L’arrêt au stand assisté par l’IA en Formule 1

La Formule 1 (F1) est l’un des sports les plus technologiques au monde. Avec des voitures qui atteignent des vitesses assourdissantes de 230 mph et des arrêts aux stands de deux secondes, elle exige une ingénierie des plus innovantes. En F1, les stratégies élaborées par les membres de l’équipe des stands qui analysent la course comptent autant que les pilotes et les voitures.

De nombreuses technologies sont à l’œuvre pendant une course, et l’IA devient l’un des outils les plus essentiels à la disposition de l’équipe des stands. Voyons de plus près où l’IA est utilisée en F1.

La vision par ordinateur au Grand Prix d’Abou Dhabi 2023#

Lorsque les pilotes de F1 dépassent les limites de la piste avec les quatre roues de leur voiture, il s’agit d’une infraction aux limites de piste. La Fédération Internationale de l’Automobile (FIA) vérifie ces infractions et des pénalités sont attribuées en fonction des résultats.

Des centaines d’infractions doivent être traitées à chaque course. Lors du Grand Prix d’Autriche 2023, seulement quatre personnes ont traité environ 1 200 dépassements potentiels des limites de piste. Lors des courses suivantes, malgré l’augmentation du nombre de personnes chargées de vérifier ces infractions, les ressources sont restées insuffisantes.

Fig. 1. La ligne blanche de l’image ci-dessus marque le bord de la piste.

Lors du Grand Prix d’Abou Dhabi 2023, la FIA s’est donc tournée vers la vision par ordinateur. Elle utilise l’analyse de formes pour repérer la limite de la piste et calculer le nombre de pixels qui dépassent cette ligne. Cette couche du système servira à écarter les cas qui ne nécessitent clairement aucune intervention humaine, afin que la FIA puisse se concentrer sur ceux qui requièrent réellement son attention.

Renforcer l’engagement des fans grâce aux informations fournies par l’IA#

Soixante et onze pour cent des professionnels du sport estiment que l’engagement des fans est essentiel à la réalisation de leurs objectifs. Lorsque les gens ressentent un lien émotionnel avec le sport, ils y reviennent, ce qui contribue à générer des revenus pour le secteur.

Un week-end de course ne se résume pas à encourager ton équipe préférée. Amazon Web Services (AWS) s’est associé à la F1 pour fournir des analyses approfondies des décisions prises en une fraction de seconde et mettre en valeur les performances à l’aide de statistiques détaillées. Pour cela, ils analysent environ 70 ans de données de course stockées sur Amazon S3. En plus des données historiques, des modèles d’apprentissage automatique peuvent analyser les données recueillies par plus de 300 capteurs installés sur chaque voiture de F1, soit plus de 1,1 million de points de données par seconde.

Il est donc naturel que le PDG d’Oracle Red Bull Racing, Christian Horner, affirme : « Les données sont au cœur de l’équipe. Chaque aspect de la performance — notre façon de gérer une course, de développer une voiture, de sélectionner et d’analyser les pilotes — repose entièrement sur les données. » Voyons quelques-unes des statistiques que ces systèmes peuvent produire :

• Prévision des duels : cette prévision estime le nombre de tours avant que la voiture poursuivante ne se trouve à portée d’attaque de celle qui la précède. Elle s’appuie sur les données historiques du circuit et sur le rythme prévisionnel des pilotes.
• Duel stratégique aux stands : cette fonctionnalité fournit aux fans des informations supplémentaires pour évaluer en temps réel la réussite de la stratégie de chaque pilote et ses résultats. Les fans peuvent également suivre les ajustements subtils apportés par les pilotes à leur stratégie et en observer les effets sur l’issue de la course.
• Domination sur le circuit : cette fonctionnalité montre aux fans et aux commentateurs où et comment un pilote domine ses rivaux sur le circuit.
• Scores de performance des voitures : ces informations permettent aux fans d’isoler une voiture donnée et de comparer ses performances à celles des autres. Les comparaisons portent sur les performances en virage (la capacité d’une voiture à conserver sa vitesse, sa stabilité et son contrôle dans les virages), les performances en ligne droite (l’accélération et la vitesse de pointe de la voiture sur les lignes droites) et la tenue de route (la facilité et la réactivité du pilotage, notamment en matière de direction, de freinage et de manœuvres).

Fig. 2. Exemple de visualisation de la domination sur le circuit que les fans peuvent consulter.

La simulation de course propulsée par l’IA#

La course automobile simulée, ou sim racing, est une expérience virtuelle de course de F1. Elle sert souvent à aider les pilotes à se familiariser avec le circuit et à améliorer leurs compétences sans risquer de se blesser ou d’endommager les voitures. En intégrant l’IA au sim racing, les équipes peuvent simuler des conditions de course dynamiques, les performances des voitures avec différents réglages et même le comportement des concurrents sur le circuit.

Les moteurs physiques peuvent modéliser avec précision le comportement des véhicules. Ils prennent en compte des facteurs comme l’aérodynamisme, l’adhérence des pneus et les réglages de la suspension. Parallèlement, les données des courses réelles et des simulations sont analysées en continu pour affiner les stratégies et améliorer les performances. Les configurations de sim racing vont des installations de base avec volant et pédales aux simulateurs grandeur nature intégrant des plateformes de mouvement, des casques VR et des répliques détaillées des cockpits de F1.

Fig. 3. Max Verstappen, pilote de Formule 1, en simulation de course. (Source : shop.gperformance.eu)

Écuries de F1 et innovateurs en IA : une alliance gagnante sur le circuit#

Certaines des meilleures écuries de F1 utilisent activement l’IA et ont même signé des contrats avec des entreprises d’IA comme sponsors officiels. Découvrons rapidement quelques-uns de ces partenariats et les avantages qu’ils apportent.

Mercedes et G42#

G42 est une entreprise de premier plan dans les domaines de l’IA et du cloud computing, basée aux Émirats arabes unis. Elle est le sponsor officiel de l’écurie Mercedes-AMG PETRONAS F1. G42 fournit à l’écurie des capacités avancées d’analyse de données et d’apprentissage automatique. Avec l’aide de G42, l’écurie peut traiter de vastes quantités de données en temps réel et en extraire des informations utiles pour prendre des décisions fondées sur les données. Par exemple, les algorithmes d’IA de G42 peuvent analyser les données de télémétrie afin d’optimiser les réglages de la voiture en fonction de chaque circuit et d’améliorer ses performances en affinant l’aérodynamisme, la pression des pneus et la charge de carburant.

Fig. 4. G42 est un partenaire officiel de Mercedes-AMG F1.

Red Bull et Oracle#

L’écurie Red Bull Racing utilise l’IA pour optimiser la consommation de carburant et permettre à ses voitures de rouler plus vite plus longtemps, ce qui peut être déterminant pour remporter des courses. Cette écurie de Formule 1 a remporté le championnat des pilotes et le championnat des constructeurs en 2023, au terme d’une saison record. Elle s’appuie sur Oracle Cloud pour élaborer sa stratégie de course, développer ses moteurs, effectuer des simulations de course, mobiliser ses fans et bien plus encore.

Fig. 5. L’écurie Red Bull Racing est sponsorisée par Oracle.

Ferrari et AWS#

Amazon Web Services (AWS) est l’un des sponsors officiels de la Scuderia Ferrari F1 Team. L’écurie Scuderia Ferrari a créé un capteur virtuel de vitesse au sol à l’aide de l’IA et de l’apprentissage automatique sur Amazon SageMaker, fournissant ainsi à ses ingénieurs des données plus rapides et plus fiables. L’équipe a pu réduire le poids du véhicule, un facteur essentiel dans un sport où chaque gramme compte. Elle a également utilisé AWS pour développer des modèles d’apprentissage automatique fondés sur la théorie des jeux afin d’analyser les variables de la stratégie de course.

Fig. 6. L’écurie Scuderia Ferrari F1 est soutenue par AWS (thelastcorner.it).

Que se passe-t-il cette saison ?#

La saison 2024 a débuté en mars avec le Grand Prix de Bahreïn. Nous n’avons disputé que quatre courses jusqu’ici, mais la saison a commencé sur les chapeaux de roue. Dès le début, nous avons vu de nouvelles innovations en IA faire leurs débuts cette saison.

Commençons par les efforts visant à rapprocher les fans de l’action. Ils ont conduit à l’introduction de nouveaux angles de caméra. L’équipe de diffusion de la F1 travaille en étroite collaboration avec Aston Martin pour développer une caméra pour feu arrière. L’idée est de nous offrir une vue depuis l’arrière de la voiture et de capturer l’intensité de la course comme jamais auparavant. L’IA aide à garantir la netteté et la clarté des images, en ajustant la mise au point et l’exposition en temps réel pour faire face aux défis liés à la vitesse et aux variations de luminosité.

Côté diffusion, un nouveau système de rediffusion remanié, propulsé par l’IA, a également été mis en place. Ce système d’IA peut trier instantanément les séquences vidéo pour mettre en évidence les moments clés et ainsi permettre aux fans de ne rien manquer de l’action. Il peut même créer des ralentis à partir de séquences ordinaires, ajoutant une nouvelle dimension à l’expérience de visionnage.

L’utilisation potentielle de drones pour filmer des images en direct suscite également beaucoup d’enthousiasme, à la suite d’une séquence virale en vue subjective (FPV) de Max Verstappen lors d’un tour d’essai. Des obstacles liés à la sécurité restent à surmonter. Mais la possibilité d’inclure des prises de vue par drone à l’avenir est enthousiasmante. Il s’agit de trouver de nouvelles façons de faire vivre aux téléspectateurs chez eux les sensations fortes de la course.

Fig. 7. Le plan le plus rapide de la F1.

En parlant de sensations fortes, la partie audio de la diffusion devrait également être améliorée. Cette mise à niveau vise à donner aux téléspectateurs l’impression d’être sur le circuit, entourés par le rugissement des moteurs. Des algorithmes d’IA sont utilisés pour affiner la capture et le traitement audio afin que le son de la diffusion soit immersif sans être bruyant. Nous voulons entendre les moteurs accélérer tout en pouvant profiter de la course sans un volume excessif.

Franchir la ligne d’arrivée#

Même si l’IA peut être un outil utile, elle ne peut remplacer les pilotes et les équipes des stands, forts de leurs années d’expérience et de leur talent. Cela dit, il sera intéressant de voir comment l’IA influencera la Formule 1 à l’avenir. Une technologie plus avancée permet de prendre des décisions plus éclairées sur le circuit et donne lieu à des duels spectaculaires pour le drapeau à damier !

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