上篇談到「利物浦足球隊」主帥尤爾根·克洛普以開放、包容的管理風格,使球隊的資料分析團隊能充分發揮自己的優勢而大顯身手,為「利物浦足球隊」的重新崛起奠定了基礎,而資料分析團隊的領頭人伊恩·格雷厄姆後來又為資料分析團隊挖掘到一個重量級人才。

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不願務「正業」

這位重量級人才指的是威廉·斯皮爾曼(William Spearman)。他2009年8月進入哈佛大學攻讀粒子物理學博士學位,在歐洲核子研究中心(CERN)待了2年5個月,參加了項目神秘「上帝粒子」——希格斯玻色子的合作(當時在CERN參加該項目的有來自各國的數千名學生)。

粒子物理研究的是構成物質的基本粒子,利用高能粒子加速器得到接近光速的高能量微小粒子,通過它們對撞、撞擊其他粒子或撞擊靶標,用各種粒子探測器精確記錄粒子碰撞後產生的事例(包括事例發生的位置、時間、能量、軌跡等等資訊),所得到的海量資料經進一步處理,並用針對各類粒子不同特性構建的數學模型進行分析和模擬,深入研究物質的微觀結構和粒子性質,驗證理論學家的預言或探索新的發現。

CERN擁有當今世界上規模最大、能量最高的粒子加速器LHC(安裝在法國和瑞士邊境地下100米深處周長27 公里的環狀隧道內)。威廉·斯皮爾曼參加的是LHC上的ATLAS粒子探測器所記錄的海量資料分析,研究希格斯玻色子的特性,這讓他有機會接觸到世界最前沿的資料建模分析技術。2014年11月他順利完成博士學位論文,該論文提出了一種直接測量分析希格斯玻色子在某個衰變通道中的質量、自然寬度和信號強度的方法。

LHC鳥瞰及探測器分佈示意(圖片來自網路)

LHC隧道內的粒子加速裝置(圖片來自網路)

粒子探測器ATLAS及其記錄的候選希格斯粒子衰變(圖片來自網路)

威廉·斯皮爾曼、他的博士畢業論文(圖片來自網路)

威廉·斯皮爾曼博士論文中的資料分析圖例(圖片來自網路)

畢業後,威廉·斯皮爾曼並不想成為粒子物理學家也不想到金融行業工作,他的興趣是研究那些沒有既定解決方案的問題,體育資料分析對他有很大的吸引力。2014年12月,威廉·斯皮爾曼作為高級資料科學家加入了美國的Hudl體育科技公司(Hudl為幾十個運動項目的教練、運動員提供視訊及資料分析)。相對來說,足球的資料分析要比棒球複雜得多,足球的資料分析具有更難以量化的特性,當時足球領域的資料分析分析應用還處於起步階段,威廉·斯皮爾曼喜歡接受挑戰,他看到了可以從零開始建立一些東西的機會。

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別人不做的事」

一場足球賽歷時90分鐘,要想對所追蹤的23個目標點(比賽雙方的球員加上球)在球場上運動產生的大量複雜資料進行科學分析,難度的確很大,但分析微小點的運動卻正是粒子物理學家的專長。以威廉·斯皮爾曼具有的粒子物理學基礎,加上他在CERN兩年多的工作歷練,使他能以與眾不同的視角來分析問題。他進入Hudl公司後也意識到粒子物理學的數學模型建模思路可以融入到足球的資料分析之中,便設想利用足球的跟蹤資料來描述球員傳球、空位和得分機會。

2015年的一個週末,威廉·斯皮爾曼約了位同事來討論,初步建立了一個描述「場地控制(Pitch Control)」的數學模型,即一位球員或一組球員控制球場的某個區域,如果球隊將球傳遞到這個區域內就可以創造進球的機會。通過複雜的數學建模可以模擬還原整場足球比賽,經資料分析後可展示如何封閉已經控制的空間以及如何通過球員的跑動來創造出有價值的空間,從而發現每個球員控制場地空間的能力。當時沒有別人在做類似研究,他的同事們覺得這個模型很有意義,建議威廉·斯皮爾曼找機會公開展示一下,於是他向2016年「OptaPro足球分析論壇(OptaPro Soccer Analytics Forum)」遞交了自己的研究報告。

英格蘭足球超級聯賽官方資料供應商Opta被體育傳媒巨頭Perform集團全資收購後從2014年開始每年舉辦一次「OptaPro足球分析論壇」,旨在將足球分析領域使用Opta資料服務的專家、分析師以及各足球隊的官員聚集到一起討論足球分析技術的發展。每屆論壇召開前的數個月公開徵集使用OptaPro技術或資料開展的與足球相關的研究項目,由專家評審組「盲審」後遴選出最終入圍項目展示研究成果(「利物浦足球隊」的伊恩·格雷厄姆正是評審組專家之一)。

威廉·斯皮爾曼的「場地控制」數學模型(圖片來自網路)

在收到威廉·斯皮爾曼提交的研究報告後,評審組發現他的研究比之前收到的任何項目層次都高。一些頂尖足球隊雖然有機會獲得各大資料公司採集的大量足球資料(追蹤球員在賽場上的速度、位置和運動軌跡),但很少有人真正懂得如何使用這些資料(大部分人用於統計球員每場球賽跑了多長距離),而沒有人研究球員在賽場上的位置、球員與球以及與其他球員的空間關係等深奧複雜的問題。擁有哈佛大學粒子物理學博士學位的威廉·斯皮爾曼在這方面首先取得突破性的進展,基本破譯了多年未解的難題,這就使評審組的專家們不得不對他「刮目相看」。

威廉·斯皮爾曼在2016年論壇上演講時還有些緊張,他認為參會的很多人都更了解足球,但是他感到非常興奮,因為自己能從一個新的角度來研究這個問題,並可以在資料的數學建模方面提出一些有趣的想法。在這次論壇上威廉·斯皮爾曼與「利物浦足球隊」的伊恩·格雷厄姆以及蒂姆·瓦斯科特達菲德·斯蒂爾相識而成為朋友。由此,他開始關注「利物浦足球隊」,他覺得與自己有著相似學術背景的兩個物理學家和一個數學家都在「利物浦足球隊」做資料分析工作,這太酷了!(他還沒想到自己後來也加入了他們的團隊)。

2017年的「OptaPro足球分析論壇」上,威廉·斯皮爾曼的報告內容是如何基於物理學來構建統計足球傳球概率的模型,用追蹤資料計算出腳下無球的球員誰能接到或攔截一個傳球,這使測量實際傳球路線成為可能。威廉·斯皮爾曼仍將球員與球作為數學分析模型中的目標點,分析球員們在球飛過場地時採取不同路徑的概率,不僅可對每個傳球的預期完成率和防守者贏得球的機會有了更直觀的了解,還可衡量球員在傳球、接球和攔截方面的技能水平。

威廉·斯皮爾曼撰寫的論文「基於物理的足球傳球概率建模(Physics-Based Modeling of Pass Probabilities in Soccer)」以及他在無球得分機會方面的研究論文「超越預期目標(Beyond Expected Goals)」分別在2017年、2018年麻省理工學院斯隆體育分析峰會上發表。

威廉·斯皮爾曼在2016年、2017年「OptaPro足球分析論壇」演講(圖片來自網路)

威廉·斯皮爾曼2017、2018年發表的論文(圖片來自網路)

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藏在角落裡」

2018年3月,威廉·斯皮爾曼加入了「利物浦足球隊」成為該球隊的第三位物理學家,這使球隊的資料分析團隊「如虎添翼」。至此,該團隊的骨幹有了三位物理學家和一位數學家,不少其他球隊的人羨慕地說:只有「利物浦足球隊」才有魄力組建有如此強大物理研究背景的資料分析團隊。

威廉·斯皮爾曼進一步完善、擴展自己提出的「場地控制」研究並參與對資料分析團隊原來構建的數學模型進行改進。他的職責更注重於研究球員在球場上的選位和跑位,幫助球員反思和改進在賽場上的表現。他負責向資料分析團隊和球隊主帥提交本球隊球員及對手球隊球員在比賽中跟蹤資料的破譯報告,製作每場比賽的統計視圖,還與資料分析團隊一起完成球隊特別要求的資料分析項目,他構建的球員數學分析模型在球隊招募球員時作為重要的輔助工具。

通常,威廉·斯皮爾曼很少露面,球隊比賽時他總是藏在球場觀眾席的一角悄悄地觀看。他不像麥可·愛德華茲和伊恩·格雷厄姆那樣受到球迷們的關注,因此被媒體描述為是「利物浦足球隊」的「秘密武器」

威廉·斯皮爾曼在電腦前工作(圖片來自網路)

藏在球場觀眾席上觀賽的威廉·斯皮爾曼(圖片來自網路)

「利物浦足球隊」主帥尤爾根·克洛普的作風嚴謹,管理開放、包容。他理解資料分析對於發展現代足球的重要,欣賞資料分析團隊的工作,與他們配合默契,無論多忙他堅持親自審查資料分析團隊的分析報告。這些報告使他能夠深入了解球隊每位球員的技術、身體心理狀況以及狀態的可持續性,影響到賽前戰術決策、賽後總結以及球隊引入新球員的依據。他尊重但並不過分依賴或盲從資料分析結果,在參考資料分析結果的基礎上結合自己的執教經驗與直覺判斷作出決策。

實際上,世界足球強隊都建有自己的資料分析團隊,「利物浦足球隊」能在短時間內崛起是由於其特殊的優勢所在:擁有重視資料分析的老闆,有信任資料分析的優秀主帥,有以物理學家和數學家為骨幹的強大資料分析團隊…,這些因素使「利物浦足球隊」經過幾年曆練後重新走向輝煌。

2018-2019賽季,「利物浦足球隊」在時隔14年之後重奪歐洲冠軍聯賽冠軍;2019-2020賽季,在時隔30年之後重新贏得英格蘭超級聯賽冠軍;2021-2022賽季,在英格蘭足總盃賽中獲得冠軍獎盃。

尤爾根·克洛普高高舉起英格蘭足總盃賽冠軍獎盃(2022年5月14日)(圖片來自網路)

「利物浦足球隊」資料分析團隊的成員(頭部有紅圈者)(圖片來自網路)

(未完待續)。。。

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