HBKU’s College of Science Engineering Study Uses AI in Pursuit of Football Success

QNA

Doha: Researchers at the College of Science and Engineering (CSE) at Hamad Bin Khalifa University (HBKU) have developed what is an innovative artificial intelligence (AI)-based model to analyze and improve players’ performance in professional football leagues.

PhD student Jassim Mohammed AlMulla, a Qatari national with a passion for football, worked with his supervisor, Dr. Tanvir Alam, an assistant professor in CSE’s Information and Computing Technology Division, to develop an AI-based model to analyze and recommend key performance metrics to win matches for the Qatar national team players. With less than two years to go until Qatar hosts the first ever FIFA World Cup tournament held in the Middle East, the researchers are optimistic that the study could boost the national team’s overall performance.

Matches held in the country’s top league, the Qatar Stars League (QSL), between 2012 and 2019 were analyzed using AI-based models. The study analyzed players’ performances in a total of 864 QSL matches. For each match, the collective performance of the players in key playing positions (defender, midfield, forward) was analyzed to understand their effectiveness in winning games.

The researchers formulated the study as a classification framework under machine learning (ML), which is a major branch of AI, to distinguish the winning team from the losing team in a match. Different ML models were considered for the classification task, and the logistic regression-based model was considered the best performing model with more than 80% accuracy. The proposed methodology can be used by the football management team to identify players’ performance metrics that could be considered as contributing factors to determine match results. Several sophisticated mathematical models (based on AI) were then developed to analyze the players’ performance in QSL matches, and the study revealed some key winning strategies for the teams. The research work has been published in the IEEE Access Journal.

Dr. Alam said: “We believe the proposed machine learning model can support the players, coaching staff, and team management in Qatar to focus on specific performance metrics that can enhance the team’s performance.”

Founding dean, CSE Dr. Mounir Hamdi, said: “We are delighted to see our Qatari graduate students advancing their research aspirations and using the opportunities to work side by side with our talented faculty members. The study not only highlights the potential of this rapidly evolving field, but also the role of our programs at CSE to meet the growing need for professionals with the fundamental knowledge to apply these technologies for real-world impact.”

The Executive Director of Competitions and Football Development at Qatar Stars League Ahmed Khellil Abbassi, said: “In Qatar, we believe in adaptive changes in the improvement of our sports and football. Such data-driven AI-based research will allow us to learn from the past and to create a better plan for the future, aligning Qatar as a global pioneer in innovation and football technology.” 

قنا

الدوحة: قام باحثان في كلية العلوم والهندسة بجامعة حمد بن خليفة بتطوير نموذج مبتكر قائم على الذكاء الاصطناعي لتحليل وتحسين أداء اللاعبين في بطولات دوري كرة القدم للمحترفين.

وتعاون طالب الدكتوراه جاسم محمد الملا، وهو مواطن قطري لديه شغف بكرة القدم، مع مشرفه الدكتور تنوير علم، الأستاذ المساعد في قسم تكنولوجيا المعلومات والحوسبة بكلية العلوم والهندسة، في تطوير نموذج قائم على الذكاء الاصطناعي لتحليل مقاييس الأداء الرئيسية والتوصية بها لمساعدة لاعبي المنتخب القطري لكرة القدم على الفوز بمبارياتهم. ومع بقاء أقل من عامين على استضافة قطر للنسخة الأولى على الإطلاق من بطولة كأس العالم لكرة القدم /عام 2022/ التي تقام في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا، ويشعر الباحثان بالتفاؤل من أن هذه الدراسة يمكن أن تعزز من الأداء الشامل للمنتخب الوطني.

وقال الباحث جاسم الملا إن هذه الدراسة تعد بمثابة خطوة نحو الأمام في مجال استخدام تقنيات التعلّم الآلي المتقدمة، التي تُساعد في فهم أداء الرياضيين المحليين، وذلك في إطار مشاركتهم في البطولات الوطنية والدولية.

وقد حلل الباحثان المباريات التي أقيمت في الدوري القطري لكرة القدم /دوري نجومQNB/ ، وهو الدوري الأبرز في البلاد، بين عامي 2012 و2019 باستخدام نماذج تعتمد على الذكاء الاصطناعي. وحللت الدراسة أداء اللاعبين في إجمالي ( 864 ) مباراة من مباريات الدوري مع تحليل الأداء الجماعي للاعبين في مراكز اللعب الرئيسية، وهي الدفاع، والوسط، والهجوم، في كل مباراة لفهم مدى فعاليتهم في الفوز بالمباريات.

وقد صنف الباحثان الدراسة تحت إطار التعلم الآلي، وهو فرع رئيسي من فروع الذكاء الاصطناعي، لتمييز الفريق الفائز عن الفريق الخاسر في المباراة. ونظرت الدراسة في النماذج المختلفة للتعلم الآلي عند أداء مهمة التصنيف، واعتبرت النموذج القائم على (الانحدار اللوجستي) أفضل نموذج أداء نظرًا لتميزه بمعدل دقة يزيد على 80 بالمئة . ويمكن للطاقم الفني والتدريبي في فرق كرة القدم استخدام المنهجية المقترحة لتحديد مقاييس أداء اللاعبين التي يمكن اعتبارها عوامل مساهمة لحسم نتائج المباريات.

وطورت الدراسة بعد ذلك العديد من النماذج الرياضية المتقدمة (القائمة على الذكاء الاصطناعي) لتحليل أداء اللاعبين في مباريات الدوري، وكشفت عن بعض استراتيجيات الفوز الرئيسية للفرق. وقد تم نشر هذا العمل البحثي في مجلة ( IEEE Access Journal ) .

وتعليقا على هذه الدراسة قال الدكتور تنوير علم: “نعتقد أن نموذج التعلم الآلي المقترح يمكن أن يدعم اللاعبين، وطاقم التدريب، وإدارة المنتخب الوطني القطري للتركيز على مقاييس أداء محددة يمكن أن تعزز من أداء المنتخب.”

ومن جانبه، اوضح الدكتور منير حمدي، العميد المؤسس لكلية العلوم والهندسة ان هذه الدراسة لا تسلط الضوء على إمكانات هذا المجال سريع التطور فحسب، بل تُبرز أيضًا دور البرامج التي نقدمها في الكلية لتلبية الحاجة المتزايدة للمهنيين ذوي المعرفة الأساسية بتطبيق هذه التقنيات المتقدمة لتحقيق تأثير حقيقي في عالمنا.

وبدوره، قال السيد أحمد خليل عباسي، المدير التنفيذي للمسابقات وتطوير كرة القدم في مؤسسة دوري نجوم قطر: “نحن في دولة قطر نؤمن بدور التقنيات المبتكرة في تحسين الرياضة وتطوير مستوى كرة القدم في بلادنا. وستسمح لنا هذه الأبحاث القائمة على البيانات والذكاء الاصطناعي بالتعلم من الماضي ووضع خطة أفضل للمستقبل، وجعل قطر دولة رائدة عالميًا في الابتكار وتكنولوجيا كرة القدم.”