Il pit stop AI in Formula Uno

La Formula Uno (F1) è uno degli sport più tecnologicamente avanzati al mondo. Con auto che raggiungono velocità mozzafiato di 230 miglia orarie e effettuano pit stop di due secondi, richiede l'ingegneria più innovativa. La F1 riguarda tanto i piloti e le auto quanto le strategie create dai membri del pit crew che analizzano la gara.

Ci sono varie tecnologie in gioco durante una gara e l'IA sta diventando uno degli strumenti più vitali a disposizione del pit crew. Diamo un'occhiata più da vicino a dove viene utilizzata esattamente l'IA in F1.

Computer vision al Gran Premio di Abu Dhabi 2023#

Quando i piloti di F1 superano il limite della pista con tutte e quattro le ruote, è considerata una violazione del limite di pista. La Fédération Internationale de l’Automobile (FIA) verifica queste violazioni e le penalità vengono assegnate in base ai risultati.

Centinaia di infrazioni devono essere elaborate a ogni gara. Durante il Gran Premio d'Austria del 2023, solo quattro persone hanno elaborato circa 1,200 potenziali violazioni dei limiti della pista. Nelle gare successive, nonostante l'aumento del numero di persone al lavoro per controllare le violazioni dei limiti della pista, non è bastato.

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

Quindi, al Gran Premio di Abu Dhabi del 2023, la FIA si è affidata alla computer vision. Vengono utilizzate le shape analysis per identificare il bordo della pista e calcolare il numero di pixel che si estendono oltre tale linea. Questo livello del sistema verrà utilizzato per eliminare i casi in cui l'intervento umano non è chiaramente necessario. Permette alla FIA di concentrarsi sui casi che richiedono effettivamente la loro attenzione.

Aumentare il coinvolgimento dei fan con approfondimenti dell'IA#

Settantuno percento dei professionisti dello sport ritiene che il coinvolgimento dei fan sia fondamentale per raggiungere i propri obiettivi. Quando le persone provano un legame emotivo con lo sport, continuano a tornare e questo aiuta l'industria a generare entrate.

Un weekend di gara comporta molto di più che fare il tifo per la tua squadra del cuore. Amazon Web Services (AWS) ha collaborato con la F1 per fornire approfondimenti sulle decisioni in una frazione di secondo e mostrare le prestazioni con statistiche dettagliate. Riescono a farlo analizzando circa 70 anni di dati di gara archiviati su Amazon S3. Oltre ai dati storici, i modelli di machine learning possono analizzare i punti dati raccolti da oltre 300 sensori di ogni vettura di F1. Stiamo parlando di più di 1,1 milioni di punti dati al secondo!

È del tutto naturale che il CEO di Oracle Red Bull Racing, Christian Horner, creda che: “I dati sono la linfa vitale della squadra. Ogni elemento delle prestazioni - come affrontiamo una gara, come sviluppiamo una vettura, come selezioniamo e analizziamo i piloti - è interamente guidato dai dati.” Diamo un'occhiata ad alcune delle statistiche che questi sistemi sono in grado di restituire:

• Battle Forecast: La previsione di battaglia predirà quanti giri mancano prima che l'auto inseguitrice sia a 'distanza di attacco' dall'auto che la precede. Le previsioni vengono effettuate utilizzando i dati della cronologia della pista e il ritmo previsto del pilota.
• Pit Strategy Battle: Fornisce ai fan ulteriori approfondimenti su come valutare il successo della strategia di ogni pilota e i relativi risultati in tempo reale. I fan possono anche tracciare i sottili cambiamenti di strategia apportati dai piloti e vederne l'impatto sul risultato.
• Track Dominance: Fornisce ai fan e ai commentatori un'idea di dove e come un pilota sta dominando i suoi rivali sul circuito.
• Car Performance Scores: Questo approfondimento consente ai fan di isolare un'auto specifica e confrontare le sue prestazioni con altre auto. I confronti si basano sulle prestazioni in curva (quanto bene un'auto mantiene velocità, stabilità e controllo mentre gira o percorre curve), prestazioni in rettilineo (l'accelerazione dell'auto e le capacità di velocità massima su percorsi rettilinei) e maneggevolezza dell'auto (la facilità generale e la reattività nel controllare il veicolo, inclusi sterzo, frenata e manovre).

Fig 2. Un esempio di visualizzazione del predominio in pista che i fan possono guardare.

Sim racing basato sull'IA#

Le simulazioni di guida, o sim racing, sono un'esperienza di gara di F1 virtuale. Spesso vengono utilizzate per aiutare i piloti a familiarizzare con la pista e migliorare le proprie abilità di guida senza rischiare infortuni o danneggiare le auto. Integrando l'IA nel sim racing, le squadre possono simulare condizioni di gara dinamiche, le prestazioni dell'auto con vari assetti e persino il comportamento dei concorrenti in pista.

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

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

Squadre di F1 e innovatori dell'IA: un incontro nato in pista#

Alcune delle migliori squadre di F1 utilizzano attivamente l'IA e hanno persino aziende di IA come sponsor ufficiali. Esploriamo rapidamente alcune di queste partnership e il valore che apportano.

Mercedes & G42#

G42 è un'azienda leader nell'intelligenza artificiale e nel cloud computing con sede negli Emirati Arabi Uniti. Sono lo sponsor ufficiale del team Mercedes-AMG PETRONAS F1. G42 fornisce alla squadra funzionalità avanzate di analisi dei dati e machine learning. Con il supporto di G42, la squadra può elaborare enormi quantità di dati in tempo reale ed estrarre preziosi spunti per prendere decisioni basate sui dati. Ad esempio, gli algoritmi di IA di G42 possono analizzare i dati di telemetria per ottimizzare gli assetti delle vetture per piste specifiche, migliorando le prestazioni tramite la messa a punto dell'aerodinamica, della pressione degli pneumatici e del carico di carburante.

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

Red Bull & Oracle#

Il Red Bull Racing Team utilizza l'IA per ottimizzare il consumo di carburante, aiutandoli a ottimizzare l'uso del carburante, andando così più veloci più a lungo, il che può essere un fattore critico per vincere le gare. Questa squadra di Formula Uno ha vinto il Campionato Piloti e il Campionato Costruttori 2023 in una stagione da record. La squadra si affida a Oracle Cloud per alimentare la strategia di gara, lo sviluppo del motore, il sim racing, il coinvolgimento dei fan e altro ancora.

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

Ferrari & AWS#

Amazon Web Services (AWS) è uno degli sponsor ufficiali del Scuderia Ferrari F1 Team. La squadra Scuderia Ferrari ha creato un sensore di velocità al suolo virtuale utilizzando (IA) e machine learning tramite Amazon SageMaker. Sono stati in grado di fornire dati più rapidi e affidabili ai propri ingegneri. La squadra è riuscita a ridurre il peso del veicolo, un fattore critico in uno sport in cui anche un grammo conta. Hanno anche utilizzato AWS per sviluppare modelli di ML basati sulla teoria dei giochi per analizzare le variabili nella strategia di gara.

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

Cosa stiamo vedendo in questa stagione?#

La stagione 2024 è iniziata a marzo con il Gran Premio del Bahrein. Siamo solo a quattro gare finora, ma è stato un inizio di stagione emozionante. Fin dall'inizio, stiamo vedendo nuove innovazioni dell'IA che fanno il loro debutto in questa stagione.

Iniziamo con la spinta per avvicinare i fan all'azione. 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 per la luce posteriore. L'idea alla base è offrirci una visuale direttamente dalla parte posteriore della vettura, catturando l'intensità della gara in un modo mai visto prima. L'IA aiuta a garantire che queste immagini siano nitide e chiare, regolando la messa a fuoco e l'esposizione in tempo reale per affrontare le sfide della velocità e delle mutevoli condizioni di luce.

Per quanto riguarda la trasmissione, c'è anche un nuovo sistema di replay rinnovato che è alimentato dall'IA. Questo sistema di IA può ordinare istantaneamente il filmato per evidenziare i momenti chiave, assicurandosi che i fan non perdano nulla dell'azione. Ha anche la capacità di creare replay al rallentatore da filmati normali, aggiungendo un nuovo livello di profondità all'esperienza di visione.

C'è anche molto fermento riguardo al potenziale utilizzo di droni per catturare filmati in diretta, ispirato a uno scatto virale in First-Person View (FPV) di Max Verstappen in un giro di prova. Ci sono ancora ostacoli riguardanti la sicurezza da superare. Ma la possibilità di includere riprese con droni in futuro è entusiasmante. Si tratta di trovare nuovi modi per portare il brivido della gara agli spettatori a casa.

Fig 7. Lo scatto di F1 più veloce.

Parlando di brivido, anche la parte audio della trasmissione è pronta per un aggiornamento. L'obiettivo di questo aggiornamento è far sentire gli spettatori come se fossero proprio lì in pista, con il rombo dei motori che li circonda. Gli algoritmi di IA vengono utilizzati per ottimizzare l'acquisizione e l'elaborazione dell'audio in modo che il suono della trasmissione sia coinvolgente senza essere rumoroso. Vogliamo sentire i motori accelerare ma poter comunque godere della gara senza un volume eccessivo.

Tagliare il traguardo#

Sebbene l'IA possa essere uno strumento utile, non può sostituire piloti umani e pit crew con anni di esperienza e talento. Detto questo, sarà interessante vedere come l'IA influenzerà la Formula Uno in futuro. Una tecnologia più avanzata significa decisioni più informate in pista, portando a battaglie incredibili per quella bandiera a scacchi!

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