توقف الصيانة المدعوم بالذكاء الاصطناعي في الفورمولا 1

تعد فورمولا 1 (F1) واحدة من أكثر الرياضات تقدماً من الناحية التكنولوجية في العالم. فمع وصول سرعة السيارات إلى 230 ميلاً في الساعة بشكل مذهل وإتمام توقفات الصيانة في ثانيتين، فإنها تتطلب أكثر الحلول الهندسية ابتكاراً. لا تقتصر فورمولا 1 على السائقين والسيارات فحسب، بل تتعلق أيضاً بالاستراتيجيات التي يضعها أعضاء طاقم الصيانة أثناء تحليل السباق.

هناك تقنيات متنوعة مستخدمة أثناء السباق، وأصبح الذكاء الاصطناعي أحد أهم الأدوات المتاحة لطاقم الصيانة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على المجالات التي يُستخدم فيها الذكاء الاصطناعي في فورمولا 1.

Link to this sectionرؤية الكمبيوتر في سباق جائزة أبوظبي الكبرى 2023#

عندما يتجاوز سائقو فورمولا 1 حدود المسار بعجلاتهم الأربع، يُعتبر ذلك انتهاكاً لحدود المسار. يقوم الاتحاد الدولي للسيارات (FIA) بالتحقق من هذه الانتهاكات، ويتم فرض العقوبات بناءً على النتائج.

يجب معالجة مئات الانتهاكات في كل سباق. خلال سباق جائزة النمسا الكبرى 2023، قام أربعة أشخاص فقط بمعالجة حوالي 1,200 انتهاك محتمل لحدود المسار. وفي السباقات اللاحقة، وعلى الرغم من زيادة عدد الأشخاص الذين يعملون على التحقق من انتهاكات حدود المسار، إلا أن ذلك لم يكن كافياً.

الشكل 1. يعتبر الخط الأبيض في الصورة أعلاه حافة المسار.

لذا، في سباق جائزة أبوظبي الكبرى 2023، لجأ الاتحاد الدولي للسيارات (FIA) إلى رؤية الكمبيوتر. إنهم يستخدمون تحليل الأشكال لتحديد حافة المسار وحساب عدد البكسلات التي تمتد خارج ذلك الخط. سيُستخدم هذا المستوى من النظام لاستبعاد الحالات التي لا تتطلب تدخلًا بشرياً بوضوح. وهو ما يسمح للاتحاد الدولي للسيارات بالتركيز على الحالات التي تحتاج حقاً إلى انتباههم.

Link to this sectionزيادة تفاعل المشجعين باستخدام رؤى الذكاء الاصطناعي#

يعتقد واحد وسبعون بالمائة من المتخصصين في الرياضة أن تفاعل المشجعين أمر حيوي لتحقيق أهدافهم. عندما يشعر الناس بارتباط عاطفي بالرياضة، فإنهم يستمرون في العودة، مما يساعد الصناعة على توليد الإيرادات.

لا تقتصر عطلة نهاية الأسبوع للسباق على مجرد تشجيع فريقك المفضل. لقد تعاونت Amazon Web Services (AWS) مع فورمولا 1 لتقديم رؤى عميقة حول القرارات التي تُتخذ في أجزاء من الثانية وعرض الأداء بإحصائيات تفصيلية. وهم قادرون على القيام بذلك من خلال تحليل حوالي 70 عاماً من بيانات السباقات المخزنة على Amazon S3. وإلى جانب البيانات التاريخية، يمكن لنماذج التعلم الآلي تحليل نقاط البيانات التي يتم جمعها من أكثر من 300 مستشعر في كل سيارة فورمولا 1. نحن نتحدث عن أكثر من 1.1 مليون نقطة بيانات في الثانية!

من الطبيعي أن يؤمن الرئيس التنفيذي لفريق Oracle Red Bull Racing، Christian Horner، بأن "البيانات هي شريان حياة الفريق. كل عنصر من عناصر الأداء - كيف ندير السباق، كيف نطور السيارة، كيف نختار ونحلل السائقين - كله مدفوع بالبيانات." دعونا نلقي نظرة على بعض الإحصائيات التي يمكن لهذه الأنظمة إخراجها:

• توقع المعركة: سيتوقع نظام توقع المعركة عدد اللفات قبل أن تصبح السيارة المطاردة ضمن 'مسافة الهجوم' للسيارة التي أمامها. تتم التوقعات باستخدام بيانات من تاريخ المسار وسرعة السائق المتوقعة.
• معركة استراتيجية التوقف: يوفر هذا للمشجعين رؤى إضافية حول كيفية تقييم مدى نجاح استراتيجية كل سائق ونتائجها في الوقت الفعلي. يمكن للمشجعين أيضاً تتبع تغييرات الاستراتيجية الدقيقة التي يجريها السائقون ورؤية تأثيرها على النتيجة.
• هيمنة المسار: يوفر هذا للمشجعين والمعلقين رؤية حول أين وكيف يسيطر السائق على منافسيه حول الحلبة.
• نتائج أداء السيارة: تتيح هذه الرؤية للمشجعين عزل سيارة معينة ومقارنة أدائها بالسيارات الأخرى. تستند المقارنات إلى أداء الانعطاف (مدى قدرة السيارة على الحفاظ على السرعة والثبات والتحكم أثناء الدوران أو التنقل عبر المنحنيات)، وأداء الخط المستقيم (تسارع السيارة وقدرات السرعة القصوى على المسارات المستقيمة)، ومعالجة السيارة (السهولة والاستجابة الشاملة للتحكم في المركبة، بما في ذلك التوجيه والكبح والمناورة).

Fig 2. مثال على تصور لهيمنة المسار يمكن للمشجعين مشاهدته.

Link to this sectionسباقات المحاكاة المدعومة بالذكاء الاصطناعي#

سباقات المحاكاة، أو Sim racing، هي تجربة سباق فورمولا 1 افتراضية. غالباً ما تُستخدم لمساعدة السائقين على أن يصبحوا أكثر دراية بمسار السباق وتحسين مهاراتهم في السباق دون المخاطرة بالإصابات أو إتلاف السيارات. من خلال دمج الذكاء الاصطناعي في سباقات المحاكاة، يمكن للفرق محاكاة ظروف السباق الديناميكية، وأداء السيارة تحت إعدادات مختلفة، وحتى سلوك المنافسين على المسار.

يمكن لمحركات الفيزياء نمذجة سلوك المركبة بدقة. فهي تأخذ في الاعتبار عوامل مثل الديناميكا الهوائية، وتماسك الإطارات، وإعدادات نظام التعليق. وفي الوقت نفسه، يتم تحليل البيانات من كل من سباقات العالم الحقيقي وعمليات المحاكاة باستمرار لتحسين الاستراتيجيات وزيادة الأداء. يمكن أن تتراوح إعدادات سباقات المحاكاة من الإعدادات الأساسية بعجلة قيادة ودواسات إلى محاكيات كاملة النطاق تتضمن منصات حركة، وسماعات VR، ونسخاً مفصلة من مقصورات قيادة سيارات فورمولا 1.

الشكل 3. ماكس فيرستابن، سائق فورمولا 1، في سباق محاكاة. (المصدر: shop.gperformance.eu)

Link to this sectionفرق فورمولا 1 ومبتكرو الذكاء الاصطناعي: تطابق صنع على المسار#

تعمل بعض أفضل فرق فورمولا 1 بنشاط على استخدام الذكاء الاصطناعي، بل إن لديها شركات ذكاء اصطناعي موقعة كجهات راعية رسمية لها. دعونا نستكشف بسرعة بعض هذه الشراكات والقيمة التي تجلبها.

Link to this sectionمرسيدس و G42#

G42 هي شركة رائدة في مجال الذكاء الاصطناعي والحوسبة السحابية مقرها الإمارات العربية المتحدة. وهم الراعي الرسمي لفريق Mercedes-AMG PETRONAS F1. تُزود G42 الفريق بقدرات متقدمة في تحليل البيانات والتعلم الآلي. وبدعم من G42، يمكن للفريق معالجة كميات هائلة من البيانات في الوقت الفعلي واستخلاص رؤى قيمة لاتخاذ قرارات تعتمد على البيانات. على سبيل المثال، يمكن لخوارزميات الذكاء الاصطناعي الخاصة بـ G42 تحليل بيانات القياس عن بُعد لتحسين إعدادات السيارة لمسارات محددة، مما يعزز الأداء من خلال ضبط الديناميكا الهوائية وضغط الإطارات وحمل الوقود بدقة.

الشكل 4. G42 هي شريك رسمي لفريق مرسيدس-AMG F1.

Link to this sectionريد بول وأوراكل#

يستخدم فريق Red Bull Racing الذكاء الاصطناعي لتحسين استهلاك الوقود، مما يساعدهم على تحسين استخدام الوقود، وبالتالي زيادة السرعة لفترة أطول، وهو ما يمكن أن يكون عاملاً حاسماً في الفوز بالسباقات. فاز فريق فورمولا 1 هذا ببطولة السائقين وبطولة الصانعين لعام 2023 في موسم حطم الأرقام القياسية. يعتمد الفريق على Oracle Cloud لدعم استراتيجية السباق، وتطوير المحرك، وسباقات المحاكاة، وتفاعل المشجعين، والمزيد.

الشكل 5. فريق Red Bull Racing برعاية أوراكل.

Link to this sectionفيراري و AWS#

تعد Amazon Web Services (AWS) واحدة من الرعاة الرسميين لفريق Scuderia Ferrari F1. صنع فريق Scuderia Ferrari مستشعر سرعة أرضي افتراضي باستخدام الذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي من خلال Amazon SageMaker. لقد تمكنوا من تقديم بيانات أسرع وأكثر اعتمادية لمهندسيهم. كما استطاع الفريق تقليل وزن السيارة، وهو عامل حاسم في رياضة يهم فيها حتى الغرام الواحد. كما استخدموا AWS لتطوير نماذج تعلم آلي متجذرة في نظرية الألعاب لتحليل المتغيرات في استراتيجية السباق.

الشكل 6. فريق Scuderia Ferrari F1 مدعوم من AWS (thelastcorner.it).

Link to this sectionما الذي نشهده هذا الموسم؟#

بدأ موسم 2024 في مارس بسباق جائزة البحرين الكبرى. لقد خضنا أربعة سباقات فقط حتى الآن، لكنها كانت بداية مثيرة للموسم. ومنذ البداية، نرى ابتكارات جديدة في مجال الذكاء الاصطناعي تظهر لأول مرة هذا الموسم.

دعونا نبدأ بالدفع لتقريب المشجعين من الحدث. وقد أدى ذلك إلى إدخال زوايا كاميرا جديدة. يعمل فريق بث فورمولا 1 عن كثب مع أستون مارتن لـ تطوير كاميرا ضوء خلفية. الفكرة من ورائها هي منحنا رؤية مباشرة من الجزء الخلفي للسيارة، والتقاط كثافة السباق بطريقة لم نرها من قبل. يساعد الذكاء الاصطناعي في ضمان أن تكون هذه الصور واضحة ونقية، مع ضبط التركيز والتعرض في الوقت الفعلي للتعامل مع تحديات السرعة وتغير ظروف الإضاءة.

وفيما يتعلق بالبث، هناك أيضاً نظام إعادة عرض جديد ومجدد مدعوم بالذكاء الاصطناعي. يمكن لنظام الذكاء الاصطناعي هذا فرز اللقطات فوراً لتسليط الضوء على اللحظات الرئيسية، مما يضمن عدم تفويت المشجعين لأي من أحداث السباق. حتى أنه يمتلك القدرة على إنشاء إعادات بالحركة البطيئة من اللقطات العادية، مما يضيف مستوى جديداً من العمق لتجربة المشاهدة.

هناك أيضاً الكثير من الضجة حول الاستخدام المحتمل للطائرات بدون طيار لالتقاط لقطات حية، مستوحاة من لقطة انتشرت بكثرة للمنظور من منظور الشخص الأول (FPV) لماكس فيرستابن في لفة اختبارية. لا تزال هناك عقبات تتعلق بالسلامة يجب التغلب عليها. ولكن إمكانية تضمين لقطات طائرات بدون طيار في المستقبل هي احتمال مثير. الأمر كله يتعلق بإيجاد طرق جديدة لجلب إثارة السباق للمشاهدين في المنزل.

الشكل 7. أسرع لقطة في فورمولا 1.

وبالحديث عن الإثارة، فإن الجزء الصوتي من البث مهيأ أيضاً للحصول على ترقية. الهدف من هذه الترقية هو جعل المشاهدين يشعرون وكأنهم في قلب الحدث على المسار، مع هدير المحركات يحيط بهم. تُستخدم خوارزميات الذكاء الاصطناعي لضبط التقاط الصوت ومعالجته بدقة بحيث يكون صوت البث غامراً دون أن يكون مزعجاً. نريد سماع تسارع المحركات ولكن لا يزال بإمكاننا الاستمتاع بالسباق دون حجم صوت مرتفع للغاية.

Link to this sectionعبور خط النهاية#

على الرغم من أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يكون أداة مفيدة، إلا أنه لا يمكنه استبدال السائقين البشريين وطاقم الصيانة الذين يتمتعون بسنوات من الخبرة والموهبة. ومع ذلك، سيكون من المثير للاهتمام رؤية كيف سيؤثر الذكاء الاصطناعي على فورمولا 1 في المستقبل. التكنولوجيا الأكثر تقدماً تعني قرارات أكثر استنارة على المسار، مما يؤدي إلى معارك مذهلة من أجل علم النهاية ذاك!

تفضل بزيارة مستودع GitHub الخاص بنا لمعرفة المزيد عن الذكاء الاصطناعي. قم بزيارة صفحات الحلول الخاصة بنا لرؤية كيف يتم تطبيق الذكاء الاصطناعي في مجالات مثل التصنيع والزراعة.