El pit stop con IA en la Fórmula Uno

La Fórmula Uno (F1) es uno de los deportes de alta tecnología más importantes del mundo. Con coches que alcanzan velocidades ensordecedoras de 370 km/h y realizan paradas en boxes de dos segundos, exige la ingeniería más innovadora. La F1 trata tanto de los pilotos y los coches como de las estrategias creadas por los miembros del equipo de boxes que analizan la carrera.

Hay varias tecnologías en juego durante una carrera, y la IA se está convirtiendo en una de las herramientas más vitales a disposición del equipo de boxes. Echemos un vistazo más de cerca a dónde se está utilizando exactamente la IA en la F1.

Link to this sectionVisión artificial en el Gran Premio de Abu Dabi de 2023#

Cuando los pilotos de F1 van más allá del borde de la pista con las cuatro ruedas, se considera una violación de los límites de pista. La Fédération Internationale de l’Automobile (FIA) verifica estas infracciones y las sanciones se imponen en función de los resultados.

Hay que procesar cientos de infracciones en cada carrera. 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 que trabajan para comprobar las infracciones de los límites de pista, no fue suficiente.

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

Por lo tanto, en el Gran Premio de Abu Dabi de 2023, la FIA recurrió a la visión artificial. Utilizan 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 la interacción humana no es claramente necesaria. Permite a la FIA centrarse en los casos que realmente requieren su atención.

Link to this sectionAumentar el compromiso de los aficionados con los conocimientos de la IA#

El setenta y un por ciento de los profesionales del deporte creen que el compromiso de los aficionados es vital para lograr sus objetivos. Cuando las personas sienten una conexión emocional con los deportes, siguen volviendo, y esto ayuda a la industria a generar ingresos.

Un fin de semana de carreras implica algo más que animar a tu equipo favorito. Amazon Web Services (AWS) se ha asociado con la F1 para proporcionar conocimientos profundos sobre decisiones de fracciones de segundo y mostrar rendimientos con estadísticas detalladas. Pueden hacerlo 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 puntos de datos recopilados de más de 300 sensores de cada coche de F1. ¡Estamos hablando de más de 1,1 millones de puntos de datos por segundo!

Es natural que el director ejecutivo de Oracle Red Bull Racing, Christian Horner, crea que: “Los datos son el alma del equipo. Cada elemento del rendimiento (cómo corremos una carrera, cómo desarrollamos un coche, cómo seleccionamos y analizamos a los pilotos) está impulsado por los datos”. Echemos un vistazo a algunas de las estadísticas que estos sistemas pueden producir:

• Predicción de batalla: La predicción de batalla calculará cuántas vueltas faltan para que el coche perseguidor esté a una “distancia de ataque” del coche que tiene delante. Las predicciones se realizan utilizando datos del historial de la pista y el ritmo proyectado del piloto.
• Batalla de estrategia en boxes: Proporciona a los aficionados información adicional sobre cómo 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 ver su impacto en el resultado.
• Dominio de pista: Proporciona a los aficionados y comentaristas una visión de 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 específico y comparar su rendimiento con el de otros coches. Las comparaciones se basan en el rendimiento en curvas (qué tan bien mantiene un coche la velocidad, la estabilidad y el control mientras gira o navega por curvas), el rendimiento en línea recta (las capacidades de aceleración y velocidad máxima del coche en trayectorias rectas) y el manejo 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 una visualización del dominio de pista que los aficionados pueden ver.

Link to this sectionSim racing habilitado por IA#

Las carreras de simulación, o sim racing, son una experiencia de carreras de F1 virtual. A menudo se utilizan para ayudar a entrenar a los pilotos a familiarizarse más con la pista de carreras y mejorar sus habilidades de conducción sin arriesgarse a sufrir lesiones o dañar los coches. Al incorporar la IA al sim racing, los equipos pueden simular condiciones de carrera dinámicas, el rendimiento del coche con varias configuraciones e incluso el comportamiento de los competidores en la pista.

Los motores físicos pueden modelar con precisión el comportamiento del vehículo. Tienen en cuenta factores como la aerodinámica, el agarre de los neumáticos y los ajustes de la suspensión. Mientras tanto, los datos de las carreras del mundo real y de las simulaciones se analizan constantemente para perfeccionar las estrategias y mejorar el rendimiento. Las configuraciones de sim racing pueden variar desde configuraciones básicas con un volante y pedales hasta simuladores a gran escala que incluyen plataformas de movimiento, auriculares de realidad virtual y réplicas detalladas de las cabinas de los coches de F1.

Fig 3. Max Verstappen, piloto de Fórmula Uno, haciendo sim racing. (fuente: shop.gperformance.eu)

Link to this sectionEquipos de F1 e innovadores de la IA: una combinación hecha en la pista#

Algunos de los mejores equipos de F1 utilizan activamente la IA e incluso tienen empresas de IA contratadas como sus patrocinadores oficiales. Exploremos rápidamente algunas de estas asociaciones y el valor que aportan.

Link to this sectionMercedes y G42#

G42 es una empresa líder en IA y computación en la nube con sede en los Emiratos Árabes Unidos. Son 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 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 las configuraciones de los coches para pistas específicas, mejorando 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.

Link to this sectionRed Bull y Oracle#

El equipo Red Bull Racing utiliza la IA para optimizar el consumo de combustible, ayudándoles a optimizar el uso del combustible y, por lo tanto, a ir más rápido durante más tiempo, lo que puede ser un factor crítico para ganar carreras. Este equipo de Fórmula Uno ganó el Campeonato de Pilotos y el Campeonato de Constructores de 2023 en una temporada que batió récords. El equipo confía en Oracle Cloud para potenciar la estrategia de carrera, el desarrollo de motores, el sim racing, el compromiso de los aficionados y mucho más.

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

Link to this sectionFerrari y AWS#

Amazon Web Services (AWS) es uno de los patrocinadores oficiales del equipo Scuderia Ferrari F1. El equipo Scuderia Ferrari creó un sensor de velocidad de suelo virtual utilizando (IA) y aprendizaje automático a través de Amazon SageMaker. Pudieron ofrecer datos más rápidos y fiables a sus ingenieros. El equipo pudo reducir el peso del vehículo, lo cual es un factor crítico en un deporte donde incluso un gramo importa. También utilizaron AWS para desarrollar modelos de ML basados en la teoría de juegos para analizar las variables en la estrategia de carrera.

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

Link to this section¿Qué estamos viendo esta temporada?#

La temporada 2024 comenzó en marzo con el Gran Premio de Baréin. Solo hemos pasado por cuatro carreras hasta ahora, pero ha sido un comienzo de temporada emocionante. Desde el principio, estamos viendo nuevas innovaciones de IA que hacen su debut esta temporada.

Empecemos con el esfuerzo por acercar a los aficionados a la acción. Ha llevado a la introducción de nuevos ángulos de cámara. El equipo de retransmisión de la F1 está trabajando estrechamente con Aston Martin para desarrollar una cámara en la luz trasera. La idea detrás de esto es darnos una vista directamente desde la parte trasera del coche, capturando la intensidad de la carrera de una manera que no hemos visto antes. La IA ayuda a garantizar que estas imágenes sean nítidas y claras, ajustando el enfoque y la exposición en tiempo real para hacer frente a los desafíos de la velocidad y las condiciones de iluminación cambiantes.

Respecto a la retransmisión, también hay un nuevo sistema de repetición renovado que funciona con IA. Este sistema de IA puede clasificar instantáneamente el metraje para resaltar los momentos clave, asegurándose de que los aficionados no se pierdan nada de la acción. Incluso tiene la capacidad de crear repeticiones en cámara lenta a partir de metraje normal, añadiendo una nueva capa de profundidad a la experiencia de visualización.

También hay mucho interés sobre el uso potencial de drones para capturar imágenes en vivo, inspirado en una toma viral de Primera Persona (FPV) de Max Verstappen en una vuelta de prueba. Todavía hay obstáculos relacionados con la seguridad que superar. Pero la posibilidad de incluir tomas de drones en el futuro es 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 la emoción, la parte de audio de la retransmisión también está configurada para recibir una actualización. El objetivo de esta actualización es hacer que los espectadores sientan que están allí mismo en la pista, con el rugido de los motores rodeándolos. Se están utilizando algoritmos de IA para ajustar la captura y el procesamiento de audio de modo que el sonido de la retransmisión sea inmersivo sin ser ruidoso. Queremos escuchar a los motores acelerar pero seguir siendo capaces de disfrutar de la carrera sin demasiado volumen.

Link to this sectionCruzando la línea de meta#

Aunque la IA puede ser una herramienta útil, no puede reemplazar a los pilotos humanos y al equipo de boxes con años de experiencia y talento. Dicho esto, será interesante ver cómo la IA afectará a la Fórmula Uno en el futuro. ¡Más tecnología avanzada significa decisiones más informadas en la pista, lo que lleva a batallas increíbles por esa bandera a cuadros!

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