La parada en boxes con IA en la Fórmula 1

La Fórmula 1 (F1) es uno de los deportes más tecnológicos del mundo. Con coches que alcanzan velocidades ensordecedoras de 230 mph y realizan paradas en boxes de dos segundos, exige la ingeniería más innovadora. La F1 gira tanto en torno a los pilotos y los coches como a las estrategias creadas por los miembros del equipo de boxes que analizan la carrera.

Durante una carrera intervienen diversas tecnologías, y la IA se está convirtiendo en una de las herramientas más importantes a disposición del equipo de boxes. Veamos más de cerca dónde se utiliza exactamente la IA en la F1.

Visión por computador en el Gran Premio de Abu Dabi de 2023#

Cuando los pilotos de F1 sobrepasan el límite de la pista con las cuatro ruedas, se considera una infracción de los límites de pista. La Federación Internacional del Automóvil (FIA) verifica estas infracciones y las sanciones se aplican en función de los resultados.

En cada carrera hay que procesar cientos de infracciones. Durante el Gran Premio de Austria de 2023, solo cuatro personas procesaron alrededor de 1.200 posibles infracciones de los límites de pista. En las carreras siguientes, a pesar de aumentar el número de personas encargadas de comprobar estas infracciones, no fue suficiente.

Fig. 1 La línea blanca de la imagen anterior se considera el borde de la pista.

Por eso, en el Gran Premio de Abu Dabi de 2023, la FIA recurrió a la visión por computador. Está utilizando el análisis de formas para identificar el borde de la pista y calcular el número de píxeles que se extienden más allá de esa línea. Esta capa del sistema se utilizará para eliminar los casos en los que claramente no sea necesaria la intervención humana. Permite a la FIA centrarse en los casos que realmente requieren su atención.

Aumentar la participación de los aficionados con información de la IA#

El setenta y uno por ciento de los profesionales del deporte cree que la participación de los aficionados es esencial para alcanzar sus objetivos. Cuando las personas sienten una conexión emocional con el deporte, vuelven una y otra vez, lo que ayuda al sector a generar ingresos.

Un fin de semana de carreras implica mucho más que animar a tu equipo favorito. Servicios web de Amazon (AWS) se ha asociado con la F1 para ofrecer información detallada sobre decisiones tomadas en fracciones de segundo y mostrar el rendimiento mediante estadísticas pormenorizadas. Para ello, analizan unos 70 años de datos de carreras almacenados en Amazon S3. Además de los datos históricos, los modelos de aprendizaje automático pueden analizar los datos recopilados por más de 300 sensores de cada coche de F1. ¡Hablamos de más de 1,1 millones de datos por segundo!

Es natural que el director ejecutivo de Oracle Red Bull Racing, Christian Horner, crea que «los datos son la sangre vital del equipo. Cada aspecto del rendimiento —cómo disputamos una carrera, cómo desarrollamos un coche, cómo seleccionamos y analizamos a los pilotos— está impulsado por los datos». Veamos algunas de las estadísticas que estos sistemas pueden generar:

• Predicción de batallas: la predicción de batallas anticipa cuántas vueltas faltan para que el coche perseguidor esté al alcance del coche que tiene delante. Las predicciones se realizan utilizando datos del historial del circuito y del ritmo previsto del piloto.
• Batalla de estrategias de boxes: ofrece a los aficionados información adicional para evaluar el éxito de la estrategia de cada piloto y sus resultados en tiempo real. Los aficionados también pueden seguir los sutiles cambios de estrategia realizados por los pilotos y observar su impacto en el resultado.
• Dominio del circuito: ofrece a los aficionados y comentaristas información sobre dónde y cómo un piloto domina a sus rivales en el circuito.
• Puntuaciones de rendimiento del coche: esta información permite a los aficionados aislar un coche concreto y comparar su rendimiento con el de otros coches. Las comparaciones se basan en el rendimiento en las curvas (la capacidad de un coche para mantener la velocidad, la estabilidad y el control al girar o recorrer curvas), el rendimiento en línea recta (las capacidades de aceleración y velocidad máxima del coche en trayectos rectos) y el comportamiento del coche (la facilidad general y la capacidad de respuesta al controlar el vehículo, incluidos la dirección, el frenado y las maniobras).

Fig. 2 Un ejemplo de visualización del dominio del circuito que pueden consultar los aficionados.

Simracing habilitado por IA#

Las carreras de simulación, o simracing, son una experiencia virtual de carreras de F1. Se suelen utilizar para ayudar a los pilotos a familiarizarse con el circuito y mejorar sus habilidades de conducción sin riesgo de lesiones ni daños en los coches. Al incorporar IA al simracing, los equipos pueden simular condiciones de carrera dinámicas, el rendimiento del coche con distintas configuraciones e incluso el comportamiento de los competidores en el circuito.

Los motores de física pueden modelar con precisión el comportamiento de los vehículos. Tienen en cuenta factores como la aerodinámica, el agarre de los neumáticos y los ajustes de la suspensión. Mientras tanto, los datos tanto de carreras reales como de simulaciones se analizan continuamente para perfeccionar las estrategias y mejorar el rendimiento. Las configuraciones de simracing pueden ir desde configuraciones básicas con volante y pedales hasta simuladores a escala real que incluyen plataformas de movimiento, gafas de realidad virtual y réplicas detalladas de los habitáculos de los coches de F1.

Fig. 3. Max Verstappen, piloto de Fórmula 1, haciendo simracing. (fuente: shop.gperformance.eu)

Equipos de F1 e innovadores de IA: una combinación perfecta en el circuito#

Algunos de los principales equipos de F1 utilizan activamente la IA e incluso cuentan con empresas de IA como patrocinadores oficiales. Exploremos brevemente algunas de estas colaboraciones y el valor que aportan.

Mercedes y G42#

G42 es una empresa líder de IA y computación en la nube con sede en los Emiratos Árabes Unidos. Es el patrocinador oficial del equipo Mercedes-AMG PETRONAS F1. G42 equipa al equipo con capacidades avanzadas de análisis de datos y aprendizaje automático. Con el apoyo de G42, el equipo puede procesar enormes cantidades de datos en tiempo real y extraer información valiosa para tomar decisiones basadas en datos. Por ejemplo, los algoritmos de IA de G42 pueden analizar datos de telemetría para optimizar las configuraciones del coche para circuitos concretos, mejorando el rendimiento mediante el ajuste preciso de la aerodinámica, la presión de los neumáticos y la carga de combustible.

Fig. 4 G42 es un socio oficial de Mercedes-AMG F1.

Red Bull y Oracle#

El equipo Red Bull Racing utiliza la IA para optimizar el consumo de combustible, lo que les ayuda a utilizarlo de forma más eficiente y, por tanto, a ir más rápido durante más tiempo, un factor que puede ser decisivo para ganar carreras. Este equipo de Fórmula 1 ganó el Campeonato de Pilotos y el Campeonato de Constructores de 2023 en una temporada récord. El equipo depende de Oracle Cloud para impulsar la estrategia de carrera, el desarrollo de motores, las carreras de simulación, la participación de los aficionados y mucho más.

Fig. 5 El equipo Red Bull Racing está patrocinado por Oracle.

Ferrari y AWS#

Servicios web de Amazon (AWS) es uno de los patrocinadores oficiales del equipo Scuderia Ferrari F1. El equipo Scuderia Ferrari creó un sensor virtual de velocidad sobre el suelo utilizando IA y aprendizaje automático mediante Amazon SageMaker. Así pudo proporcionar a sus ingenieros datos más rápidos y fiables. El equipo logró reducir el peso del vehículo, un factor decisivo en un deporte en el que cada gramo cuenta. También utilizó AWS para desarrollar modelos de ML basados en la teoría de juegos con los que analizar las variables de la estrategia de carrera.

Fig. 6. El equipo Scuderia Ferrari F1 cuenta con el apoyo de AWS (thelastcorner.it).

¿Qué estamos viendo esta temporada?#

La temporada de 2024 comenzó en marzo con el Gran Premio de Baréin. Hasta ahora solo hemos pasado por cuatro carreras, pero el inicio de la temporada ha sido emocionante. Desde el principio estamos viendo nuevas innovaciones de IA que se estrenan esta temporada.

Empecemos por el esfuerzo para acercar a los aficionados a la acción. Esto ha dado lugar a la introducción de nuevos ángulos de cámara. El equipo de retransmisiones de F1 está trabajando estrechamente con Aston Martin para desarrollar una cámara en la luz trasera. La idea es ofrecernos una vista desde la parte trasera del coche, capturando la intensidad de la carrera de una forma que no habíamos visto antes. La IA ayuda a garantizar que estas imágenes sean nítidas y claras, ajustando el enfoque y la exposición en tiempo real para afrontar los desafíos de la velocidad y las condiciones de iluminación cambiantes.

En cuanto a las retransmisiones, también hay un nuevo sistema de repeticiones renovado que funciona con IA. Este sistema de IA puede revisar al instante las imágenes para destacar los momentos clave y asegurarse de que los aficionados no se pierdan nada de la acción. Incluso puede crear repeticiones a cámara lenta a partir de imágenes normales, añadiendo una nueva dimensión a la experiencia de visualización.

También se habla mucho del posible uso de drones para capturar imágenes en directo, inspirado por una toma viral en primera persona (FPV) de Max Verstappen durante una vuelta de prueba. Aún quedan obstáculos de seguridad por superar. Sin embargo, la posibilidad de incluir tomas de drones en el futuro resulta emocionante. Se trata de encontrar nuevas formas de llevar la emoción de la carrera a los espectadores en casa.

Fig. 7 La toma más rápida de F1.

Hablando de emoción, la parte de audio de la retransmisión también está preparada para recibir una mejora. El objetivo es que los espectadores sientan que están allí mismo, en el circuito, con el rugido de los motores a su alrededor. Se están utilizando algoritmos de IA para ajustar con precisión la captura y el procesamiento del audio, de modo que el sonido de la retransmisión sea inmersivo sin resultar ruidoso. Queremos oír cómo aceleran los motores, pero seguir disfrutando de la carrera sin un volumen excesivo.

Cruzando la línea de meta#

Aunque la IA puede ser una herramienta útil, no puede sustituir a los pilotos humanos ni a los equipos de boxes con años de experiencia y talento. Dicho esto, será interesante ver cómo influirá la IA en la Fórmula 1 en el futuro. Una tecnología más avanzada implica decisiones más informadas en el circuito, lo que dará lugar a batallas increíbles por esa bandera a cuadros.

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