O pit stop de IA na Fórmula Um

A Fórmula 1 (F1) é um dos esportes de maior tecnologia no mundo. Com carros atingindo velocidades impressionantes de 230 mph e realizando pit stops de dois segundos, a categoria exige o que há de mais inovador em engenharia. A F1 depende tanto dos pilotos e carros quanto das estratégias criadas pela equipe de box que analisa a corrida.

Existem várias tecnologias em ação durante uma corrida, e a IA está se tornando uma das ferramentas mais vitais à disposição da equipe de box. Vamos dar uma olhada mais de perto onde exatamente a IA está sendo usada na F1.

Visão computacional no Grande Prêmio de Abu Dhabi de 2023#

Quando os pilotos de F1 ultrapassam o limite da pista com as quatro rodas, isso é considerado uma violação de limites de pista. A Fédération Internationale de l’Automobile (FIA) verifica essas violações, e as penalidades são aplicadas com base nos resultados.

Centenas de infrações precisam ser processadas a cada corrida. Durante o Grande Prêmio da Áustria de 2023, apenas quatro humanos processaram cerca de 1.200 potenciais infrações de limites de pista. Nas corridas seguintes, apesar de aumentar o número de pessoas trabalhando para verificar as infrações de limites de pista, não foi suficiente.

Fig 1. A linha branca na imagem acima é considerada a borda da pista.

Portanto, no Grande Prêmio de Abu Dhabi de 2023, a FIA recorreu à visão computacional. Eles estão usando análise de formato para identificar a borda da pista e calcular o número de pixels que se estendem além dessa linha. Esta camada do sistema será usada para eliminar casos em que a interação humana claramente não é necessária. Isso permite que a FIA se concentre em casos que realmente precisam da atenção deles.

Aumentando o engajamento dos fãs com insights de IA#

Setenta e um por cento dos profissionais de esportes acreditam que o engajamento dos fãs é vital para alcançar seus objetivos. Quando as pessoas sentem uma conexão emocional com os esportes, elas continuam voltando, e isso ajuda a indústria a gerar receita.

Um fim de semana de corrida envolve mais do que apenas torcer pelo teu time favorito. A Amazon Web Services (AWS) se uniu à F1 para fornecer insights profundos sobre decisões de décimos de segundo e mostrar desempenhos com estatísticas detalhadas. Eles conseguem fazer isso analisando cerca de 70 anos de dados de corrida armazenados no Amazon S3. Além dos dados históricos, os modelos de machine learning podem analisar os pontos de dados coletados de mais de 300 sensores de cada carro de F1. Estamos falando de mais de 1,1 milhão de pontos de dados por segundo!

É natural que o CEO da Oracle Red Bull Racing, Christian Horner, acredite que: “Os dados estão na essência da equipe. Cada elemento de desempenho — como fazemos uma corrida, como desenvolvemos um carro, como selecionamos e analisamos os pilotos — tudo é impulsionado por dados.” Vamos dar uma olhada em algumas das estatísticas que esses sistemas conseguem gerar:

• Previsão de Batalha: A previsão de batalha indicará quantas voltas faltam para o carro perseguidor ficar a uma “distância de ataque” do carro à frente. As previsões são feitas usando dados do histórico da pista e o ritmo projetado do piloto.
• Batalha de Estratégia de Pit: Oferece aos fãs insights adicionais sobre como avaliar o sucesso da estratégia de cada piloto e seus resultados em tempo real. Os fãs também podem acompanhar as mudanças sutis de estratégia feitas pelos pilotos e ver seu impacto no resultado.
• Domínio de Pista: Oferece aos fãs e comentaristas uma visão de onde e como um piloto está dominando seus rivais no circuito.
• Pontuações de Desempenho do Carro: Esse insight permite que os fãs isolar um carro específico e comparar seu desempenho com outros carros. As comparações baseiam-se no desempenho em curvas (quão bem um carro mantém velocidade, estabilidade e controle ao girar ou navegar por curvas), desempenho em linha reta (capacidades de aceleração e velocidade máxima do carro em caminhos retos) e manuseio do carro (a facilidade geral e a capacidade de resposta no controle do veículo, incluindo direção, frenagem e manobras).

Fig 2. Um exemplo de visualização de domínio da pista que os fãs podem ver.

Sim racing habilitado por IA#

Simulação de corrida, ou sim racing, é uma experiência virtual de corrida de F1. É frequentemente usada para ajudar a treinar pilotos para se tornarem mais familiarizados com a pista de corrida e aprimorar suas habilidades de corrida sem arriscar lesões ou danificar os carros. Ao incorporar a IA no sim racing, as equipes podem simular condições dinâmicas de corrida, desempenho do carro sob vários setups e até mesmo o comportamento dos concorrentes na pista.

Motores de física podem modelar com precisão o comportamento do veículo. Eles levam em conta fatores como aerodinâmica, aderência dos pneus e configurações de suspensão. Enquanto isso, os dados de corridas do mundo real e simulações são constantemente analisados para refinar estratégias e melhorar o desempenho. Os setups de sim racing podem variar de configurações básicas com volante e pedais até simuladores em grande escala que incluem plataformas de movimento, headsets de VR e réplicas detalhadas de cockpits de carros de F1.

Fig 3. Max Verstappen, um piloto de Fórmula 1, em sim racing. (fonte: shop.gperformance.eu)

Equipes de F1 e inovadores em IA: Uma combinação feita nas pistas#

Algumas das principais equipes de F1 estão usando IA ativamente e até têm empresas de IA contratadas como patrocinadoras oficiais. Vamos explorar rapidamente algumas dessas parcerias e o valor que trazem.

Mercedes & G42#

A G42 é uma empresa líder em IA e computação em nuvem sediada nos Emirados Árabes Unidos. Eles são os patrocinadores oficiais da equipe Mercedes-AMG PETRONAS F1 Team. A G42 equipa a equipe com recursos avançados de análise de dados e machine learning. Com o apoio da G42, a equipe pode processar vastas quantidades de dados em tempo real e extrair insights valiosos para tomar decisões baseadas em dados. Por exemplo, os algoritmos de IA da G42 podem analisar dados de telemetria para otimizar as configurações do carro para pistas específicas, melhorando o desempenho com o ajuste fino da aerodinâmica, pressão dos pneus e carga de combustível.

Fig 4. A G42 é parceira oficial da Mercedes-AMG F1.

Red Bull & Oracle#

A Red Bull Racing Team usa IA para otimizar o consumo de combustível, ajudando a otimizar o uso de combustível e, portanto, ir mais rápido por mais tempo, o que pode ser um fator crítico para vencer corridas. Esta equipe de Fórmula 1 venceu o Campeonato de Pilotos e o Campeonato de Construtores de 2023 em uma temporada recorde. A equipe confia na Oracle Cloud para alimentar a estratégia de corrida, desenvolvimento de motor, sim racing, engajamento de fãs e muito mais.

Fig 5. A Red Bull Racing Team é patrocinada pela Oracle.

Ferrari & AWS#

A Amazon Web Services (AWS) é uma das patrocinadoras oficiais da Scuderia Ferrari F1 Team. A equipe Scuderia Ferrari criou um sensor de velocidade virtual usando (IA) e aprendizado de máquina através do Amazon SageMaker. Eles conseguiram entregar dados mais rápidos e confiáveis aos seus engenheiros. A equipe conseguiu reduzir o peso do veículo, o que é um fator crítico em um esporte onde até um grama importa. Eles também usaram a AWS para desenvolver modelos de aprendizado de máquina baseados na teoria dos jogos para analisar as variáveis na estratégia de corrida.

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Fig 6. A Scuderia Ferrari F1 Team é apoiada pela AWS (thelastcorner.it).

O que estamos vendo nesta temporada?#

A temporada de 2024 começou em março com o Grande Prêmio do Bahrein. Passamos por apenas quatro corridas até agora, mas foi um início de temporada emocionante. Logo no início, estamos vendo novas inovações de IA fazendo sua estreia nesta temporada.

Vamos começar com o esforço para aproximar os fãs da ação. Isso levou à introdução de novos ângulos de câmera. A equipe de transmissão da F1 está trabalhando em estreita colaboração com a Aston Martin para desenvolver uma câmera na luz traseira. A ideia por trás disso é nos dar uma visão direto da parte de trás do carro, capturando a intensidade da corrida de uma forma que nunca vimos antes. A IA ajuda a garantir que essas imagens sejam nítidas e claras, ajustando o foco e a exposição em tempo real para lidar com os desafios de velocidade e condições de iluminação em mudança.

Em relação à transmissão, há também um novo sistema de replay renovado que é alimentado por IA. Esse sistema de IA pode classificar instantaneamente as filmagens para destacar momentos-chave, garantindo que os fãs não percam nada da ação. Ele até tem a capacidade de criar replays em câmera lenta a partir de filmagens normais, adicionando uma nova camada de profundidade à experiência de visualização.

Há também muito burburinho sobre o uso potencial de drones para capturar imagens ao vivo, inspirado por um vídeo viral de visão em primeira pessoa (FPV) de Max Verstappen em uma volta de teste. Ainda existem obstáculos em relação à segurança a serem superados. Mas, a possibilidade de incluir imagens de drones no futuro é empolgante. Tudo se resume a encontrar novas maneiras de trazer a emoção da corrida para os espectadores em casa.

Fig 7. A foto mais rápida da F1.

Falando em emoção, a parte de áudio da transmissão também está pronta para uma atualização. O objetivo desta atualização é fazer com que os espectadores sintam que estão bem ali na pista, com o rugido dos motores ao redor deles. Algoritmos de IA estão sendo usados para ajustar a captura e o processamento de áudio para que o som da transmissão seja envolvente sem ser barulhento. Queremos ouvir os motores acelerarem, mas ainda sermos capazes de aproveitar a corrida sem muito volume.

Cruzando a linha de chegada#

Embora a IA possa ser uma ferramenta útil, ela não pode substituir pilotos humanos e equipes de pit com anos de experiência e talento. Dito isso, será interessante ver como a IA impactará a Fórmula 1 no futuro. Tecnologia mais avançada significa decisões mais informadas na pista, levando a batalhas incríveis pela bandeira quadriculada!

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