F1: спорт высоких технологий

Легенда автогонок «Формула 1» тесно связана с новейшими технологиями. Здесь используют и обычные программы для бизнеса, и 3D-печать, и те системы, что работают в аэрокосмическом приборостроении. Счет объемов хранения данных идет на петабайты, скорость работы командного суперкомпьютера – десятки терафлопсов. Как в F1 применяют достижения XXI века, узнал «Водитель Петербурга».

Работа над созданием нового болида на сезон каждый год начинается в феврале – марте. Как рассказал Томас Маер, главный операционный директор команды Lotus, выступающей в «Формуле 1», именно к этому времени FIA (Международная федерация автогонок) предоставляет очередной том новых технических требований к болидам. Штаб-квартира команды находится в Великобритании, неподалеку от Оксфорда, и насчитывает 500 сотрудников.

В распоряжении команды «Лотус» – суперкомпьютер с быстродействием в 38 терафлопсов (1 терафлопс способен выполнять 1 триллион операций в секунду и выдавать 100 гигабайт данных в час). Собран он из серийных компонентов, в качестве хранилища используется Nat, процессор состоит из трех тысяч ядер. Автоматизацию проектирования обеспечивает Catia V5.

По словам Томаса Маера, около года назад команда начала использовать технологию machine learning, которая обеспечивается при помощи Microsoft Asure. Она позволяет анализировать данные, накопленные за последние 20 лет, и составлять прогнозы, близкие к стопроцентному реальному результату. При работе над формой будущего болида расчеты занимают около 6 часов. Но этот труд ведется не только на стадии создания прототипа автомобиля на сезон, но и между гонками. За год команда успевает сделать идеальную машину, как с точки зрения соотношения числа лошадиных сил и массы автомобиля (более 850 л/с и 640 килограммов веса), так и с точки зрения кузова и управления. Для сравнения: сейчас фактически одни и те же технологии используются как в «Формуле 1», так и в аэрокосмическом приборостроении. Только последнее выпускает нечто новое раз в 10 лет, а у инженеров королевских гонок на это уходит 12 месяцев.

При создании болида на первоначальной стадии инженеры получают до 500 моделей различных форм и характеристик. После этого прототип распечатывается на 3D-принтере (по регламенту FIA его размер – 60 процентов от реального гоночного автомобиля) и отправляется на свой первый тест – в аэродинамическую трубу, имеющуюся в штабе команды. Ее мощность – 3 тысячи лошадиных сил, а поток движется со скоростью до 50 метров в секунду. «Цикл по регламенту должен длиться не более 30 минут. Но, как правило, нам хватает трех минут для того, чтобы понять, выходит машина на заданные параметры или нет. Если нет, мы останавливаем испытания», – говорит Томас Маер. Таким образом команда бережет драгоценные 27 минут времени на тесты.

Еще одна возможность испытать будущий болид – симулятор. Как отмечает главный операционный директор команды «Лотус», пилот выходит из него таким же вспотевшим, как если бы он только что закончил реальную гонку. Кроме того, симулятор выполняет еще одну функцию: позволяет выращивать новых гонщиков. Реальные испытания болидов запрещены по регламенту FIA. Для них отводится специальное время.

Перед тем как болид выйдет на трассу, он проходит множество испытаний. В том числе и краш-тесты. Их проводит независимая лаборатория. Но и после них работа над машиной ведется непрерывно. Каждый раз в нее может быть внесено до 30 тысяч изменений. Команда Lotus выпускает до 220 релизов собственного программного обеспечения в год, изготавливает около 15 тысяч чертежей и 4 тысячи узлов агрегатов. В неделю может уйти на испытания до 600 конфигураций – если инженеры понимают, что машина может ехать быстрее, подгоняют компоненты под заданные параметры. Это, кстати, одно из новшеств современных гонок, когда при помощи моделирования гораздо проще выпустить более подходящие детали сразу, а не действовать посредством метода проб и ошибок.

«То, что вы видите по телевизору, это лишь 20 процентов работы команды. 80 процентов приходится на прототипы. Это значит, что сотрудники должны работать быстро и обладать определенной гибкостью мышления», – заявил Томас Маер.

Во время подготовки к очередному этапу и его проведении используется Azure Stream Analytics – система, позволяющая сравнивать желаемые результаты с фактическими. Для своих болидов перед гонкой Lotus готовит порядка 20 различных конфигураций. Если инженеры в режиме реального времени видят какие-либо отклонения от нормы, поменять что-либо невозможно. Можно лишь передать пилоту сведения о том, какую именно заранее настроенную конфигурацию нужно подключить. Подключиться к болиду в момент его нахождения на трассе возможно, но это запрещено FIA. Именно такое табу позволяет «Формуле 1» не превратиться в гонку компьютеров и по-прежнему радовать зрителей мастерством пилотов.

Тем временем параметрия машины во время заездов отслеживается постоянно. На каждом болиде установлены до 200 сенсоров, данные с которых постоянно поступают на пит-лейн в бокс команды. Частота передачи – 1000 герц. Все сведения о каждом автомобиле, проходящем трассу (в том числе и потоковое видео), поступают сначала в FIA. После отсева параметрия конкретной машины поступает в ее команду, а потом эти сведения, в свою очередь, уходят в штаб-квартиру и в боксы. Что касается бортового компьютера, по словам Томаса Маера, он представляет из себя «черный ящик», который в начале сезона опечатывает Международная федерация. Это компьютер McLaren Electronics с операционной системой Windows.

Тот же Azure позволяет сотрудникам «Лотус» обмениваться данными в любой точке мира. На вопрос о том, не боится ли он утечки информации, Томас Маер ответил, что его больше пугает «человеческий фактор». Справиться с возможным инсайдом команде помогает Office 365. Операционный директор говорит: приходя к нам на работу, сотрудники подписывают документ, в котором соглашаются на то, что вся их электронная почта будет просматриваться. Ни одно письмо не уходит адресату, пока не будет просмотрено вложение. Что, в общем-то, понятно. «Формула 1» стала не просто спортом высоких достижений, но и высоких технологий.