La parada en boxes con IA en 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 paradas en boxes de dos segundos, exige la ingeniería más innovadora. La F1 depende tanto de los pilotos y los coches como de las estrategias que crean los miembros del equipo de boxes mientras 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 con más detalle dónde se utiliza la IA en la F1.

La visión artificial en el Gran Premio de Abu Dabi de 2023#

Cuando los pilotos de F1 se salen de los límites 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 imponen 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, aunque se aumentó el número de personas encargadas de comprobar estas infracciones, no fue suficiente.

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

Así que, en el Gran Premio de Abu Dabi de 2023, la FIA recurrió a la visión artificial. Está utilizando el análisis de formas para identificar el borde de la pista y calcular cuántos píxeles sobrepasan esa línea. Esta capa del sistema se utilizará para descartar los casos en los que claramente no se necesita intervención humana. Así, la FIA puede centrarse en los casos que realmente requieren su atención.

Cómo aumentar la participación de los aficionados con información basada en IA#

El 71 % de los profesionales del deporte cree que la participación de los aficionados es fundamental para alcanzar sus objetivos. Cuando las personas sienten una conexión emocional con el deporte, vuelven a él, lo que ayuda al sector a generar ingresos.

Un fin de semana de carreras es mucho más que animar a tu equipo favorito. Amazon Web Services (AWS) se ha asociado con F1 para ofrecer información detallada sobre decisiones tomadas en fracciones de segundo y mostrar el rendimiento mediante estadísticas exhaustivas. Lo consiguen analizando 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 los más de 300 sensores de cada coche de F1, que generan más de 1,1 millones de puntos de datos por segundo.

Por eso no sorprende que el director ejecutivo de Oracle Red Bull Racing, Christian Horner, crea que «los datos son la sangre que corre por las venas del equipo. Cada aspecto del rendimiento —cómo disputamos una carrera, cómo desarrollamos un coche, cómo seleccionamos y analizamos a los pilotos— depende de los datos». Veamos algunas de las estadísticas que estos sistemas pueden generar:

• Previsión de duelos: La previsión de duelos predice cuántas vueltas faltan para que el coche perseguidor esté a una «distancia de ataque» del coche que tiene delante. Las predicciones se calculan utilizando datos del historial del circuito y del ritmo previsto del piloto.
• Duelo de estrategias de parada en boxes: Ofrece a los aficionados información adicional para evaluar en tiempo real el éxito de la estrategia de cada piloto y sus resultados. También pueden seguir los sutiles cambios de estrategia de los pilotos y observar su impacto en el resultado.
• Dominio en pista: 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 seleccionar un coche concreto y comparar su rendimiento con el de otros. Las comparaciones se basan en el rendimiento en curvas (la capacidad del coche para mantener la velocidad, la estabilidad y el control al girar o recorrer curvas), el rendimiento en recta (la aceleración y la velocidad máxima del coche en tramos rectos) y la conducción del coche (la facilidad y la capacidad de respuesta al controlarlo, incluidos el giro, la frenada y las maniobras).

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

Simulación de carreras con IA#

Las carreras de simulación, o sim racing, ofrecen una experiencia virtual de carreras de F1. A menudo se utilizan para que los pilotos se familiaricen con el circuito y mejoren sus habilidades al volante sin arriesgarse a sufrir lesiones ni dañar los coches. Al incorporar IA al sim racing, los equipos pueden simular condiciones dinámicas de carrera, el rendimiento de los coches con distintas configuraciones e incluso el comportamiento de los competidores en la pista.

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, se analizan continuamente los datos de carreras reales y simuladas para perfeccionar las estrategias y mejorar el rendimiento. Las configuraciones de sim racing pueden ir desde equipos básicos con volante y pedales hasta simuladores a escala real con plataformas de movimiento, cascos de VR y réplicas detalladas de los habitáculos de los coches de F1.

Fig. 3. Max Verstappen, piloto de Fórmula 1, participa en una carrera de simulación (fuente: shop.gperformance.eu).

Equipos de F1 e innovadores en IA: una combinación perfecta en la pista#

Algunos de los principales equipos de F1 utilizan activamente la IA e incluso cuentan con empresas de IA como patrocinadores oficiales. Veamos rápidamente 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. Gracias al apoyo de G42, el equipo puede procesar grandes 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 la configuración del coche en circuitos concretos y mejorar el rendimiento mediante el ajuste preciso de la aerodinámica, la presión de los neumáticos y la carga de combustible.

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

Red Bull y Oracle#

El equipo Red Bull Racing usa IA para optimizar el consumo de combustible y ayudar a que sus coches vayan más rápido durante más tiempo, algo que puede ser decisivo para ganar carreras. Este equipo de Fórmula 1 ganó los campeonatos de pilotos y de constructores de 2023 en una temporada de récord. El equipo confía en Oracle Cloud para gestionar la estrategia de carrera, el desarrollo de motores, las carreras de simulación, la interacción con los aficionados y mucho más.

Fig. 5. Oracle patrocina al equipo Red Bull Racing.

Ferrari y AWS#

Amazon Web Services (AWS) es uno de los patrocinadores oficiales de la Scuderia Ferrari F1 Team. El equipo Scuderia Ferrari creó un sensor virtual de velocidad sobre el terreno con IA y aprendizaje automático en Amazon SageMaker, que proporciona a sus ingenieros datos más rápidos y fiables. El equipo consiguió reducir el peso del vehículo, un factor fundamental 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. La escudería Scuderia Ferrari de F1 cuenta con el apoyo de AWS (thelastcorner.it).

¿Qué estamos viendo esta temporada?#

La temporada 2024 comenzó en marzo con el Gran Premio de Baréin. Solo llevamos cuatro carreras, pero el inicio de la temporada ha sido apasionante. Desde el principio, estamos viendo cómo debutan nuevas innovaciones de IA esta temporada.

Empecemos por el esfuerzo para acercar a los aficionados a la acción. Esto ha llevado a introducir nuevos ángulos de cámara. El equipo de retransmisión de F1 trabaja en estrecha colaboración con Aston Martin para desarrollar una cámara en la luz trasera. La idea es ofrecernos una vista desde la parte trasera del coche y captar 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 retos de la velocidad y los cambios de iluminación.

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

También hay mucho interés por el posible uso de drones para captar imágenes en directo, inspirado por una toma viral en primera persona (FPV) de Max Verstappen durante una vuelta de prueba. Aún hay que superar obstáculos relacionados con la seguridad. Sin embargo, la posibilidad de incluir tomas con drones en el futuro resulta emocionante. Se trata de encontrar nuevas formas de acercar la emoción de la carrera a quienes la ven desde casa.

Fig. 7. La toma más rápida de la F1.

Hablando de emoción, también está previsto mejorar el audio de la retransmisión. El objetivo de esta mejora es hacer que quienes la ven sientan que están allí mismo, en el circuito, rodeados por el rugido de los motores. 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 envolvente sin resultar ruidoso. Queremos oír cómo aceleran los motores y, al mismo tiempo, disfrutar de la carrera sin que el volumen sea excesivo.

Cruzar la línea de meta#

Aunque la IA puede ser una herramienta útil, no puede sustituir a los pilotos y al equipo de boxes humanos, 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 permite tomar decisiones más informadas en la pista y da lugar a batallas increíbles por la bandera a cuadros.

Consulta nuestro repositorio de GitHub para aprender más sobre IA. Visita nuestras páginas de soluciones para ver cómo se aplica la IA en ámbitos como el deporte, la fabricación y la agricultura, o lee sobre las aplicaciones de la visión artificial en el deporte.