O pit stop de IA na Fórmula 1

A Fórmula 1 (F1) é um dos esportes mais tecnológicos do mundo. Com carros que atingem velocidades ensurdecedoras de 230 mph e fazem paradas nos boxes em dois segundos, ela exige engenharia extremamente inovadora. A F1 depende tanto dos pilotos e dos carros quanto das estratégias elaboradas pelos membros da equipe nos boxes, que analisam a corrida.

Várias tecnologias são usadas durante uma corrida, e a IA está se tornando uma das ferramentas mais importantes à disposição da equipe nos boxes. Vamos ver mais de perto onde exatamente a IA é usada na F1.

Visão computacional no Grande Prêmio de Abu Dhabi de 2023#

Quando os pilotos de F1 ultrapassam os limites da pista com as quatro rodas, isso é considerado uma infração aos limites da pista. A Federação Internacional do Automóvel (FIA) verifica essas infrações, 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 pessoas processaram cerca de 1.200 possíveis infrações aos limites da pista. Nas corridas seguintes, apesar do aumento no número de pessoas encarregadas de verificar essas infrações, a equipe ainda não dava conta.

Fig. 1. A linha branca na imagem acima é considerada o limite da pista.

Assim, no Grande Prêmio de Abu Dhabi de 2023, a FIA recorreu à visão computacional. A entidade está usando análise de forma para identificar o limite da pista e calcular o número de pixels que ultrapassam essa linha. Essa camada do sistema será usada para eliminar os casos em que claramente não é necessária a intervenção humana. Isso permite que a FIA se concentre nos casos que realmente exigem atenção.

Aumentando o engajamento dos fãs com insights de IA#

Setenta e um por cento dos profissionais do esporte acreditam que o engajamento dos fãs é essencial para alcançar seus objetivos. Quando as pessoas sentem uma conexão emocional com os esportes, elas voltam a acompanhá-los, o que ajuda o setor a gerar receita.

Um fim de semana de corrida envolve mais do que torcer pela sua equipe favorita. A Amazon Web Services (AWS) se uniu à F1 para oferecer análises detalhadas de decisões tomadas em frações de segundo e mostrar o desempenho com estatísticas minuciosas. Isso é possível graças à análise de cerca de 70 anos de dados de corrida armazenados no Amazon S3. Além dos dados históricos, modelos de aprendizado de máquina podem analisar os dados coletados por mais de 300 sensores em cada carro de F1, que totalizam 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 são a força vital da equipe. Todos os aspectos do desempenho — como disputamos uma corrida, desenvolvemos um carro, selecionamos e analisamos pilotos — são orientados por dados”. Vamos conferir algumas das estatísticas que esses sistemas conseguem gerar:

• Previsão de disputa: A previsão de disputa estima quantas voltas faltam para que o carro perseguidor alcance a “distância de ataque” do carro à frente. As previsões são feitas usando dados do histórico da pista e do ritmo projetado dos pilotos.
• Disputa de estratégia nos boxes: Oferece aos fãs informações adicionais para avaliar, em tempo real, o sucesso da estratégia de cada piloto e seus resultados. Os fãs também podem acompanhar as mudanças sutis de estratégia feitas pelos pilotos e observar o impacto delas no resultado.
• Domínio na pista: oferece aos fãs e comentaristas informações sobre onde e como um piloto está superando seus rivais ao longo do circuito.
• Pontuações de desempenho dos carros: Esse insight permite que os fãs selecionem um carro específico e comparem seu desempenho com o de outros carros. As comparações se baseiam no desempenho nas curvas (a capacidade do carro de manter velocidade, estabilidade e controle ao fazer curvas), no desempenho em retas (a aceleração e a velocidade máxima do carro em trechos retos) e na dirigibilidade (a facilidade e a resposta ao controlar o veículo, incluindo direção, frenagem e manobras).

Fig. 2. Exemplo de visualização do domínio da pista que os fãs podem consultar.

Corridas simuladas com IA#

Corrida simulada, ou sim racing, é uma experiência virtual de corrida de F1. Muitas vezes, ela é usada para ajudar pilotos a se familiarizarem com a pista e aprimorarem suas habilidades sem correr o risco de sofrer lesões ou danificar os carros. Ao incorporar IA às corridas simuladas, as equipes podem simular condições dinâmicas de corrida, o desempenho dos carros com diferentes configurações e até o comportamento dos concorrentes na pista.

Os mecanismos de física conseguem modelar com precisão o comportamento dos veículos. Eles levam em conta fatores como aerodinâmica, aderência dos pneus e ajustes da suspensão. Enquanto isso, os dados de corridas reais e simuladas são analisados continuamente para aprimorar as estratégias e o desempenho. As configurações de sim racing podem variar de opções básicas, com volante e pedais, a simuladores em escala real com plataformas de movimento, headsets de VR e réplicas detalhadas dos cockpits de carros de F1.

Fig. 3. Max Verstappen, piloto de Fórmula 1, em uma corrida simulada. (Fonte: shop.gperformance.eu)

Equipes de F1 e inovadores em IA: uma combinação perfeita na pista#

Algumas das principais equipes de F1 estão usando ativamente a IA e até contam com empresas de IA como patrocinadoras oficiais. Vamos conhecer rapidamente algumas dessas parcerias e os benefícios que elas oferecem.

Mercedes e G42#

A G42 é uma empresa líder em IA e computação em nuvem, sediada nos Emirados Árabes Unidos. Ela é a patrocinadora oficial da equipe Mercedes-AMG PETRONAS F1. A G42 equipa a equipe com recursos avançados de análise de dados e aprendizado de máquina. Com o apoio da G42, a equipe consegue processar grandes volumes de dados em tempo real e extrair insights valiosos para tomar decisões orientadas por dados. Por exemplo, os algoritmos de IA da G42 podem analisar dados de telemetria para otimizar as configurações dos carros para pistas específicas, aprimorando o desempenho com ajustes finos na aerodinâmica, na pressão dos pneus e na carga de combustível.

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

Red Bull e Oracle#

A equipe Red Bull Racing usa IA para otimizar o consumo de combustível, ajudando seus carros a andar mais rápido por mais tempo, o que pode ser decisivo para vencer corridas. Essa equipe de Fórmula 1 venceu o Campeonato de Pilotos e o Campeonato de Construtores de 2023 em uma temporada recorde. A equipe conta com a Oracle Cloud para impulsionar a estratégia de corrida, o desenvolvimento de motores, as corridas simuladas, o envolvimento dos fãs e muito mais.

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

Ferrari e AWS#

A Amazon Web Services (AWS) é uma das patrocinadoras oficiais da equipe Scuderia Ferrari F1. A equipe Scuderia Ferrari criou um sensor virtual de velocidade no solo usando IA e aprendizado de máquina no Amazon SageMaker, fornecendo dados mais rápidos e confiáveis aos engenheiros. A equipe conseguiu reduzir o peso do veículo, um fator fundamental em um esporte em que cada grama importa. Também usou a AWS para desenvolver modelos de aprendizado de máquina baseados na teoria dos jogos, a fim de analisar as variáveis da estratégia de corrida.

Fig. 6. A equipe Scuderia Ferrari F1 conta com o apoio da AWS (thelastcorner.it).

O que estamos vendo nesta temporada?#

A temporada de 2024 começou em março com o Grande Prêmio do Bahrein. Até agora, passamos por apenas quatro corridas, mas a temporada começou de forma emocionante. Desde o início, estamos vendo novas inovações de IA estrearem 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 é nos dar uma visão diretamente da traseira do carro, capturando a intensidade da corrida de uma forma nunca vista 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 da velocidade e das mudanças nas condições de iluminação.

Na área de transmissão, também há um novo sistema de replay reformulado, alimentado por IA. Esse sistema de IA pode analisar instantaneamente as filmagens para destacar momentos importantes, garantindo que os fãs não percam nada da ação. Ele também consegue criar replays em câmera lenta a partir de filmagens comuns, acrescentando uma nova dimensão à experiência de assistir.

Também há muita expectativa em torno do possível uso de drones para capturar imagens ao vivo, inspirado por uma tomada viral em visão em primeira pessoa (FPV) de Max Verstappen durante uma volta de teste. Ainda há obstáculos de segurança a superar. Mas a possibilidade de incluir tomadas de drones no futuro é empolgante. O objetivo é encontrar novas maneiras de levar a emoção da corrida aos espectadores em casa.

Fig. 7. A tomada mais rápida da F1.

Falando em emoção, o áudio da transmissão também está prestes a receber uma atualização. O objetivo é fazer com que os espectadores sintam que estão bem ali na pista, cercados pelo rugido dos motores. Algoritmos de IA estão sendo usados para ajustar a captura e o processamento de áudio, de modo que o som da transmissão seja imersivo sem ficar ruidoso. Queremos ouvir os motores acelerando, mas ainda poder curtir a corrida sem que o volume fique alto demais.

Cruzando a linha de chegada#

Embora a IA possa ser uma ferramenta útil, ela não pode substituir pilotos e equipes de pit stop com anos de experiência e talento. Ainda assim, vai ser interessante ver como a IA afetará a Fórmula 1 no futuro. Uma tecnologia mais avançada significa decisões mais bem fundamentadas na pista, levando a disputas incríveis pela bandeira quadriculada!

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