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L'arrêt au stand de l'IA en Formule 1

Va au-delà de la piste de Formule 1 et vois comment l'IA peut optimiser les arrêts aux stands, redéfinir la conception des voitures et rendre les fans heureux en tant qu'ultime membre invisible de l'équipe des stands de ce sport.

La Formule 1 (F1) est l'un des sports les plus high-tech au monde. Avec des voitures qui atteignent des vitesses époustouflantes de 230 mph et qui font des arrêts aux stands en deux secondes, ce sport exige l'ingénierie la plus innovante. La F1 concerne autant les pilotes et les voitures que les stratégies créées par les membres de l'équipe de ravitaillement qui analysent la course.

Diverses technologies sont en jeu pendant une course, et l'IA est en train de devenir l'un des outils les plus vitaux à la disposition de l'équipe des stands. Voyons de plus près où l'IA est exactement utilisée en F1.

La vision par ordinateur au Grand Prix d'Abu Dhabi 2023 

Lorsque les pilotes de F1 dépassent le bord de la piste avec les quatre roues, on considère qu'il y a violation des limites de la piste. La Fédération Internationale de l'Automobile (FIA) vérifie ces violations et les pénalités sont distribuées en fonction des résultats. 

Des centaines de violations doivent être traitées à chaque course. Lors du Grand Prix d'Autriche 2023, seuls quatre humains ont traité environ 1 200 violations potentielles des limites de la piste. Lors des courses suivantes, malgré l'augmentation du nombre de personnes travaillant à la vérification des violations des limites de la piste, cela n'a pas suffi.

Fig 1. La ligne blanche dans l'image ci-dessus est considérée comme le bord de la piste.

Ainsi, lors du Grand Prix d'Abu Dhabi 2023, la FIA s'est tournée vers la vision par ordinateur. Ils utilisent l'analyse des formes pour identifier le bord de la piste et calculer le nombre de pixels qui dépassent cette ligne. Cette couche du système aura pour but d'éliminer les cas où l'interaction humaine n'est manifestement pas nécessaire. Elle permet à la FIA de se concentrer sur les cas qui requièrent réellement son attention.

Augmenter l'engagement des fans grâce aux connaissances de l'IA

Soixante et onze pour cent des professionnels du sport pensent que l'engagement des supporters est vital pour atteindre leurs objectifs. Lorsque les gens ressentent un lien émotionnel avec le sport, ils reviennent, et cela aide l'industrie à générer des revenus.

Un week-end de course implique bien plus que d'encourager ton équipe préférée. Amazon Web Services (AWS ) s'est associé à la F1 pour fournir des informations approfondies sur les décisions prises en une fraction de seconde et présenter les performances à l'aide de statistiques détaillées. Ils sont en mesure de le faire en analysant environ 70 ans de données de course stockées sur Amazon S3. Outre les données historiques, les modèles d'apprentissage automatique peuvent analyser les points de données collectés à partir de plus de 300 capteurs de chaque voiture de F1. On parle de plus de 1,1 million de points de données par seconde ! 

C'est tout naturellement que le PDG d'Oracle Red Bull Racing, Christian Horner, estime que "les données sont dans le sang de l'équipe. Chaque élément de la performance - comment nous organisons une course, comment nous développons une voiture, comment nous sélectionnons et analysons les pilotes - tout cela est guidé par les données." Jetons un coup d'œil à certaines des statistiques que ces systèmes sont capables de produire :

  • Prévision de bataille : La prévision de bataille prédit le nombre de tours avant que la voiture de poursuite ne soit à "distance de frappe" de la voiture qui la précède. Les prévisions sont effectuées à l'aide des données de l'historique de la piste et de l'allure prévue du pilote.
  • Bataille de stratégie dans les stands : Elle fournit aux fans des indications supplémentaires sur la façon d'évaluer la réussite de la stratégie de chaque pilote et leurs résultats en temps réel. Les fans peuvent également suivre les changements subtils de stratégie effectués par les pilotes et voir leur impact sur le résultat.
  • Dominance sur la piste : Elle permet aux fans et aux commentateurs de savoir où et comment un pilote domine ses rivaux sur le circuit.
  • Scores de performance des voitures : Cet aperçu permet aux fans d'isoler une voiture spécifique et de comparer ses performances à celles d'autres voitures. Les comparaisons sont basées sur les performances en virage (la façon dont une voiture maintient sa vitesse, sa stabilité et son contrôle pendant les virages), les performances en ligne droite (les capacités d'accélération et de vitesse maximale de la voiture sur des trajets rectilignes) et la maniabilité de la voiture (la facilité générale et la réactivité du contrôle du véhicule, y compris la direction, le freinage et les manœuvres).
Fig 2. Un exemple de visualisation de la dominance des pistes que les fans peuvent consulter.

Simulation de course basée sur l'IA

La simulation de course, ou sim racing, est une expérience virtuelle de course de F1. Elle est souvent utilisée pour aider à former les pilotes afin qu'ils se familiarisent avec le circuit et améliorent leurs compétences de course sans risquer de se blesser ou d'endommager les voitures. En incorporant l'IA dans les courses de simulation, les équipes peuvent simuler des conditions de course dynamiques, les performances des voitures sous différentes configurations, et même le comportement des concurrents sur la piste. 

Les moteurs physiques peuvent modéliser avec précision le comportement des véhicules. Ils prennent en compte des facteurs tels que l'aérodynamique, l'adhérence des pneus et les réglages de la suspension. Parallèlement, les données issues des courses réelles et des simulations sont constamment analysées afin d'affiner les stratégies et d'améliorer les performances. Les installations de simulation de course peuvent aller d'installations de base avec un volant et des pédales à des simulateurs à grande échelle qui comprennent des plates-formes de mouvement, des casques VR et des répliques détaillées des cockpits de voitures de F1.

Fig 3. Max Verstappen, un pilote de Formule 1, en train de simuler une course.

Équipes de F1 et innovateurs en matière d'IA : Un mariage fait sur la piste

Certaines des meilleures équipes de F1 utilisent activement l'IA et ont même des entreprises d'IA signées comme leurs sponsors officiels. Explorons rapidement quelques-uns de ces partenariats et la valeur qu'ils apportent. 

Mercedes & G42

G42 est une entreprise leader dans le domaine de l'IA et du cloud computing basée aux Émirats arabes unis. Elle est le sponsor officiel de l'équipe Mercedes-AMG PETRONAS F1 Team. G42 dote l'équipe de capacités avancées d'analyse de données et d'apprentissage automatique. Avec le soutien de G42, l'équipe peut traiter de grandes quantités de données en temps réel et en extraire des informations précieuses pour prendre des décisions basées sur les données. Par exemple, les algorithmes d'IA de G42 peuvent analyser les données de télémétrie pour optimiser les réglages des voitures pour des pistes spécifiques, améliorant ainsi les performances en affinant l'aérodynamique, 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'équipe Red Bull Racing Team utilise l'IA pour l'aider à optimiser la consommation de carburant, donc à aller plus vite plus longtemps, ce qui peut être un facteur essentiel pour gagner des courses. Cette équipe de Formule 1 a remporté le championnat des pilotes et le championnat des constructeurs 2023 au cours d'une saison record. L'équipe s'appuie sur Oracle Cloud pour alimenter la stratégie de course, le développement des moteurs, les courses de simulation, l'engagement des fans, et plus encore.

Fig 5. L'équipe Red Bull Racing est sponsorisée par Oracle.

Ferrari & AWS

Amazon Web Services (AWS) est l'un des sponsors officiels de l'équipe de F1 Scuderia Ferrari. L'équipe de la Scuderia Ferrari a fabriqué un capteur de vitesse au sol virtuel en utilisant l'(IA) et l'apprentissage automatique grâce à Amazon SageMaker. Ils ont pu fournir des données plus rapides et plus fiables à ses ingénieurs. L'équipe a pu réduire le poids du véhicule, ce qui est un facteur essentiel dans un sport où même un gramme compte. Ils ont également utilisé AWS pour développer des modèles ML ancrés dans la théorie des jeux afin d'analyser les variables de la stratégie de course.

Fig 6. L'équipe de F1 de la Scuderia Ferrari est soutenue par AWS.

Que voyons-nous cette saison ?

La saison 2024 a débuté en mars avec le Grand Prix de Bahreïn. Nous n'avons parcouru que quatre courses jusqu'à présent, mais le début de la saison a été palpitant. Dès le début, nous voyons de nouvelles innovations en matière d'IA faire leurs débuts pour cette saison.

Commençons par la volonté de rapprocher les fans de l'action. Cela a 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 de feu arrière. L'idée sous-jacente est de nous donner une vue de l'arrière de la voiture, en capturant l'intensité de la course d'une manière que nous n'avons jamais vue auparavant. L'IA permet de s'assurer que ces images sont nettes et claires, en ajustant la mise au point et l'exposition en temps réel pour faire face aux défis de la vitesse et des conditions d'éclairage changeantes.

En ce qui concerne la diffusion, il y a également un nouveau système de rediffusion remanié qui est alimenté par l'IA. Ce système d'IA peut trier instantanément les séquences pour mettre en évidence les moments clés et s'assurer que les fans ne manquent rien de l'action. Il a même la capacité de créer des ralentis à partir de séquences régulières, ce qui ajoute une nouvelle couche de profondeur à l'expérience de visionnage.

L'utilisation potentielle de drones pour capturer des séquences en direct fait également beaucoup parler d'elle, inspirée par une prise de vue à la première personne (FPV) virale de Max Verstappen lors d'un tour d'essai. Il reste encore des obstacles à surmonter en matière de sécurité. Mais la possibilité d'inclure des prises de vue par drone à l'avenir est passionnante. Il s'agit de trouver de nouvelles façons d'apporter le frisson de la course aux téléspectateurs à la maison.

Fig 7. Le tir F1 le plus rapide.

En parlant de sensations fortes, la partie audio de la retransmission va également être améliorée. L'objectif de cette mise à niveau est de donner aux téléspectateurs l'impression d'être sur la piste, avec le rugissement des moteurs qui les entourent. Des algorithmes d'IA sont utilisés pour affiner la capture et le traitement audio afin que le son diffusé soit immersif sans être bruyant. Nous voulons entendre les moteurs accélérer mais pouvoir profiter de la course sans trop de volume.

Franchir la ligne d'arrivée

Si l'IA peut être un outil utile, elle ne peut pas remplacer les pilotes humains et l'équipe des stands qui ont des années d'expérience et de talent. Cela dit, il sera intéressant de voir comment l'IA influencera la Formule 1 à l'avenir. Une technologie plus avancée signifie des décisions plus éclairées sur la piste, ce qui donne lieu à des batailles incroyables pour le drapeau à damier !

Consulte notre dépôt GitHub pour en savoir plus sur l'IA. Visite nos pages de solutions pour voir comment l'IA est appliquée dans des domaines tels que la fabrication et l'agriculture.

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