➥ Новости
Сергей ИВАНОВ
Цифровая революция — пожалуй, именно так можно определить целый ряд изменений в процессе создания машин Формулы-1, происходивший несколько последних лет. Процесс этот прошел для болельщиков практически незаметным, ведь о подробностях своей работы инженеры Формулы-1 предпочитают не распространяться. Завесу тайны над тем, как сегодня создаются и совершенствуются формульные машины, приподнял управляющий директор команды Lotus Томас Майер. Как известно, один из спонсоров команды — фирма Microsoft, поэтому Lotus сейчас находится на переднем крае использования современных облачных технологий. Майер рассказал об этом российским журналистам на специальной пресс-конференции в Москве. Кроме того, главный менеджер Лотуса эксклюзивно ответил на вопросы Авторевю, посвященные как принципиальным аспектам разработки новых машин, так и конкретным проблемам, с которыми сейчас встречается Lotus.
Томас Майер рассказал российским журналистам о том, как проектируются и совершенствуются гоночные машины третьего тысячелетияКак совершенствовали машины в докомпьютерную эпоху? Создатель машины анализировал, насколько быстро она едет и думал над тем, что в ней изменить. Пользуясь интуицией конструктора, создавали некие новые формы, детали, элементы. Они могли оказаться гениальным прорывом в аэродинамике (как, например, «вздернутый носик», который придумал и применил конструктор команды Tyrrell Харви Постлтуэйт), а могли, наоборот, стать провальными и испортить всю картину. Далее воплощали новинку в материале и на тестах смотрели, как она работает. Причем источником информации для инженеров был сам гонщик. Которому поэтому очень важно было не просто уметь хорошо пилотировать машину, но и внятно доносить нюансы ее поведения до инженеров.
Постепенно картина менялась — совершенствовались алгоритмы продувок и аэродинамические полигоны, повышалась мощность компьютеров. Все больше нюансов поведения автомобиля можно было выяснить, не покидая пределов фабрики и не выезжая на дорогостоящие тесты. Заодно инженеры получили возможность увеличить и количество вариантов изменений в машине, которые проверялись на предварительной стадии проектирования. Однако попытка создать адекватную виртуальную модель автомобиля и проектировать машину только за счет «цифровых продувок», не прибегая к реальным в аэродинамической трубе, потерпела неудачу. Последним эту утопию пытался воплотить в жизнь Ник Вирт в команде Virgin (ныне Manor), но так и не добился успеха. Да это и не так уж нужно — два метода исследования аэродинамики отлично дополняют друг друга. Команды, у которых собственной аэродинамической трубы нет или она устарела (и по этой причине они вынуждены пользоваться арендованной), уделяют больше внимания вычислительной аэродинамике. Но все без исключения применяют оба метода, проверяя и сравнивая между собой полученные данные.
В Формуле-1 давно уже результат определяется не столько мастерством гонщика или умелыми действиями механиков на пит-стопе, сколько уровнем конструкторских решений Тем не менее, пока речь шла только о том, чтобы использовать собственные (пусть и очень мощные) компьютеры команд, вотчиной инженеров, работающих с цифровыми технологиями, была исключительно аэродинамика. Аэродинамические программы совершенствовались стремительными темпами, причем вовсе не на деньги команд Формулы-1 — основной сферой их применения была авиация. Но на что-то большее, чем на моделирование и визуализацию потоков воздуха, обтекающих болид, ресурсов компьютеров не хватало. Однако за последние годы картина изменилась, поскольку командам стали доступны так называемые облачные технологии.
Облако — некая компьютерная инфраструктура, объединенная за счет современных средств коммуникации, к которой совместно имеет доступ множество пользователей. Для многих из нас самый примитивный уровень этих технологий доступен, когда мы пользуемся виртуальными дисками, размещая на них свою частную информацию. Где, в каких хранилищах она пребывает, нам совершенно неважно — важно, что она всегда доступна и на нее не тратятся объемы жестких дисков наших собственных компьютеров.
Следующий уровень облачных технологий — вычисления. Вместо того, чтобы наращивать мощность собственных компьютеров, команды теперь могут для своих вычислений дистанционно использовать сторонние ресурсы — в случае с Лотусом это сервера компании Microsoft. Это становится особенно актуальным сейчас, когда FIA накладывает ограничения не только на продувки в аэродинамической трубе, но и на процессы виртуального аэродинамического моделирования. Зачем тратить деньги на компьютерное оборудование, которое значительную часть времени будет простаивать? «Мы покупаем такие компьютерные мощности, которые нам нужны — и на то время, которое мы их реально используем. Как только расчет закончен, мы ничего не платим!» — так Томас Майер определил главный принцип использования облачных вычислений. Удобно, что и говорить. Как и возможность использовать облако для хранения данных. А их у каждой команды очень много, это огромные объемы информации!
На пресс-конференции я специально задал вопрос, сколько времени команда хранит такие данные, как, допустим, телеметрию с гонок. Ясно, что данные устаревают, ведь каждый год выпускаются новые шины, меняется аэродинамика автомобилей и характеристики двигателей, на трассах перекладывается асфальт и так далее. Ответ Томаса был категоричен: мы храним всё! Далее он рассказал о главной проблеме в этой сфере — меняются алгоритмы представления данных, поэтому возникают конфликты между архивными данными и современными программами, используемыми для их обработки. Но это не повод что-то стирать — ведь нельзя сказать заранее, когда и какие данные инженерам команды понадобятся. А благодаря облачным хранилищам объем, который могут использовать участники чемпионата Формулы-1, практически безграничен.
Умение анализировать телеметрическую информацию — одна из составляющих гоночного мастерства. Раньше пилоты изучали распечатки, теперь все может выводиться на дисплеи перед ними. Правда, чаще всего во время Гран При эти экраны просто показывают телевизионную картинку и таблицу результатовНеоценимую помощь в пополнении копилки данных оказывают тесты — предсезонные и те немногочисленные заезды, которые сейчас разрешены по ходу сезона. Если на Гран При во время пятничных и субботних тренировок спортсмены сосредоточены на достижении спортивного результата, на поиске эффективных настроек, позволяющих быстро ехать здесь и сейчас — то на тестах все подчинено сбору информации. Более 250 установленных на машинах датчиков постоянно собирают данные, которые будут обрабатываться и учитываться в дальнейшей работе.
Однако нужно понимать, что если просто выгрузить данные в облако, они там так и будут лежать мертвым грузом. Необходимы алгоритмы, позволяющие использовать эти данные в текущей работе. Программное обеспечение, которое обеспечивает это, команда разрабатывает самостоятельно, это ее интеллектуальная собственность. Однако у компании Microsoft есть собственные программные продукты, которые используются командой. Среди них есть и те, которые применяются не только командами Формулы-1, но и многими другими предприятиями абсолютно разного профиля. Например, Microsoft Dynamics AX — программное решение, автоматизирующее работу предприятия. Разного рода неспецифические аспекты его работы (например, финансовый менеджмент) для нас менее интересны.
Но как вам нравится автоматический учет ресурса абсолютно всех деталей, используемых в болиде? Их десятки тысяч, и никакие технологические журналы учета, естественно, с этой задачей не справились бы. А с помощью автоматизированной системы у руководства команды все остается под контролем. Не может возникнуть внезапная нехватка, допустим, каких-нибудь специальных болтов или шплинтов. Если их запас подходит к концу, то система следит за тем, чтобы вовремя пополнить их запас, разместив заказ у поставщиков или подсказав о необходимости выпускать их на фабрике команды. Причем если технологический цикл изготовления детали длительный, никого не удивляет, что производство новой начинается задолго до того, как истечет ресурс той, что в данный момент стоит на автомобиле.
Гонки Формулы-1 проходят в разных условиях — и это необходимо учитывать заранее, определяя конфигурацию болида на конкретный Гран При Но главное, принципиальное преимущество облачных технологий проявляется в области совершенствования болида. Для него используется так называемое машинное обучение — процесс, который позволяет, грубо говоря, получать знания из данных. При этом в данных искусственный интеллект обнаруживает взаимосвязи, которые человеческий разум осмыслить не в состоянии — или они просто неявны и людьми не замечаются. Имея достаточное количество статистических данных в любой области, машина может сделать прогноз. Причем алгоритмы прогнозирования позволяют предсказывать с высокой степенью вероятности. Аналитики компании Microsoft, например, успешно предсказывали результаты решающих спортивных матчей, распределение призов на церемонии Оскара или результаты грядущего присуждения Нобелевских премий.
Что эти механизмы дают конструкторам? Болид Формулы-1 — тончайший механизм. Даже в недавнем прошлом команда, которую представляет Томас Майер, применяла вроде бы многообещающие решения, которые на поверку оказывались пустышкой. Вспомним хотя бы выхлоп в районе боковых понтонов (в те времена, когда здесь выступал Виталий Петров) или недавний «двухкилевой» носовой обтекатель.
На уровне тонкой аэродинамики, небольших, но важных элементов, ошибки не так заметны, но могут происходить гораздо чаще. Алгоритмы машинного обучения позволяют предсказать, к каким изменениям в поведении машины приведет то или иное изменение ее характеристик. Например, появление нового аэродинамического элемента, изменение угла атаки антикрыльев, повышение или понижение давления в шинах, подбор жесткости подвески и так далее. Даже виртуальное тестирование оказывается слишком дорогим и затратным, если его программа составлена по экстенсивному пути. Если долго исследовать поведение машины при определенном давлении в шинах, можно получить массу данных. Которые оказываются совершенно бесполезными, если это давление меняется. А если при этом положение переднего антикрыла изменить? А заднего? А если асфальт нагрелся? А если подул боковой ветер? Система Microsoft Azure Stream Analytics позволяет обрабатывать данные практически в реальном времени и вносить оперативные изменения в программу исследований. На основе результатов, полученных в одних условиях, с большой долей вероятностью предсказываются результаты, полученные в других условиях. Это позволяет быстро отсеять тупиковые направления для экспериментов.
Во время Гран При телеметрию с болидов анализируют инженеры в боксах, этим же занимаются их коллеги, оставшиеся на фабрике команды, но имеющие полный доступ ко всей информацииВсе это дает возможность от виртуальной аэродинамической модели машины перейти к более сложному этапу — созданию всеобъемлющего, полнофункционального симулятора болида Формулы-1. Это математическая модель, которая способна ездить по всем виртуальным трассам, входящим в календарь. При этом она дополнена вполне реальной, физической моделью болида, в кокпите которой сидит гонщик и управляет симулятором точно так же, как он управлял бы в реальной действительности. Реалистичность происходящих с виртуальной машиной процессов высока. К примеру, в ней могут на какой-то трассе перегреться тормозные диски, как и на реальном Лотусе. И тогда конструкторам придется заранее искать для этой трассы альтернативные решения, улучшающие эффективность тормозов. Но ведь куда лучше, если тормоза откажут в ходе виртуальных испытаний, а не на реальной гонке!
Томас Майер рассказал еще немало интересных вещей, касающихся невидимой постороннему взгляду «кухни» команды Формулы-1 — поэтому тему, начатую в этой статье, мы непременно продолжим.
Источник: auto-sport.ru
Суббота 21 Ноября 2015 12:51<< предыдущая новостьследующая новость >>
Теги: данные, данных, microsoft, майер
Читайте также: ➥ На главную ➥ Новости