新的拉玛西亚与旧的有很大的不同。自从10年前从市中心搬走后，传统的农舍已被现代化的办公大楼所取代。当巴塞罗那足球俱乐部的数据科学家哈维尔·费尔南德斯带我我们参观新中心的走廊时，我们会感觉自己仿佛置身谷歌或某所世界知名大学的高科技总部。
参观结束后，我们直接开始进行科学研究。这才是我来这里的真正目的。哈维尔和他的团队正在领导一项严谨的科学实验来解读足球，研究的重点是尽可能真实和严格地观察足球运动员所创造的数据。
哈维尔比大多数人更清楚地看到足球数据的价值。2018年8月，在我第一次去巴塞罗那的几个月前，他与萨克拉门托国王队的卢克·波恩发表了一篇关于巴塞罗那队如何控制空间的论文。他们的核心理念非常简单。哈维尔的方法是将球场涂成一种颜色，以反映谁会首先拿到球。绿色区域被巴塞罗那控制，红色区域被对手控制，如下图所示。
巴塞罗那(红圈)和对手(黄圈)的球场控制权。绿色由巴塞罗那控制。球的位置用白色圆圈表示。箭头显示球员速度。白色的等高线和数字表示场地控制价值。轴的尺寸以米为单位。
运作良好的巴塞罗那队将球场“粉刷”成绿色，这表明他们控制着最大的区域。他们利用控球为进攻创造空间。这是渗透在俱乐部哲学中的最基本的比赛原则之一。哈维尔和他的同事们找到了一种方法来衡量他所在的团队是如何实现这一原则的。
这个想法很简单，但它是一种对足球的看法，与我们许多人的看法非常不同。球场控制的概念不是狭隘地关注球、传球和射门，也不是更广泛、更抽象的战术阵型(如4-3-3或4-2-3-1)，而是一种衡量球队无球跑动的具体方式，几乎可以在任何情况下应用。
当我们听到电视演播室的专家们谈论球员应该如何跑动或传球时，他们很少考虑球员们在球来之前是如何作为一个团队合作为彼此创造空间的。相反，他们会批评个人的决定。在巴塞罗那，从学院到一线球队，重点都放在正确的整体结构上。在赛场上有了良好的协作结构，正确的决策就自然而然地产生了。
球场控制起源于已有100多年历史的数学。在我的“足球学”一书中，我研究了一种被称为沃罗诺伊图的技术，它将球场分成几个区域，每个区域是最接近特定球员的点。当我将这种方法应用于足球时，我使用了巴塞罗那2010-11赛季的镜头作为我的测试数据集。这一选择是我经过深思熟虑的。这支球队在数学上是完美的，我举的关键例子是梅西在冠军联赛对阵帕纳辛奈科斯的比赛中的进球。下面的图表显示了梅西和哈维打二过一前球队的位置。
第一张图是沃罗诺伊图，显示哪个球员控制哪个区域。哈维、伊涅斯塔和梅西身穿黑色球衣，他们的位置让帕纳辛纳科斯的防守队员处于图表的边缘。结果，如第二幅图所示，它们创造了三角形传球的选择。
在数学上，这种想法被称为二元性。根据谁离每个点最近而将球场划分成几个部分的问题，相当于找到连接相邻球员的三角形，或者说对偶性。数学告诉我们，创造空间会自动提供传球选择。巴塞罗那的比赛就是建立在这种几何学的二元性上。2010-11赛季球队的Tiki-taka三角形就是从佩普让他的球队移动来打开空间的方式中产生的。
所以我现在在这里向哈维尔询问他工作的细节。对我来说，作为一个数学家，我想知道我们能把球场控制的概念推到什么程度。哈维尔解释说，像球场控制这样的概念，只有当我们把它放在对手如何防守的背景下考虑时，才会对描述一支球队的进攻有帮助。他告诉我，"当我们分析空间创造时，我们首先需要自动识别球队的三条防线"。
在足球术语中，最好的理解就是由对手的4-4-2阵型形成的线条。当后场组织，从门将开始，巴萨必须先穿透对方的两名试图压制后卫的前锋，然后他们必须通过四名中场球员，最终突破最后四名后卫组成的防线。在上面的例子中，梅西和哈维的撞墙式配合打穿第二道防线，越过了中场。
虽然对于人来说，这三条防线在哪里是显而易见的，但让计算机自动检测这些防线并不是一项简单的任务。这就是人工智能博士哈维尔的才能，他开发了一种算法，可以计算出对方防线的结构，以及球队何时从一条防线转移到另一条防线。
哈维尔告诉我：“一旦我们能够自动检测防守压力线，我们就可以分析其他几件事，比如在防线间传球的那一刻我们控制了多少球场。”他告诉我，“我们甚至可以观察球场控制如何随着时间的变化而变化，以及传球是否是发生在球队控制最好的防线间。”
我问哈维尔，教练们多长时间才能在日常工作中使用他的工具。他向我展示了他和他的同事们用来自动识别比赛序列的工具：反击、控球进攻、定位球等等。这使得战术分析师可以快速获得最相关的片段，并更好地组织他们的分析。
但教练在分析一场比赛时使用数学概念(如球场控制)之前，仍有一些障碍需要克服。“当我仔细地听教练谈论如何控制空间时，他们总会谈到空间价值。所以即使一支球队通过我们的数据获得了球场控制权，他们也不会称之为空间创造，除非空间对球队有价值。”
这使得哈维尔和他的团队开发了他们的下一个工具，称为期望拥有价值(EPV)，这是一个来自篮球的概念。我将在以后的文章中更详细地讨论这个问题。
哈维尔告诉我:“我们正在讨论如何将这种分析方法最好地整合到教学中。”
现代足球分析的基础有三个主题，并构成了我和哈维尔讨论研究的基础。第一个主题是数学和几何。我之前主要研究动物群体是如何一起行动的。哈维尔问我，我们如何创建鸟群和鱼群的模型，这些物种使用什么规则进行互动，我们如何在足球中找到类似的简单规则。这是我们和其他人目前正在研究的一个问题:我们能否用类似于动物运动的方法来模拟一场足球比赛?
第二个主题是数据科学和可视化的重要性。仅仅使用统计数据是不够的，即使是像预期目标这样的高级统计数据。我们需要一些工具来展示一个团队如何一起比赛，自动识别不同的比赛情况，并向教练提出解决方案。这就是现代机器学习发挥作用的地方。自动化的比赛分析，结合人类的洞察力，将帮助教练提高自己的球队，并为战胜对手做好准备。
第三个主题是最重要的:将理论付诸实践。在我看来，最令人兴奋的可能是向球员展示他们的跑位是如何打破防线的。回顾比赛中做出的决定:我应该传球还是射门?我应该叠瓦式跑位还是进入禁区?这些问题球员可以使用基于数据的工具自己作出回答。
在本系列文章中，我将着眼于这三个主题是如何相互影响并改变现代比赛的。我将深入研究在巴塞罗那创新中心和其他地方所做的研究。我将与将几何、数据科学和足球知识结合在一起，提供一种新的足球分析形式。足球数据革命将在这里开始。
