe os ângulos e cenas ideais da câmera para a transmissão. Isso também inclui a decisão do momento exato de exibir o Match Facts na TV.

Quase todos os eventos da partida, como chutes de pênalti e chutes a gol, são documentados ao vivo e enviados aos sistemas DFL para verificação remota. Os anotadores humanos categorizam e complementam eventos com informações adicionais específicas da situação. Por exemplo, eles podem adicionar atribuições de jogadores e equipes e o tipo de jogada realizada (como bloquear um chute ou dar assistência).

Eventualmente, todos os dados brutos da partida são incluídos no sistema Bundesliga Match Facts na AWS para calcular os valores de xGoals, que são distribuídos em todo o mundo para transmissão.

No caso do aplicativo e site oficial da Bundesliga, o Match Facts é exibido continuamente nos dispositivos do usuário final o mais rápido possível. O mesmo se aplica a outros clientes externos da DFL com plataformas digitais de terceiros, que também oferecem as informações mais recentes e estatísticas avançadas para torcedores de futebol em todo o mundo.

8 - O uso da tecnologia da AWS em ligas esportivas já existe há algum tempo, a partir de 2015 na MLB e, em 2018, na Fórmula 1, por exemplo. Nos esportes onde essas tecnologias já estão presentes há alguns anos, que tipo de evolução já podemos notar no uso de dados e estatísticas?

A tecnologia está mudando este negócio, e a AWS é o caminho. Com o uso de dados valiosos, ajudamos as equipes a inovar em treinamento, saúde e segurança para desenvolver ainda mais os componentes-chave do jogo, como o novo carro de corrida da F1 recém-projetado e o "Atleta Digital da NFL".

Com a Fórmula 1, impactamos o projeto Computational Fluid Dynamics (CFD), que alavancou a computação de alto desempenho (HPC) da AWS para reduzir o tempo de desenvolvimento do próximo carro de corrida da categoria. O projeto CFD usou mais de 1.150 núcleos de computação para executar simulações detalhadas, compreendendo mais de 550 milhões de pontos de dados que modelam o impacto da esteira aerodinâmica de um carro em outro.

O projeto levou seis meses para refinar o uso das instâncias c5n do Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) e apresentou desempenho equivalente ao de um supercomputador que custa milhões de dólares. Usando a escalabilidade da AWS, a Fórmula 1 conseguiu reduzir o tempo médio para executar simulações em 70% - de 60 horas para 18. Com base nas simulações de CFD, a Fórmula 1 projetou um carro para a temporada 2022 que reduz a perda de força nas corridas roda a roda de 50% para 15% e oferece uma experiência mais emocionante para os fãs. O novo carro de corrida contará com um novo design de carroceria com uma nova forma de asa dianteira, suspensão simplificada, novo layout da extremidade traseira, túneis no piso, dispositivos de controle de ativação das rodas e rodará com rodas de 18 polegadas com pneus baixos pela primeira vez.

No futebol americano, juntamente a NFL, anunciamos o desenvolvimento do "Atleta Digital". O “atleta digital” é uma representação virtual de um jogador da NFL composto que nos permitirá prever as trajetórias de lesão e recuperação. O “atleta digital” tem o potencial de revolucionar a detecção e a prevenção de lesões na NFL e muito mais. Minha equipe, o Amazon ML Solutions Lab, procurará ajudar a detectar e prevenir lesões, impulsionando avanços em equipamentos e desenvolvendo regras do jogo para beneficiar jogadores, equipes, treinadores, treinadores e torcedores. A AWS treinará modelos de aprendizado profundo para identificar detectar, classificar (blocks vs. tackles) e identificar (vinculado a um jogador e hora específicos) eventos e colisões significativas de lesões (principalmente impactos na cabeça). Também desenvolveremos a capacidade de rastreamento de capacete, usando a detecção de objetos baseada em visão computacional.

8 - O público norte-americano, principalmente, já está mais habituado com o uso de estatísticas em seus esportes favoritos. Nas ligas esportivas onde a AWS está presente já é possível notar um uso maior de segunda tela (smartphones, por exemplo) para acompanhar as estatísticas de uma partida, por exemplo?

A Bundesliga, assim como a NFL nos Estados Unidos, está aproveitando as informações do Match Facts da AWS para aprimorar a experiência dos fãs por meio de parceiros de transmissão e na segunda tela. A Bundesliga está construindo uma plataforma de estatísticas avançadas da próxima geração, desenvolvida pela AWS, que não apenas cobre dados ao vivo, mas também dados históricos de mais de 10.000 jogos da Bundesliga. Essa próxima geração de estatísticas é a única fonte oficial que fornece dados em tempo real, fornecendo uma nova experiência do usuário otimizada para dispositivos móveis.

No caso do app e do site oficial da Bundesliga, o Match Facts é exibido continuamente nos dispositivos do usuário o mais rápido possível. O mesmo se aplica a outros clientes externos da DFL com plataformas digitais de terceiros, que também oferecem as informações mais recentes e estatísticas avançadas para fãs de futebol em todo o mundo.

Nos próximos meses e anos, os clubes da Bundesliga se beneficiarão de um profundo envolvimento com os torcedores. O fornecimento de estatísticas, dados e conteúdo de vídeo de arquivo da próxima geração ajudará a aumentar o número de torcedores da Bundesliga graças à entrega de conteúdo exclusivo e personalizado que fornece uma compreensão e uma visão abrangentes sobre cada clube, seus jogadores e o campeonato.