Der AI-Boxenstopp in der Formel 1

Die Formel 1 (F1) ist eine der technisch anspruchsvollsten Sportarten der Welt. Mit Autos, die atemberaubende Geschwindigkeiten von 230 mph erreichen, und Boxenstopps, die zwei Sekunden dauern, erfordert sie die innovativste Technik. In der Formel 1 geht es nicht nur um die Fahrer und Autos, sondern auch um die Strategien der Boxencrews, die das Rennen analysieren.

Während eines Rennens kommen verschiedene Technologien zum Einsatz, und KI wird zu einem der wichtigsten Werkzeuge, die der Boxencrew zur Verfügung stehen. Werfen wir einen genaueren Blick darauf, wo genau KI in der Formel 1 eingesetzt wird.

Computer Vision beim Großen Preis von Abu Dhabi 2023 

Wenn ein Formel-1-Fahrer mit allen vier Rädern über den Rand der Strecke hinausfährt, gilt dies als Verstoß gegen die Streckenbegrenzung. Die Fédération Internationale de l'Automobile (FIA) prüft diese Verstöße, und je nach Ergebnis werden Strafen verhängt. 

Bei jedem Rennen müssen Hunderte von Verstößen bearbeitet werden. Während des Großen Preises von Österreich 2023 bearbeiteten nur vier Personen rund 1.200 potenzielle Verstöße gegen die Streckenbegrenzung. Bei den folgenden Rennen wurde zwar die Zahl der Mitarbeiter, die Verstöße gegen die Streckenbegrenzung kontrollieren, erhöht, doch das reichte nicht aus.

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Beim Großen Preis von Abu Dhabi 2023 setzt die FIA daher auf Computer Vision. Mithilfe der Formanalyse wird der Streckenrand identifiziert und die Anzahl der Pixel berechnet, die über diese Linie hinausgehen. Diese Systemebene dient dazu, Fälle zu eliminieren, in denen ein menschliches Eingreifen eindeutig nicht erforderlich ist. So kann sich die FIA auf die Fälle konzentrieren, die tatsächlich ihre Aufmerksamkeit erfordern.

Steigerung des Fan-Engagements durch KI-Einsichten

Einundsiebzig Prozent der Sportprofis glauben, dass die Einbindung der Fans für das Erreichen ihrer Ziele entscheidend ist. Wenn die Menschen eine emotionale Bindung zum Sport spüren, kommen sie immer wieder, und das hilft der Branche, Einnahmen zu erzielen.

Zu einem Rennwochenende gehört mehr als nur das Anfeuern des Lieblingsteams. Amazon Web Services (AWS) hat sich mit der Formel 1 zusammengetan, um tiefe Einblicke in sekundenschnelle Entscheidungen zu geben und Leistungen mit detaillierten Statistiken zu präsentieren. Dies wird durch die Analyse von rund 70 Jahren Renndaten möglich, die auf Amazon S3 gespeichert sind. Neben den historischen Daten können Modelle für maschinelles Lernen die Datenpunkte analysieren, die von über 300 Sensoren in jedem F1-Auto gesammelt wurden. Wir sprechen hier von mehr als 1,1 Millionen Datenpunkten pro Sekunde! 

Es ist nur natürlich, dass der CEO von Oracle Red Bull Racing, Christian Horner, glaubt: "Daten sind das Lebenselixier des Teams. Jedes Element der Leistung - wie wir ein Rennen fahren, wie wir ein Auto entwickeln, wie wir Fahrer auswählen und analysieren - all das wird von Daten gesteuert." Werfen wir einen Blick auf einige der Statistiken, die diese Systeme ausgeben können:

• Kampfvorhersage: Die Kampfvorhersage sagt voraus, wie viele Runden es dauert, bis das Verfolgerauto in Schlagdistanz zum Auto vor ihm ist. Die Vorhersagen werden anhand von Daten aus dem Streckenverlauf und der voraussichtlichen Geschwindigkeit der Fahrer erstellt.
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• Boxenstrategie-Schlacht: Es bietet den Fans zusätzliche Einblicke in die Bewertung der erfolgreichen Strategie der einzelnen Fahrer und deren Ergebnisse in Echtzeit. Fans können auch die subtilen Strategieänderungen der Fahrer verfolgen und ihre Auswirkungen auf das Ergebnis sehen.
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• Strecken-Dominanz: Es gibt den Fans und Kommentatoren einen Einblick, wo und wie ein Fahrer seine Rivalen auf der Strecke dominiert.
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• Auto-Leistungswerte: Dieser Einblick ermöglicht es den Fans, ein bestimmtes Auto zu isolieren und seine Leistung mit anderen Autos zu vergleichen. Die Vergleiche basieren auf dem Kurvenverhalten (wie gut ein Auto die Geschwindigkeit, Stabilität und Kontrolle beim Abbiegen oder Durchfahren von Kurven beibehält), dem Geradeauslauf (Beschleunigung und Höchstgeschwindigkeit des Autos auf geraden Strecken) und dem Fahrverhalten (die allgemeine Leichtigkeit und Reaktionsfähigkeit bei der Steuerung des Fahrzeugs, einschließlich Lenkung, Bremsen und Manövrieren).

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KI-gestützte Rennsimulation

Bei Simulationsrennen handelt es sich um ein virtuelles F1-Rennerlebnis. Es wird häufig eingesetzt, um die Fahrer mit der Rennstrecke vertraut zu machen und ihre Rennfähigkeiten zu verbessern, ohne Verletzungen oder Schäden an den Fahrzeugen zu riskieren. Durch die Einbindung von KI in die Rennsimulation können die Teams dynamische Rennbedingungen, die Leistung der Fahrzeuge bei verschiedenen Einstellungen und sogar das Verhalten der Konkurrenten auf der Strecke simulieren. 

Physik-Engines können das Fahrzeugverhalten genau modellieren. Dabei werden Faktoren wie Aerodynamik, Reifenhaftung und Aufhängungseinstellungen berücksichtigt. Gleichzeitig werden die Daten aus realen Rennen und Simulationen ständig analysiert, um Strategien zu verfeinern und die Leistung zu verbessern. Rennsimulationen können von einfachen Einrichtungen mit einem Lenkrad und Pedalen bis hin zu kompletten Simulatoren mit Bewegungsplattformen, VR-Headsets und detaillierten Nachbildungen von F1-Cockpits reichen.

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F1-Teams und KI-Innovatoren: Eine Verbindung, die auf der Rennstrecke geschaffen wurde

Einige der führenden F1-Teams nutzen aktiv KI und haben sogar KI-Unternehmen als offizielle Sponsoren gewonnen. Schauen wir uns kurz einige dieser Partnerschaften und ihren Nutzen an. 

Mercedes & G42

G42 ist ein führendes KI- und Cloud-Computing-Unternehmen mit Sitz in den Vereinigten Arabischen Emiraten. Es ist der offizielle Sponsor des Mercedes-AMG PETRONAS F1 Teams. G42 stattet das Team mit fortschrittlichen Datenanalyse- und Machine-Learning-Funktionen aus. Mit der Unterstützung von G42 kann das Team riesige Datenmengen in Echtzeit verarbeiten und wertvolle Erkenntnisse gewinnen, um datengestützte Entscheidungen zu treffen. So können die KI-Algorithmen von G42 beispielsweise Telemetriedaten analysieren, um die Fahrzeugabstimmung für bestimmte Strecken zu optimieren und die Leistung durch Feinabstimmung von Aerodynamik, Reifendruck und Kraftstoffverbrauch zu steigern.

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Red Bull und Oracle

Das Red Bull Racing Team setzt KI ein, um den Kraftstoffverbrauch zu optimieren, was ihnen hilft, den Kraftstoffverbrauch zu optimieren und dadurch länger schneller zu fahren, was ein entscheidender Faktor für den Gewinn von Rennen sein kann. Dieses Formel-1-Team gewann 2023 die Fahrer- und Konstrukteursmeisterschaft in einer Rekordsaison. Das Team verlässt sich auf die Oracle Cloud, um die Rennstrategie, die Motorenentwicklung, die Rennsimulation, das Engagement der Fans und vieles mehr zu unterstützen.

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Ferrari & AWS

Amazon Web Services (AWS) ist einer der offiziellen Sponsoren für das Scuderia Ferrari F1 Team. Das Team der Scuderia Ferrari hat mit Amazon SageMaker einen virtuellen Bodengeschwindigkeitssensor mithilfe von (KI) und maschinellem Lernen erstellt. Es war in der Lage, seinen Ingenieuren schnellere und verlässlichere Daten zu liefern. Das Team war in der Lage, das Gewicht des Fahrzeugs zu reduzieren, was in einem Sport, in dem jedes Gramm zählt, ein entscheidender Faktor ist. Das Team nutzte AWS auch zur Entwicklung von ML-Modellen, die auf der Spieltheorie basieren, um die Variablen der Rennstrategie zu analysieren.

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Was sehen wir in dieser Saison?

Die Saison 2024 begann im März mit dem Großen Preis von Bahrain. Wir haben bisher erst vier Rennen hinter uns, aber es war ein spannender Saisonstart. Gleich zu Beginn sehen wir neue KI-Innovationen, die in dieser Saison ihr Debüt geben.

Beginnen wir mit dem Bestreben, die Fans näher an das Geschehen heranzuführen. Dies hat zur Einführung neuer Kameraperspektiven geführt. Das F1-Übertragungsteam arbeitet eng mit Aston Martin zusammen, um eine Rücklichtkamera zu entwickeln. Die Idee dahinter ist, uns einen Blick direkt von hinten auf das Auto zu ermöglichen und so die Intensität des Rennens auf eine Weise einzufangen, die wir bisher noch nicht gesehen haben. Die künstliche Intelligenz sorgt dafür, dass diese Bilder scharf und klar sind. Sie passt Fokus und Belichtung in Echtzeit an, um den Herausforderungen von Geschwindigkeit und wechselnden Lichtverhältnissen gerecht zu werden.

Was die Übertragung betrifft, so gibt es auch ein neues, überarbeitetes Wiedergabesystem, das von einer KI unterstützt wird. Dieses KI-System ist in der Lage, das Material sofort zu sortieren, um die wichtigsten Momente hervorzuheben und sicherzustellen, dass die Fans nichts von der Action verpassen. Es ist sogar in der Lage, Zeitlupenwiederholungen aus regulärem Material zu erstellen, was dem Seherlebnis eine neue Dimension verleiht.

Auch der mögliche Einsatz von Drohnen für Live-Aufnahmen ist in aller Munde, inspiriert durch eine virale First-Person-View-Aufnahme (FPV) von Max Verstappen bei einer Testrunde. Es gibt noch Hürden in Bezug auf die Sicherheit zu überwinden. Aber die Möglichkeit, Drohnenaufnahmen in die Zukunft einzubeziehen, ist spannend. Es geht darum, neue Wege zu finden, um den Zuschauern zu Hause den Nervenkitzel des Rennens zu vermitteln.

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Apropos Nervenkitzel: Auch der Audioteil der Übertragung soll ein Upgrade erhalten. Das Ziel dieses Upgrades ist es, den Zuschauern das Gefühl zu geben, dass sie sich direkt auf der Strecke befinden und vom Aufheulen der Motoren umgeben sind. KI-Algorithmen werden eingesetzt, um die Audioaufnahme und -verarbeitung so zu optimieren, dass der Sound der Übertragung eindringlich ist, ohne zu verrauschen. Wir wollen hören, wie die Motoren beschleunigen, aber trotzdem das Rennen ohne zu viel Lautstärke genießen können.

Überqueren der Ziellinie

KI kann zwar ein nützliches Werkzeug sein, aber sie kann menschliche Fahrer und Boxencrews mit jahrelanger Erfahrung und Talent nicht ersetzen. Es wird also interessant sein zu sehen, wie die KI die Formel 1 in Zukunft beeinflussen wird. Eine fortschrittlichere Technologie bedeutet fundiertere Entscheidungen auf der Rennstrecke, was zu erstaunlichen Kämpfen um die karierte Flagge führen wird!

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