Пит-стоп с искусственным интеллектом в Формуле-1

Формула-1 (F1) - один из самых высокотехнологичных видов спорта в мире. Автомобили, развивающие сокрушительную скорость в 230 миль в час и совершающие двухсекундные пит-стопы, требуют самых инновационных разработок. Формула-1 - это не только гонщики и автомобили, но и стратегии, которые разрабатывают члены пит-команды, анализируя ход гонки.

Во время гонки в ход идут различные технологии, и ИИ становится одним из самых важных инструментов в распоряжении пит-команды. Давайте подробнее рассмотрим, где именно ИИ используется в Формуле-1.

Компьютерное зрение на Гран-при Абу-Даби 2023 года 

Когда гонщики Формулы-1 выезжают за пределы трассы всеми четырьмя колесами, это считается нарушением лимита трассы. Международная автомобильная федерация (FIA) проверяет эти нарушения, и по результатам выписываются штрафы. 

Каждую гонку приходится обрабатывать сотни нарушений. Во время Гран-при Австрии 2023 года всего четыре человека обработали около 1200 потенциальных нарушений ограничений трассы. В последующих гонках, несмотря на увеличение числа людей, работающих над проверкой нарушений, этого было недостаточно.

‍

Поэтому на Гран-при Абу-Даби 2023 года FIA обратилась к компьютерному зрению. Они используют анализ формы для определения края трека и подсчета количества пикселей, выходящих за эту линию. Этот уровень системы призван исключить случаи, когда взаимодействие с человеком явно не требуется. Это позволит FIA сосредоточиться на тех случаях, которые действительно требуют их внимания.

Повышение вовлеченности фанатов с помощью искусственного интеллекта

Семьдесят один процент профессионалов в области спорта считают, что привлечение болельщиков жизненно важно для достижения их целей. Когда люди чувствуют эмоциональную связь со спортом, они продолжают возвращаться, и это помогает индустрии получать прибыль.

Гоночный уик-энд - это не просто боление за любимую команду. Amazon Web Services (AWS) объединилась с Формулой-1, чтобы предоставить глубокое понимание решений, принимаемых в доли секунды, и продемонстрировать выступления с подробной статистикой. Для этого им удалось проанализировать около 70 лет данных о гонках, хранящихся на Amazon S3. Помимо исторических данных, модели машинного обучения могут анализировать данные, собранные с более чем 300 датчиков каждого болида F1. Речь идет о более чем 1,1 миллиона точек данных в секунду! 

Вполне естественно, что генеральный директор Oracle Red Bull Racing Кристиан Хорнер считает: "Данные - жизненно важная составляющая команды. Каждый элемент производительности - как мы проводим гонки, как разрабатываем болиды, как подбираем и анализируем гонщиков - все это управляется данными". Давайте посмотрим на некоторые статистические данные, которые могут выдавать эти системы:

• Прогноз сражения: Прогноз сражения предсказывает, через сколько кругов преследующая машина окажется на расстоянии "удара" от машины, идущей впереди. Для прогноза используются данные из истории трассы и прогнозируемый темп гонщика.
  ‍
• Pit Strategy Battle: Она дает болельщикам дополнительную информацию о том, как оценить успешность стратегии каждого гонщика и ее результаты в режиме реального времени. Болельщики также могут отслеживать тонкие изменения стратегии, вносимые гонщиками, и видеть их влияние на результат.
  ‍
• Доминирование на трассе: Дает болельщикам и комментаторам представление о том, где и как гонщик доминирует над своими соперниками на трассе.
  ‍
• Оценка характеристик автомобиля: Эта информация позволяет фанатам выделить конкретный автомобиль и сравнить его характеристики с другими машинами. Сравнение проводится по таким параметрам, как прохождение поворотов (насколько хорошо автомобиль сохраняет скорость, устойчивость и управляемость при прохождении поворотов), прямолинейность (ускорение и максимальная скорость автомобиля на прямой) и управляемость (общая легкость и отзывчивость управления автомобилем, включая рулевое управление, торможение и маневрирование).

‍

Симулятор гонок с искусственным интеллектом

Симуляторы гонок, или симуляторы, - это виртуальные гонки Формулы-1. Они часто используются для обучения гонщиков, чтобы они лучше знали гоночную трассу и совершенствовали свои навыки, не рискуя получить травму или повредить автомобиль. Благодаря внедрению искусственного интеллекта в симуляторы гонок команды могут моделировать динамические условия гонок, характеристики автомобилей при различных настройках и даже поведение соперников на трассе. 

Физические движки могут точно моделировать поведение автомобиля. Они учитывают такие факторы, как аэродинамика, сцепление шин с дорогой и настройки подвески. При этом данные, полученные как в реальных гонках, так и в симуляторах, постоянно анализируются для отработки стратегий и улучшения характеристик. Гоночные симуляторы могут быть самыми разными - от базовых с рулем и педалями до полномасштабных, включающих платформы для движения, VR-гарнитуры и детальные копии кокпитов болидов Формулы-1.

‍

Команды Формулы-1 и новаторы в области искусственного интеллекта: Совпадение на трассе

Некоторые ведущие команды Формулы-1 активно используют ИИ, а компании, занимающиеся разработкой ИИ, даже являются их официальными спонсорами. Давайте рассмотрим некоторые из этих партнерств и их преимущества. 

Mercedes & G42

G42 - ведущая компания в области искусственного интеллекта и облачных вычислений, базирующаяся в ОАЭ. Она является официальным спонсором команды Mercedes-AMG PETRONAS F1 Team. G42 предоставляет команде передовые возможности анализа данных и машинного обучения. Благодаря поддержке G42 команда может обрабатывать огромные объемы данных в режиме реального времени и извлекать ценные сведения для принятия решений на основе данных. Например, алгоритмы искусственного интеллекта G42 могут анализировать данные телеметрии для оптимизации настроек болида для конкретных трасс, повышая производительность за счет точной настройки аэродинамики, давления в шинах и загрузки топлива.

‍

Red Bull и Oracle

Гоночная команда Red Bull использует искусственный интеллект для оптимизации расхода топлива, помогая оптимизировать его использование, а значит, ехать быстрее и дольше, что может стать решающим фактором для победы в гонках. Эта команда Формулы-1 выиграла чемпионат пилотов и чемпионат конструкторов в рекордном сезоне 2023 года. Команда полагается на Oracle Cloud для обеспечения гоночной стратегии, разработки двигателей, симуляторов гонок, привлечения болельщиков и многого другого.

‍

Ferrari & AWS

Компания Amazon Web Services (AWS) является одним из официальных спонсоров команды Scuderia Ferrari F1 Team. Команда Scuderia Ferrari создала виртуальный датчик скорости движения по земле, используя (ИИ) и машинное обучение с помощью Amazon SageMaker. Они смогли быстрее и надежнее предоставлять данные своим инженерам. Команда смогла снизить вес автомобиля, что является критическим фактором в спорте, где важен каждый грамм. Они также использовали AWS для разработки ML-моделей, основанных на теории игр, для анализа переменных в стратегии гонки.

‍

Что мы увидим в этом сезоне?

Сезон 2024 года начался в марте с Гран-при Бахрейна. Пока мы прошли только четыре гонки, но начало сезона было захватывающим. С самого начала мы видим, как в этом сезоне дебютируют новинки ИИ.

Начнем с того, что фанаты стремятся быть ближе к происходящему. Это привело к появлению новых ракурсов съемки. Команда трансляций Формулы-1 тесно сотрудничает с Aston Martin, чтобы разработать камеру заднего света. Идея заключается в том, чтобы предоставить нам вид с заднего сиденья автомобиля, передавая интенсивность гонки таким образом, какого мы еще не видели. ИИ помогает сделать эти изображения четкими и ясными, регулируя фокус и экспозицию в режиме реального времени, чтобы справиться с проблемами скорости и меняющихся условий освещения.

Что касается трансляций, то здесь также появилась новая модернизированная система повторов, в которой задействован искусственный интеллект. Эта система искусственного интеллекта может мгновенно сортировать отснятый материал, выделяя ключевые моменты, чтобы болельщики не пропустили ни одного события. Она даже способна создавать замедленные повторы из обычных кадров, добавляя новый уровень глубины просмотра.

Также много шума вызывает потенциальное использование дронов для съемки живых видеороликов, вдохновленное вирусным снимком Макса Ферстаппена с видом от первого лица (FPV) на тестовом круге. Пока еще предстоит преодолеть препятствия, связанные с безопасностью. Но возможность включения съемки с дронов в будущем не может не радовать. Все дело в том, чтобы найти новые способы донести острые ощущения от гонок до зрителей дома.

‍

Если говорить о захватывающих моментах, то звуковая часть трансляции также получит обновление. Цель этой модернизации - создать у зрителей ощущение, что они находятся прямо на трассе, и их окружает рев моторов. Алгоритмы искусственного интеллекта используются для точной настройки захвата и обработки звука, чтобы звук трансляции был захватывающим и не был шумным. Мы хотим слышать, как ускоряются двигатели, но при этом иметь возможность наслаждаться гонкой без излишней громкости.

Пересечение финишной черты

ИИ может стать полезным инструментом, но он не сможет заменить гонщиков и пит-команду с многолетним опытом и талантом. Тем не менее, будет интересно посмотреть, как ИИ повлияет на Формулу-1 в будущем. Более совершенные технологии означают более обоснованные решения на трассе, что приведет к потрясающим сражениям за клетчатый флаг!

Ознакомьтесь с нашим репозиторием GitHub, чтобы узнать больше об искусственном интеллекте. Посетите страницы наших решений, чтобы узнать, как ИИ применяется в таких областях, как производство и сельское хозяйство.