Le moderne auto di Formula 1 (F1) sono macchine intelligenti, connesse e collegate in rete, che possono includere centinaia di sensori e quasi 1,5 chilometri di cavi. Questi sensori forniscono miliardi di dati da analizzare che aiutano i team a superare la concorrenza, come nel caso dei dati dell’auto di F1 Mercedes-AMG Petronas, che aiutano il team a ottenere vittorie strepitose.
Dove si trovano tutti questi sensori, quali dati raccolgono e in che modo questi dati vengono utilizzati da ingegneri e piloti? Ecco un’analisi più approfondita delle fabbriche di data factory snelle ed efficienti che si trovano nelle moderne auto di F1.
Quali sensori sono presenti su un’auto di F1 e quali dati raccolgono?
Senza entrare troppo nel merito di come vengono costruite, le auto hanno vari sistemi, come il motore, il sistema di scarico, il cambio, il differenziale e l’aerodinamica, che comunicano tra loro. L’unità di controllo del motore (ECU) è il centro del sistema di un’auto e l’ECU standard (SECU) è un piccolo e potente computer all’interno dell’ECU. La SECU è stata resa obbligatoria nel 2008 e funge da unità di data storage centrale dei dati dell’auto, responsabile dell’elaborazione e della trasmissione dei dati dalla vettura al team.
Sono presenti anche un modulo di controllo della potenza (PCM), un’unità di controllo principale (MCU) per la registrazione dei dati e il volante, che funge anche da interfaccia dati remota per i piloti.
I sensori vengono quindi applicati in vari punti dell’auto. Si dividono in tre categorie distinte:
- Sensori di strumentazione, come i sensori di pressione e del flusso del carburante.
- Sensori di monitoraggio, che inviano canali di dati sullo stato dei sistemi dell’auto.
- Sensori di controllo, che trasformano gli input del pilota in output dell’auto (ad esempio, accelerazione o accensione).
Possono essere magnetici, ottici e persino laser. Alcuni esempi di sensori specifici:
- Sensori di temperatura, compresi i sensori di temperatura del motore e dell’airbox, e sensori di temperatura senza contatto che misurano l’attrito tra le parti con l’energia a infrarossi. Anche le termocamere possono fornire un rilevamento del calore senza contatto.
- Accelerometri, che misurano le forze g create durante le curve o la frenata.
- Sensori di pressione, che misurano i sistemi idraulici.
- Sensori a doppio asse, che misurano la frenata e la sterzata.
- Sensori di pneumatici, che misurano l’usura, l’aderenza, la temperatura e la pressione per offrire agli ingegneri informazioni sul comportamento degli pneumatici o sul modo in cui influiscono sull’equilibrio dell’auto.
- Tubi di Pitot, ovvero tubicini contenenti sensori in grado di misurare la velocità dell’aria; si tratta dello stesso tipo di sensore utilizzato sugli aerei commerciali.
- Sensori di flusso di fluidi a ultrasuoni, che monitorano le performance del carburante.
- Laser, che misurano la distanza dell’auto dal suolo.
- Potenziometri degli ammortizzatori, che misurano la compressione delle molle e la risposta al rollio del telaio.
Inoltre, non bisogna dimenticare la versione della “scatola nera” della vettura di F1: il registratore di dati sugli incidenti (RAG), che raccoglie anch’esso i dati dei sensori e invia un allarme immediato quando si verifica un incidente.
Come arrivano i dati dei sensori dall’auto al team?
I sensori e gli altri componenti di bordo dell’auto trasmettono i dati tramite la rete integrata nell’auto, che viene registrata su un server di bordo. I dati vengono poi crittografati e inviati ai team tramite radiofrequenza da un’antenna montata sull’auto. Tutto questo avviene in una frazione di secondo.
Non si tratta di una radiofrequenza qualsiasi. Nei circuiti delle città con traffico più intenso, come Singapore, può essere difficile eliminare il rumore il giorno della gara. La Formula One Management (FOM) ha creato una rete di comunicazione standardizzata che sfrutta un collegamento in fibra e punti di accesso condivisi in grado di fornire comunicazioni crittografate per ogni team tra l’auto e il garage. In questo modo vengono inviati piccoli pacchetti di dati in tempo reale, mentre le auto possono anche emettere una raffica di dati quando si trovano nel raggio di copertura del garage durante un pit stop.
Cosa succede con i dati dei sensori raccolti dall’auto?
In un articolo sul modo in cui i team di Formula 1 ottengono dati agili all’edge, abbiamo visto come i dati vengono raccolti, elaborati e archiviati dal team Mercedes F1 grazie ai data center mobili basati su tecnologia Pure Storage®. Ma in che modo gli ingegneri utilizzano questi dati?
I dati vengono elaborati nella Race Support Room e combinati con quelli audio e video per ottenere un quadro più chiaro di:
- Test pre-gara. Come un pilota di linea che esegue una lista di controllo prima del volo, prima della gara un ingegnere dei dati esegue test dei sensori, compresi i controlli di calibrazione e il tuning per le condizioni di ciascun circuito. Ogni circuito è unico, per cui le letture dei sensori prima e a metà gara sono fondamentali.
- Monitoraggio a metà gara. Il giorno della gara, gli ingegneri possono rilevare i problemi di monitoraggio, consentendo al pilota di effettuare regolazioni in una frazione di secondo. Supponiamo che un pilota stia incalzando un avversario in un tentativo aggressivo di sorpasso. Il calore prodotto dallo scarico di un’auto di F1, con temperature che vanno dai 950 ai 1.000 gradi, può essere paragonabile a quello di un’auto in un forno. Se le temperature del motore iniziano a salire fino a raggiungere livelli pericolosi, gli ingegneri possono dire al pilota di desistere per consentire il raffreddamento del veicolo.¹ I dati dei sensori degli pneumatici hanno inoltre contribuito a definire una seconda strategia di pitstop al Gran Premio di Barcellona, dando subito alla Mercedes e a Lewis Hamilton un vantaggio competitivo.
- Conformità normativa. La Fédération Internationale de l’Automobile (FIA), l’ente che governa la F1, ha disciplinato con una rigorosa regolamentazione le tecnologie ammesse a bordo e le monitora con attenzione attraverso i dati dei sensori. Il data center dati di ogni team è direttamente collegato alla FIA.
- Intelligence strategica. I dati dell’auto non vengono semplicemente archiviati dopo una gara, ma vengono aggiunti ed elaborati per le stagioni future. Anche i dati dei concorrenti hanno un ruolo importante. I dati dei sensori inviati da un’auto possono essere analizzati in modo isolato o associati ai dati dei concorrenti. Considera le curve, ad esempio. Si tratta di un eccellente caso d’uso per sovrapporre i dati dei sensori con quelli dei concorrenti, allo scopo di confrontare due linee sulla stessa curva e vedere quale sia il valore apicale migliore.
- Comportamento del pilota. I sensori generano dati di telemetria e di registrazione dall’auto stessa, ma monitorano anche il comportamento del pilota. Questi dati offrono ai team un ottimo strumento per fornire ai piloti un feedback quantificabile su come migliorare la guida. Le metriche relative ai piloti comprendono la percentuale di giri che un pilota effettua con l’acceleratore al massimo, il modo in cui usa i freni e come affronta le curve.
Mercedes-AMG Petronas F1: guidata dai dati
Le moderne auto di F1 sono sistemi straordinari e incredibilmente complessi che sono diventati più sofisticati nel corso degli anni, dando agli ingegneri (e ai piloti) maggiori responsabilità ma anche più informazioni approfondite. Oggi, la vittoria è il risultato di felice connubio tra i due aspetti. È l’istinto guidato dai dati.
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