Il pit stop dell'IA in Formula One

La Formula Uno (F1) è uno degli sport più tecnologicamente avanzati al mondo. Con auto che raggiungono velocità assordanti di 230 mph ed effettuano soste ai box di due secondi, richiede le soluzioni ingegneristiche più innovative. La F1 ruota tanto attorno ai piloti e alle auto quanto alle strategie elaborate dai membri della squadra ai box, che analizzano la gara.

Durante una gara entrano in gioco varie tecnologie e l’IA sta diventando uno degli strumenti più importanti a disposizione delle squadre ai box. Vediamo più da vicino dove viene utilizzata l’IA in F1.

La visione artificiale al Gran Premio di Abu Dhabi 2023#

Quando i piloti di F1 escono dai limiti della pista con tutte e quattro le ruote, commettono un’infrazione dei limiti della pista. La Federazione Internazionale dell’Automobile (FIA) verifica queste infrazioni e le penalità vengono assegnate in base ai risultati.

A ogni gara è necessario esaminare centinaia di infrazioni. Durante il Gran Premio d’Austria 2023, solo quattro persone hanno esaminato circa 1.200 possibili infrazioni dei limiti della pista. Nelle gare successive, nonostante l’aumento del numero di persone incaricate di verificare le infrazioni, le risorse non sono state sufficienti.

Fig. 1. La linea bianca nell’immagine sopra indica il bordo della pista.

Per questo, al Gran Premio di Abu Dhabi del 2023 la FIA si è affidata alla computer vision. Usa l’analisi della forma per identificare il bordo della pista e calcolare quanti pixel si estendono oltre quella linea. Questo livello del sistema servirà a escludere i casi in cui è evidente che non occorre l’intervento umano. In questo modo la FIA può concentrarsi sui casi che richiedono davvero la sua attenzione.

Aumentare il coinvolgimento dei tifosi con le informazioni fornite dall’IA#

Il settantuno per cento dei professionisti dello sport ritiene che il coinvolgimento dei tifosi sia fondamentale per raggiungere i propri obiettivi. Quando le persone si sentono legate emotivamente allo sport, continuano a seguirlo e contribuiscono a generare ricavi per il settore.

Un weekend di gara non consiste solo nel fare il tifo per la propria scuderia preferita. Amazon Web Services (AWS) ha collaborato con F1 per offrire approfondimenti sulle decisioni prese in frazioni di secondo e mettere in risalto le prestazioni con statistiche dettagliate. Questo è possibile grazie all’analisi di circa 70 anni di dati di gara archiviati su Amazon S3. Oltre ai dati storici, i modelli di apprendimento automatico possono analizzare i dati raccolti da oltre 300 sensori su ogni vettura di F1, per un totale di più di 1,1 milioni di dati al secondo.

È naturale che l’amministratore delegato di Oracle Red Bull Racing, Christian Horner, affermi: «I dati sono nel cuore della squadra. Ogni aspetto delle prestazioni — come gestiamo una gara, sviluppiamo un’auto, selezioniamo e analizziamo i piloti — è guidato dai dati». Vediamo alcune delle statistiche che questi sistemi possono produrre:

• Previsione dei duelli: la previsione dei duelli stima quanti giri mancano prima che l’auto inseguitrice si trovi a distanza di attacco dall’auto che la precede. Le previsioni si basano sui dati storici del circuito e sul ritmo previsto dei piloti.
• Duello strategico ai box: offre ai tifosi ulteriori informazioni per valutare in tempo reale l’efficacia della strategia di ciascun pilota e i suoi risultati. I tifosi possono anche seguire i sottili cambiamenti di strategia dei piloti e osservarne l’impatto sull’esito della gara.
• Dominio in pista: offre ai tifosi e ai commentatori indicazioni su dove e come un pilota domina gli avversari lungo il circuito.
• Punteggi delle prestazioni delle auto: queste informazioni permettono ai tifosi di isolare una specifica auto e confrontarne le prestazioni con quelle delle altre. I confronti si basano sulle prestazioni in curva (quanto bene un’auto mantiene velocità, stabilità e controllo nelle svolte o nelle curve), sulle prestazioni in rettilineo (capacità di accelerazione e velocità massima dell’auto sui tratti rettilinei) e sulla maneggevolezza dell’auto (facilità e reattività complessive nel controllare il veicolo, compresi sterzo, frenata e manovre).

Fig. 2. Esempio di visualizzazione del dominio in pista consultabile dai tifosi.

Sim racing con IA#

Le gare simulate, o sim racing, sono un’esperienza virtuale di corse di F1. Spesso servono ad aiutare i piloti ad acquisire familiarità con il circuito e a migliorare le proprie abilità senza rischiare infortuni o danni alle auto. Integrando l’IA nel sim racing, le squadre possono simulare condizioni di gara dinamiche, prestazioni delle auto con diverse configurazioni e persino il comportamento dei concorrenti in pista.

I motori fisici possono modellare con precisione il comportamento dei veicoli, tenendo conto di fattori come l’aerodinamica, l’aderenza degli pneumatici e le impostazioni delle sospensioni. Nel frattempo, i dati delle gare reali e delle simulazioni vengono analizzati costantemente per perfezionare le strategie e migliorare le prestazioni. Le configurazioni per il sim racing possono variare da quelle di base, con volante e pedali, a simulatori in scala reale con piattaforme di movimento, visori VR e repliche dettagliate degli abitacoli delle auto di F1.

Fig. 3. Max Verstappen, pilota di Formula Uno, pratica il sim racing. (fonte: shop.gperformance.eu)

Squadre di F1 e innovatori dell’IA: un connubio vincente in pista#

Alcune delle principali squadre di F1 usano attivamente l’IA e hanno persino stretto accordi con aziende del settore come sponsor ufficiali. Vediamo rapidamente alcune di queste collaborazioni e i vantaggi che offrono.

Mercedes e G42#

G42 è una delle principali aziende di IA e cloud computing con sede negli Emirati Arabi Uniti. È lo sponsor ufficiale del team Mercedes-AMG PETRONAS F1. G42 fornisce al team strumenti avanzati di analisi dei dati e funzionalità di machine learning. Grazie al supporto di G42, il team può elaborare enormi quantità di dati in tempo reale e ricavare informazioni preziose per prendere decisioni basate sui dati. Per esempio, gli algoritmi di IA di G42 possono analizzare i dati di telemetria per ottimizzare le configurazioni delle auto in base ai singoli circuiti, perfezionando l’aerodinamica, la pressione degli pneumatici e il carico di carburante per migliorare le prestazioni.

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

Red Bull e Oracle#

Il team Red Bull Racing usa l’AI per ottimizzare il consumo di carburante, aiutando le sue vetture a mantenere velocità più elevate più a lungo: un fattore che può rivelarsi decisivo per vincere le gare. Questa scuderia di Formula 1 ha vinto il campionato piloti e quello costruttori del 2023, in una stagione da record. Il team si affida a Oracle Cloud per la strategia di gara, lo sviluppo dei motori, le corse simulate, il coinvolgimento dei tifosi e molto altro.

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

Ferrari e AWS#

Amazon Web Services (AWS) è uno degli sponsor ufficiali della Scuderia Ferrari F1 Team. La Scuderia Ferrari ha realizzato un sensore virtuale della velocità al suolo usando AI e apprendimento automatico su Amazon SageMaker, fornendo ai suoi ingegneri dati più rapidi e affidabili. Il team è riuscito a ridurre il peso della vettura, un fattore cruciale in uno sport in cui anche un solo grammo conta. Ha inoltre usato AWS per sviluppare modelli di apprendimento automatico basati sulla teoria dei giochi e analizzare le variabili della strategia di gara.

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

Cosa vediamo in questa stagione?#

La stagione 2024 è iniziata a marzo con il Gran Premio del Bahrain. Finora si sono disputate solo quattro gare, ma l'inizio della stagione è stato entusiasmante. Fin da subito stiamo assistendo al debutto di nuove innovazioni basate sull'AI in questa stagione.

Partiamo dall'obiettivo di avvicinare i fan all'azione. Questo ha portato all'introduzione di nuove angolazioni di ripresa. Il team di trasmissione della F1 sta collaborando a stretto contatto con Aston Martin per sviluppare una telecamera per il fanale posteriore. L'idea è offrire una visuale direttamente dal retro dell'auto, catturando l'intensità della gara in un modo mai visto prima. L'AI aiuta a garantire immagini nitide e chiare, regolando messa a fuoco ed esposizione in tempo reale per affrontare le sfide legate alla velocità e alle condizioni di illuminazione variabili.

Per quanto riguarda la trasmissione, è stato introdotto anche un nuovo sistema di replay rinnovato, basato sull'AI. Questo sistema di AI è in grado di esaminare immediatamente le riprese e mettere in evidenza i momenti salienti, così che i fan non si perdano nulla dell'azione. Può persino creare replay al rallentatore a partire da riprese normali, aggiungendo un nuovo livello di profondità all'esperienza di visione.

Si parla molto anche del potenziale impiego dei droni per le riprese in diretta, sulla scia di un video virale in visuale in prima persona (FPV) di Max Verstappen durante un giro di prova. Restano da superare alcuni ostacoli legati alla sicurezza. Tuttavia, la possibilità di includere riprese con i droni in futuro è entusiasmante. Si tratta di trovare nuovi modi per far vivere agli spettatori a casa l'emozione della gara.

Fig. 7. La ripresa più veloce della F1.

A proposito di emozioni, anche la componente audio della trasmissione si prepara a un aggiornamento. L'obiettivo è far sentire gli spettatori come se si trovassero proprio in pista, circondati dal rombo dei motori. Gli algoritmi di AI vengono usati per perfezionare l'acquisizione e l'elaborazione dell'audio, così che il suono della trasmissione sia coinvolgente senza risultare rumoroso. Vogliamo sentire i motori accelerare, ma poter comunque seguire la gara senza un volume eccessivo.

Tagliare il traguardo#

L'AI può essere uno strumento utile, ma non può sostituire piloti e meccanici ai box con anni di esperienza e talento. Detto questo, sarà interessante vedere come l'AI influirà sulla Formula 1 in futuro. Una tecnologia più avanzata permette di prendere decisioni più consapevoli in pista e dà vita a sfide entusiasmanti per quella bandiera a scacchi!

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