Il pit stop AI in Formula 1

La Formula Uno (F1) è uno degli sport più tecnologicamente avanzati al mondo. Con vetture che raggiungono velocità assordanti di 230 mph ed effettuano pit stop di due secondi, richiede l'ingegneria più innovativa. La F1 riguarda tanto i piloti e le vetture quanto le strategie elaborate dai membri della squadra ai box che analizzano la gara.

Durante una gara entrano in gioco diverse tecnologie e l'AI sta diventando uno degli strumenti più importanti a disposizione della squadra ai box. Diamo un'occhiata più da vicino a dove viene utilizzata esattamente l'AI nella F1.

Computer vision al Gran Premio di Abu Dhabi 2023#

Quando i piloti di F1 oltrepassano il bordo della pista con tutte e quattro le ruote, si considera una violazione dei limiti della pista. La Federazione Internazionale dell'Automobile (FIA) verifica queste violazioni e assegna le penalità in base ai risultati.

A ogni gara devono essere elaborate centinaia di violazioni. Durante il Gran Premio d'Austria 2023, solo quattro persone hanno elaborato circa 1.200 potenziali violazioni dei limiti della pista. Nelle gare successive, non è stato sufficiente nemmeno aumentare il numero di persone incaricate di verificare le violazioni dei limiti della pista.

Fig. 1. La linea bianca nell'immagine sopra è considerata il bordo della pista.

Per questo, al Gran Premio di Abu Dhabi 2023, la FIA si è affidata alla computer vision. Utilizza l'analisi delle forme per identificare il bordo della pista e calcolare il numero di pixel che si estendono oltre quella linea. Questo livello del sistema verrà utilizzato per eliminare i casi in cui l'intervento umano non è chiaramente necessario. In questo modo la FIA può concentrarsi sui casi che richiedono realmente la sua attenzione.

Aumentare il coinvolgimento dei tifosi con gli insight dell'AI#

Il settantuno percento dei professionisti dello sport ritiene che il coinvolgimento dei tifosi sia essenziale per raggiungere i propri obiettivi. Quando le persone sentono un legame emotivo con lo sport, continuano a seguirlo e aiutano il settore a generare ricavi.

Un weekend di gara comprende molto più che fare il tifo per la propria squadra preferita. Amazon Web Services (AWS) ha collaborato con la F1 per fornire insight approfonditi sulle decisioni prese in frazioni di secondo e mostrare le prestazioni con statistiche dettagliate. Può farlo analizzando circa 70 anni di dati sulle gare archiviati su Amazon S3. Oltre ai dati storici, i modelli di machine learning possono analizzare i dati raccolti da più di 300 sensori presenti su ogni vettura di F1. Parliamo di oltre 1,1 milioni di punti dati al secondo!

È quindi naturale che il CEO di Oracle Red Bull Racing, Christian Horner, affermi: «I dati sono la linfa vitale del team. Ogni aspetto delle prestazioni — come affrontiamo una gara, come sviluppiamo una vettura, come selezioniamo e analizziamo i piloti — è tutto guidato dai dati». Diamo un'occhiata ad alcune delle statistiche che questi sistemi sono in grado di produrre:

• Previsione dei duelli: la previsione dei duelli indica quanti giri mancano prima che la vettura inseguitrice entri nella «distanza d'attacco» dalla vettura che la precede. Le previsioni vengono effettuate utilizzando i dati dello storico della pista e il ritmo previsto del pilota.
• Duello strategico ai box: fornisce ai tifosi insight aggiuntivi per valutare quanto sia efficace la strategia di ciascun pilota e quali siano i risultati in tempo reale. I tifosi possono anche seguire i sottili cambiamenti strategici apportati dai piloti e osservarne l'impatto sul risultato.
• Supremazia in pista: fornisce ai tifosi e ai commentatori insight su dove e come un pilota stia dominando i suoi avversari lungo il circuito.
• Punteggi delle prestazioni della vettura: questo insight consente ai tifosi di isolare una vettura specifica e confrontarne le prestazioni con quelle di altre vetture. I confronti si basano sulle prestazioni in curva (quanto bene una vettura mantiene velocità, stabilità e controllo durante le svolte o nell'affrontare le curve), sulle prestazioni in rettilineo (le capacità di accelerazione e velocità massima della vettura sui tratti rettilinei) e sulla guidabilità della vettura (la facilità complessiva e la reattività nel controllare il veicolo, comprese sterzata, frenata e manovre).

Fig. 2. Un esempio di visualizzazione della supremazia in pista che i tifosi possono vedere.

Sim racing basato sull'AI#

Le gare simulate, o sim racing, sono un'esperienza virtuale di gare di F1. Vengono spesso utilizzate per aiutare i piloti ad acquisire familiarità con il circuito e migliorare le proprie abilità di guida senza rischiare infortuni o danneggiare le vetture. Integrando l'AI nel sim racing, i team possono simulare condizioni di gara dinamiche, le prestazioni della vettura con diverse configurazioni e persino il comportamento dei concorrenti in pista.

I motori fisici possono modellare con precisione il comportamento del veicolo. Tengono conto di fattori come l'aerodinamica, l'aderenza degli pneumatici e le impostazioni delle sospensioni. Nel frattempo, i dati provenienti sia dalle gare reali sia dalle simulazioni vengono analizzati costantemente per perfezionare le strategie e migliorare le prestazioni. Le configurazioni per il sim racing possono variare da configurazioni di base con volante e pedali a simulatori in scala reale che includono piattaforme di movimento, visori VR e repliche dettagliate degli abitacoli delle vetture di F1.

Fig. 3. Max Verstappen, pilota di Formula Uno, durante una sessione di sim racing. (fonte: shop.gperformance.eu)

Team di F1 e innovatori dell'AI: un connubio nato in pista#

Alcuni dei principali team di F1 utilizzano attivamente l'AI e hanno persino aziende di AI come sponsor ufficiali. Esploriamo rapidamente alcune di queste partnership e il valore che apportano.

Mercedes e G42#

G42 è un'azienda leader nel settore dell'AI e del cloud computing con sede negli Emirati Arabi Uniti. È lo sponsor ufficiale del Mercedes-AMG PETRONAS F1 Team. G42 fornisce al team funzionalità avanzate di analisi dei dati e machine learning. Grazie al supporto di G42, il team può elaborare enormi quantità di dati in tempo reale ed estrarre insight preziosi per prendere decisioni basate sui dati. Ad esempio, gli algoritmi di AI di G42 possono analizzare i dati telemetrici per ottimizzare la configurazione della vettura su circuiti specifici, migliorando le prestazioni mediante la messa a punto dell'aerodinamica, della pressione degli pneumatici e del carico di carburante.

Fig. 4. G42 è un partner ufficiale di Mercedes-AMG F1.

Red Bull e Oracle#

Il Red Bull Racing Team utilizza l'AI per ottimizzare il consumo di carburante, aiutandolo a utilizzare il carburante in modo più efficiente e quindi ad andare più veloce più a lungo, un fattore che può essere decisivo per vincere le gare. Questo team di Formula Uno ha vinto il Campionato Piloti e il Campionato Costruttori 2023 in una stagione da record. Il team si affida a Oracle Cloud per alimentare la strategia di gara, lo sviluppo del motore, le gare simulate, il coinvolgimento dei tifosi e molto altro.

Fig. 5. Il Red Bull Racing Team è sponsorizzato da Oracle.

Ferrari e AWS#

Amazon Web Services (AWS) è uno degli sponsor ufficiali del team F1 Scuderia Ferrari. La Scuderia Ferrari ha realizzato un sensore virtuale della velocità al suolo utilizzando l'AI e il machine learning tramite Amazon SageMaker. È riuscita a fornire ai propri ingegneri dati più rapidi e affidabili. Il team ha potuto ridurre il peso della vettura, un fattore fondamentale in uno sport in cui ogni grammo conta. Ha inoltre utilizzato AWS per sviluppare modelli ML basati sulla teoria dei giochi al fine di analizzare le variabili della strategia di gara.

Fig. 6. Il team F1 Scuderia Ferrari è supportato da AWS (thelastcorner.it).

Cosa stiamo vedendo in questa stagione?#

La stagione 2024 è iniziata a marzo con il Gran Premio del Bahrain. Finora abbiamo assistito solo a quattro gare, ma l'inizio della stagione è stato entusiasmante. Fin dall'inizio stiamo vedendo debuttare nuove innovazioni basate sull'AI per questa stagione.

Cominciamo dallo sforzo per avvicinare i tifosi all'azione. Questo ha portato all'introduzione di nuove angolazioni delle telecamere. Il team di broadcasting della F1 sta lavorando a stretto contatto con Aston Martin per sviluppare una telecamera posteriore. L'idea è offrirci una visuale direttamente dal retro della vettura, catturando l'intensità della gara in un modo mai visto prima. L'AI contribuisce a garantire che queste immagini siano nitide e chiare, regolando messa a fuoco ed esposizione in tempo reale per gestire le difficoltà legate alla velocità e alle condizioni di illuminazione variabili.

Per quanto riguarda la trasmissione, è disponibile anche un nuovo sistema di replay rinnovato e basato sull'AI. Questo sistema di AI può esaminare istantaneamente le riprese per mettere in evidenza i momenti chiave, assicurandosi che i tifosi non perdano nulla dell'azione. È persino in grado di creare replay al rallentatore a partire da riprese normali, aggiungendo un nuovo livello di profondità all'esperienza di visione.

Si parla molto anche del possibile utilizzo di droni per acquisire riprese dal vivo, ispirato da un video virale in visuale in prima persona (FPV) di Max Verstappen durante un giro di prova. Restano ancora da superare alcuni ostacoli legati alla sicurezza. Tuttavia, la possibilità di includere riprese effettuate con droni in futuro è entusiasmante. Si tratta di trovare nuovi modi per portare agli spettatori a casa l'emozione della gara.

Fig. 7. La ripresa più veloce della F1.

A proposito di emozioni, anche la parte audio della trasmissione è destinata a ricevere un aggiornamento. L'obiettivo è far sentire agli spettatori di trovarsi proprio lì in pista, circondati dal rombo dei motori. Gli algoritmi di AI vengono utilizzati per perfezionare l'acquisizione e l'elaborazione dell'audio, così che il suono della trasmissione sia immersivo senza risultare rumoroso. Vogliamo sentire i motori accelerare, continuando però a goderci la gara senza un volume eccessivo.

Tagliare il traguardo#

Sebbene l'AI possa essere uno strumento utile, non può sostituire i piloti e le squadre ai box umane, con i loro anni di esperienza e talento. Detto questo, sarà interessante vedere come l'AI influirà sulla Formula Uno in futuro. Una tecnologia più avanzata significa decisioni più informate in pista, che porteranno a sfide entusiasmanti per quella bandiera a scacchi!

Dai un'occhiata al nostro repository GitHub per saperne di più sull'AI. Visita le nostre pagine sulle soluzioni per vedere come l'AI viene applicata in settori come la produzione e l'agricoltura.