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SBB - Sociedade Brasileira de Biomecânica

Biomecânica aplicada ao futebol - Copa do Mundo de Futebol de 2018: Ferramentas de análise de comportamento tático no futebol

Publicado em 10 julho 2018

(FAPESP processo número 2016/50250-1 e 2017/20945-0)

A análise objetiva de um determinado esporte exige o desenvolvimento de diversos procedimentos metodológicos capazes de detectar e codificar o maior número de informações disponíveis durante uma partida ou competição. Dessa forma, há uma constante busca por ferramentas capazes de identificar, compreender e analisar o desempenho de atletas e equipes durante jogos e competições, com o propósito de aumentar a possibilidade de sucesso na referida modalidade esportiva, independente do nível de prática, habilidade ou experiência. Para uma análise quantitativa do desempenho de atletas durante situações de competição e treinamento, diversas metodologias foram desenvolvidas com o principal objetivo de identificar a posição do jogador em campo em função do tempo. Determinada sua posição permitiu, a priori, a quantificação de variáveis físicas do desempenho dos atletas, como distâncias percorridas e velocidades.

Mais recentemente, a literatura específica começou a apresentar modelos que, a partir das coordenadas bidimensionais dos atletas, pudessem representar as características táticas das equipes. Sendo assim, a partir das trajetórias dos jogadores ao longo de toda partida, estudos passaram a representar graficamente o sistema de jogo que as equipes adotavam na competição. Inicialmente, essa representação foi realizada por vetores ortogonais definidos a partir de uma Análise por Componentes Principais (Figura 1A). Nos últimos anos, esta representação deu lugar aos gráficos popularmente conhecidos como 'heatmaps' ou mapas de calor (Figura 1B). Um ponto a ser destacado é que, durante a Copa do Mundo de 2018, o site da FIFA tem disponibilizado os mapas de calor de todos os atletas em campo, permitindo a compreensão dos sistemas de jogo adotados por todas as equipes durante a competição.

Uma vez que a posição de todos os jogadores em campo é conhecida a cada instante de tempo, análises sobre como atletas se distribuem em campo têm sido realizadas e associadas às ações de sucesso e fracasso ofensivos e defensivos durante a partida. Uma das formas de se analisar como esses jogadores estão distribuídos é baseada no cálculo da área de ocupação da equipe, ou seja, o espaço do campo que a equipe cobre com seus jogadores, em cada instante de tempo de jogo (Figura 2A). A partir das posições de cada jogador em campo, define-se o envoltório convexo da equipe, definido como o menor polígono e contém todos os atletas de uma mesma equipe. Além da área de ocupação, medidas de proximidade e afastamento entre os jogadores de uma mesma equipe representam a capacidade da equipe em se organizar adequadamente em campo. Para isso, distâncias são calculadas entre todos companheiros de equipe a cada instante de tempo, e permitem inferir o quão compacto a equipe atua durante as partidas (Figura 2B). Tanto a área de ocupação quanto as medidas de proximidade têm mostrado relação com o sucesso durante as partidas. Por exemplo, equipes sofrem mais finalizações a gol quando não estão compactadas o suficiente.

Nos últimos anos, devido ao grande volume de dados gerados durante as partidas e a necessidade de capturar os elementos essenciais que determinam o sucesso no futebol, pesquisas na área de Ciência da Computação têm sido direcionadas ao desenvolvimento de ferramentas fundamentadas nos conceitos de redes neurais complexas, mineração de dados e aprendizagem de máquina. Por exemplo, uma análise mais aprofundada da forma do polígono e sua complexidade por meio de técnicas de dimensão fractal pode gerar informações adicionais sobre as estruturas táticas da equipe e, principalmente, se essas características estão relacionadas a eventos importantes da partida. Além disso, a partir das coordenadas bidimensionais de companheiros de equipe e adversários, torna-se possível estimar a complexidade da tomada de decisão para a realização de passes. A ideia é pautada na teoria de grafos. Os jogadores são modelados como vértices, enquanto as arestas que ligam os jogadores são definidas a partir de uma possível interação entre eles. Assim, caso um companheiro de equipe esteja marcado, ou exista um adversário entre eles, a possibilidade de interação entre os mesmos é removida, e consequentemente a aresta também. Deste modo, a cada instante de tempo pode-se calcular qual a complexidade da realização de um passe em função dos companheiros de equipe que estão disponíveis.

Uma breve ilustração de como algumas dessas ferramentas são utilizadas para a representação da dinâmica do jogo pode ser visualizada no link abaixo.

https://youtu.be/r6Prag51v4U

Ferramentas de análise de comportamento tático no futebol como as descritas acima têm apresentado um papel fundamental para a quantificação do desempenho no futebol. Estes resultados sugerem que incentivar pesquisas multidisciplinares, capazes de combinar a expertise de cada área – como Biomecânica e Ciência da Computação – constitui iniciativa promissora para a promoção do desenvolvimento tecnológico e científico para a área da Ciência do Esporte.

Autores: Felipe Arruda Moura, Ricardo da Silva Torres e Sergio Augusto Cunha