Performance analysis in team sports using new technologies

Abstract

The advent of new technologies in performance analysis has significantly transformed the study of team sports, particularly football. This doctoral dissertation explores the integration of modern methods such as notational analysis, athlete positioning data, artificial intelligence (AI), and advanced statistical techniques to analyze playing styles and their impact on performance. By examining 2999 matches from various European leagues, the research identifies and quantifies distinct playing styles across all phases and sub-phases of the game. Factor analysis, machine learning algorithms, and Generalized Estimating Equations (GEE) are employed to analyze performance indicators and tactical situations. Chapter 1 provides a comprehensive literature review on soccer playing styles, highlighting the importance and methodologies for identifying and classifying these styles. Chapter 2 uses factor analysis to group 88 performance indicators into 19 factors, offering a detailed framework for understanding playing styles during key moments of the game. Chapter 3 explores the physical demands of different playing styles, revealing significant variations in physical performance indicators across tactical situations. Chapter 4 employs the t-SNE machine learning algorithm to create a visual map of playing styles in European football, offering practical insights for coaches and analysts. Chapter 5 utilizes GEE to identify key performance indicators (KPIs) that significantly impact match outcomes, providing a nuanced understanding of how tactical approaches influence success. This dissertation contributes to the scientific literature on sports performance analysis and provides valuable insights for practitioners in the field, facilitating a deeper understanding of football tactics and strategic planning. The study highlights the importance of playing styles in understanding team tactics and offers empirical evidence on the effectiveness of different styles. It also underscores the necessity for future research to explore contextual factors, longitudinal changes in playing styles, and the integration of emerging technologies to enhance performance analysis further.

Η εφαρμογή των νέων τεχνολογιών στην ανάλυση απόδοσης έχει αλλάξει σημαντικά τη μελέτη των ομαδικών αθλημάτων, ιδιαίτερα του ποδοσφαίρου. Αυτή η διδακτορική διατριβή διερευνά την ενσωμάτωση σύγχρονων μεθόδων όπως σημειογραφική ανάλυση, δεδομένα θέσης αθλητών, τεχνητή νοημοσύνη (AI) και προηγμένες στατιστικές τεχνικές για την ανάλυση των στυλ παιχνιδιού και τον αντίκτυπό τους στην απόδοση. Εξετάζοντας 2999 αγώνες από διάφορα ευρωπαϊκά πρωταθλήματα, η έρευνα προσδιορίζει και ποσοτικοποιεί διαφορετικά στυλ παιχνιδιού σε όλες τις φάσεις και τις υποφάσεις του παιχνιδιού. Η παραγοντική ανάλυση, οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης και οι Generalized Estimating Equations (GEE) χρησιμοποιούνται για την ανάλυση δεικτών απόδοσης και τακτικών καταστάσεων. Το Κεφάλαιο 1 παρέχει μια βιβλιογραφική ανασκόπηση για τα στυλ παιχνιδιού στο ποδόσφαιρο, υπογραμμίζοντας τη σημασία και τις μεθοδολογίες που έχουν αναπτυχθεί για τον προσδιορισμό και την ταξινόμηση αυτών των στυλ. Το Κεφάλαιο 2 χρησιμοποιεί την ανάλυση παραγόντων για να ομαδοποιήσει 88 δείκτες απόδοσης σε 19 παράγοντες, προσφέροντας ένα λεπτομερές πλαίσιο για την κατανόηση των στυλ παιχνιδιού κατά τις πέντε φάσεις του. Το Κεφάλαιο 3 διερευνά τις φυσικές απαιτήσεις των διαφορετικών στυλ παιχνιδιού, αποκαλύπτοντας σημαντικές παραλλαγές στους δείκτες φυσικής απόδοσης μεταξύ τακτικών καταστάσεων. Το Κεφάλαιο 4 χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο μηχανικής μάθησης t-SNE για τη δημιουργία ενός οπτικού χάρτη των στυλ παιχνιδιού στο ευρωπαϊκό ποδόσφαιρο, προσφέροντας πρακτικές γνώσεις για προπονητές και αναλυτές. Το Κεφάλαιο 5 χρησιμοποιεί την GEE για να προσδιορίσει βασικούς δείκτες απόδοσης (KPI) που επηρεάζουν σημαντικά τα αποτελέσματα των αγώνων, παρέχοντας μια λεπτομερή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι τακτικές προσεγγίσεις επηρεάζουν την επιτυχία. Αυτή η διατριβή συνεισφέρει στην επιστημονική βιβλιογραφία σχετικά με την ανάλυση αθλητικών επιδόσεων και παρέχει πολύτιμες γνώσεις για τους επαγγελματίες του χώρου, διευκολύνοντας τη βαθύτερη κατανόηση των τακτικών ποδοσφαίρου και του στρατηγικού σχεδιασμού. Η μελέτη υπογραμμίζει τη σημασία των στυλ παιχνιδιού για την κατανόηση των τακτικών της ομάδας και προσφέρει εμπειρικά στοιχεία για την αποτελεσματικότητα διαφορετικών στυλ. Υπογραμμίζει επίσης την ανάγκη για μελλοντική έρευνα για τη διερεύνηση καταστατικών παραγόντων, τις διαχρονικές αλλαγές στα στυλ παιχνιδιού και την ενσωμάτωση αναδυόμενων τεχνολογιών για περαιτέρω βελτίωση της ανάλυσης απόδοσης.