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Eine kurze Geschichte des Rechnens in der Formel 1 ".
Heute verwenden Formel-1-Teams Tausende von hochmodernen Computern, um jeden Aspekt der im Grand Prix verwendeten Autos zu messen, zu steuern, zu analysieren und zu simulieren. Der Softwareentwickler des McLaren-Teams, Chris Alexander, hat die Geschichte der Computertechnologie im Sport detailliert beschrieben.Von der speziellen Bordelektronik bis hin zu unzähligen virtuellen Servern in Rechenzentren auf der ganzen Welt haben sich Computer in allen Aspekten der Formel-1-Technik verbreitet. Aber wie kam die Technologie dazu? Wie die Natur des Sports ist auch die Reise der Computer in der Formel 1 eine Geschichte von Geschwindigkeit und Kraft.
1950er Jahre. Wie Sie sich vorstellen können, waren die frühen Jahre der Formel 1 von der Entwicklung der Computertechnologie nicht stark betroffen. Tatsächlich begann die Weltmeisterschaft 1950, und der erste Computer wurde erst ein Jahr zuvor erfunden. Der so genannte Electronic Delay Storage Automatic Calculator
(EDSAC) wurde an der Universität von Cambridge gebaut und mit einem Lochloch mit fünf Löchern programmiert. Aufgrund des Einsatzes primitiver Technologien nahm er bis zu zwei McLaren MP4-31 in Anspruch, und es dauerte viele Stunden, bis er das einfachste Programm fertiggestellt hatte!
1960er Jahre. Die Maschinen der Formel 1 bestanden weiterhin nur aus mechanischen Geräten, die von bekannten Ingenieuren, die mit Druckbleistiften und ungewöhnlichen französischen Herrschersätzen bewaffnet waren, auf traditionellen Zeichenbrettern entworfen wurden.
Als Bruce McLaren und Denny Halm Ende der 1960er Jahre McLaren-Autos fuhren, war der Pilot ein Schlüsselinstrument für die Analyse der Maschinenleistung. Ein einfacher Fehler des Fahrers oder eine Fehleinschätzung in seinem Verständnis dessen, was das Auto ihm „sagt“, könnte leicht das Ergebnis eines Rennausgangs sein.
Zum Beispiel machte Bruce 1967 beim Grand Prix von Monaco einen Boxenstopp und glaubte fälschlicherweise, dass er tanken musste. Jack Brabham zeigte auf seinen Fehler. Als er in die Schlacht zurückkehrte, wurde er schließlich Vierter.
In modernen Formel-1-Fahrzeugen werden jede Sekunde Tausende von Parametern gemessen. Ingenieure auf der Strecke und auf der Basis können die Probleme der Maschine analysieren, ohne dass ein Stopp am Boxenstopp erforderlich ist.
1970er Jahre. Das war bis in die 1970er Jahre, als Fortschritte bei der Entwicklung elektronischer Komponenten und Mikroprozessoren zur Einführung des heutigen Mikrocomputers beitrugen. Dies geschah 1975, als McLaren erstmals die Telemetrie einführte - Daten über das Auto zu sammeln, und es war nicht in der Formel 1, es war das Verdienst des Teams in Indikar. Es wurden 14 verschiedene Arten von Fahrzeugdaten gesammelt, die in der Garage entladen werden konnten. Zum besseren Verständnis handelt es sich hierbei um die gleiche Menge verschiedener Arten von Informationen, die ein modernes Smartphone über seine Umgebung entfernen kann.
1980er Jahre. In den 1980er Jahren begann zusammen mit dem Boom bei Heimcomputern eine signifikante Verbesserung der Bordelektronik. Aufgrund der Tatsache, dass elektronische und analoge Systeme leichter, kleiner und leistungsfähiger geworden sind, wurden Schlüsselaspekte aller in Formel-1-Fahrzeugen installierten Geräte von Teams und insbesondere von Motorenherstellern zur Durchführung komplexerer Systeme verwendet.
Mit der ersten Elektronik wurden neben der Telemetrie auch Steuerungsaufgaben ausgeführt, um die Zuverlässigkeit und den Betrieb des Fahrzeugs zu verbessern. Diese Steuerungssysteme sind die Vorläufer der Systeme, die Sie in Ihrer modernen Maschine finden können. Sie trugen zur Verbesserung der Motoreffizienz und Zuverlässigkeit bei, indem sie Diagnose und Nachverfolgung durchführten.
In der Formel 1 waren die ersten Typen dieser elektronischen Systeme nur an Bord, ihr Nachteil war die mangelnde Fähigkeit, Daten in die Garage zu übertragen. Stattdessen mussten Techniker nur dann Daten aus dem Bordspeicher herunterladen, wenn sich das Auto in der Garage befand. Anfangs war nur genügend Speicher für eine Runde vorhanden, sodass der Pilot ein zusätzliches Signal erhielt, um die Telemetrie für die ausgewählte Runde einzuschalten, und die Daten aus dem Auto wurden bei der Rückkehr in die Garage erfasst. Hohe, in einem Rack montierte Computer nahmen neben herkömmlichen mechanischen Werkzeugen Platz in Garagen ein.
Dies waren die Schritte, die den Beginn des Informationszeitalters in der Formel 1 markierten.
Elektronische Motorsteuerungssysteme erschienen ebenfalls in den frühen 1980er Jahren. Als McLaren 1983 den TAG-Turbomotor für den
MP4 / 1E einführte, war er mit einem fortschrittlichen Bosch-System ausgestattet, das gleichzeitig Kraftstoffsteuerung und Zündung kombinierte. Dies ermöglichte es der Elektronik, Leistung, Handling und Kraftstoffeffizienz viel stärker als bisher zu steuern.
Der Kraftstoffverbrauch war ein wichtiges Thema, das angegangen werden musste. Im Jahr 1985 wurden Autos auf 220 Liter Kraftstoff ohne Auftanken begrenzt; 1986 wurde diese Zahl auf 195 Liter reduziert, was bedeutete, dass die genaue und effiziente Verwendung von Kraftstoff äußerst wichtig wurde.
Der
MP4 / 2B von 1985 war das erste McLaren-Auto, das mit einem elektronischen Resttreibstoffleser im Cockpit ausgestattet war. Mit dieser Technologie war Alain Prost der erste, der beim Grand Prix von San Marino die Ziellinie überquerte, nachdem Ayrton Senna zu Lotus und Stefan Johansson zu Ferrari ging, die vorne waren, aber ihnen ging der Treibstoff aus (später wurde Prost disqualifiziert, als sich herausstellte, dass sein Auto hatte eine Masse unter dem Normalwert).
Das System blieb jedoch unzuverlässig. Es ist bekannt, dass Prost alle Warnungen vernachlässigte und 1986 in Adelaide seinen zweiten Weltmeistertitel gewann, obwohl die Kraftstoffanzeige an der roten Markierung lag. Zum Glück für den Franzosen war der Indikator falsch!
Es ist bekannt, dass in allen Elementen der Formel 1 die Geschwindigkeit der wichtigste Faktor ist und das Warten auf das Herunterladen der tatsächlichen Daten von der Maschine zu lange gedauert hat. In der zweiten Hälfte der 1980er Jahre wurden die ersten Datenströme in der Garage verfügbar, bevor das Auto in die Boxengasse zurückkehrte.
Es war ein Telemetrieboom - das Auto konnte mithilfe von Funksignalen Schlüsseldaten über den Durchgang jedes Kreises zur Garage übertragen. Diese kleinen Informationsbeispiele wurden den Ingenieuren wenige Minuten vor der Einfahrt des Autos in die Garage zur Verfügung gestellt. Danach wurde das vollständige Bild der aufgezeichneten Daten klar.
Die neunziger Jahre. Trotz der Fortschritte, die der Sport in den ersten 40 Jahren gemacht hat, waren es die 1990er Jahre, die zur „Explosion“ der Rechenfähigkeiten wurden - sowohl an der Maschine selbst als auch im gesamten Team.
Im Jahr 1993 trug die zunehmende Computerisierung zum Einsatz der Technologie "aktive Steuerung" von Maschinen bei. Es war eine Ära, in der noch mehr elektronische Steuerungssysteme als in modernen Autos verwendet wurden: Aktive Federung erhöhte die Stabilität von Maschinen; Servolenkung unterstützte den Piloten; Der Bremskraftverstärker verbesserte die Traktion an den Kurven, und das Traktionskontrollsystem ermöglichte den reibungslosesten Austritt aus den Kurven.
Es wurde notwendig, viel mehr Daten von der Maschine zu sammeln und sie häufiger als zuvor zu analysieren. Diese Arbeit wurde einer Reihe leistungsfähigerer und schnellerer Computer anvertraut. Mit dem Wachstum der On-Board-Technologien begann sich die Technologie zum Laden und Entladen von Daten in die Garage weiterzuentwickeln. Computersysteme in Fabriken sind wiederum größer und schneller geworden.
Während die Regulierung des Einsatzes von Hilfstechnologien in Autos begann, trug der Sport zum vermehrten Einsatz von Computern in anderen Bereichen bei. Der Beginn der Umstrukturierung des Sports war markiert.
Heutzutage ist die Formel 1 auf die Nutzung des Internets angewiesen, um alles - von der Telemetrie bis zum Fernsehen - weltweit mit einer Geschwindigkeit zu übertragen, die zehnmal schneller ist als die übliche Heimverbindung.
In den 1960er Jahren, als elektronische Systeme in der Formel 1 gerade erst zum Einsatz kamen, war das Internet noch nicht erfunden worden. 1969 verband
ARPANET , das erste große Netzwerk, vier Computer an amerikanischen Universitäten. Nach heutigen Maßstäben war dieses Netzwerk so langsam, dass es mehr als fünf Stunden dauern würde, eine dreiminütige Musikdatei von einem Computer auf einen anderen zu übertragen.
Im Jahr 2018 können Sie in nur hundert Sekunden dieselbe Datenmenge von der Grand-Prix-Strecke in Australien auf den McLaren Technology Campus übertragen!
Aufgrund der begrenzten Anzahl von Mitarbeitern, die an den Veranstaltungen teilnehmen dürfen, und der Anzahl der Geräte, die weltweit transportiert werden können, haben die Ingenieurteams an jeder Basis jetzt Zugriff auf dieselben Daten wie ihre Kollegen auf der Strecke.
Telemetriedaten werden in Echtzeit übertragen, wenn sich das Auto auf der Strecke befindet. Dies gibt den Ingenieuren die Möglichkeit, gemeinsam die gesammelten Informationen zu analysieren und Daten zwischen dem Werk und der Strecke auszutauschen. Die Geschwindigkeit in diesem Prozess ist sehr wichtig, um so viele nützliche Daten wie möglich für die kurzen, aber intensiven Trainingseinheiten zu sammeln, die vor dem Grand Prix stattfinden.
Die in der modernen Formel 1 verwendeten Computer gehören zweifellos zu den besten.
Ultra-portable Laptops bieten Ingenieuren Zugriff auf die Daten-, Modellierungs- und Analysetools, die zur Optimierung der Maschinenleistung für das nächste Ereignis erforderlich sind. Hochleistungsarbeitsplätze ermöglichen es systembasierten Teams, komplexe modulierte Situationen mithilfe von Daten aus verschiedenen Quellen schnell zu verarbeiten. Mit einer speziellen Software wie
SAP HANA können Ingenieure Tausende von Datenkreisen verarbeiten, indem sie Informationen abrufen, die zur Verbesserung der Leistung eines Rennwochenendes beitragen können.
Speziell entwickelte Hardware-Cluster - Gruppen von zehn bis Hunderten von Computern, die bei komplexen mathematischen Problemen zusammenarbeiten - CFD-Systeme zur Verbesserung der aerodynamischen Komponente des Fahrzeugs sowie zur Verwendung eines Simulators, mit dem Sie das Fahrzeug entwickeln können, wenn der Fahrer nicht auf der Strecke ist .
Zusätzlich zu physischen Computern verwenden alle Teams Cloud Computing: Im Gegensatz zu herkömmlichen Computern sind Cloud-Computer vollständig virtuell, arbeiten in riesigen Rechenzentren auf der ganzen Welt und der Zugriff auf sie erfolgt über das Internet.
Wenn ein Team von Ingenieuren ein komplexes Problem lösen oder große Datenmengen analysieren muss, kann die Cloud Tausende dieser virtuellen Computer bereitstellen, um das Problem schnell zu lösen. Diese Technologie bietet eine enorme Geschwindigkeit und Bandbreite mit einer Rechenleistung, die nicht mit Computern in einer Fabrik oder auf einer Strecke vergleichbar ist. Darüber hinaus können spezielle Verbindungen über das Internet organisiert werden, die eine schnelle Datenübertragung zwischen dem Team und den Cloud-Servern sowie einen erstklassigen Schutz für vertrauliche Informationen ermöglichen.
Formel-1-Ingenieure verwenden hochentwickelte Spezialsoftware, die auf Heim- und Bürocomputern nicht zu finden ist.
Bei McLaren haben wir eine eigene Datenanalyse- und Modulationsplattform entwickelt, mit der jeder Ingenieur im Team auf Systemdaten zugreifen kann. Diese Plattform kombiniert den Zugriff auf eine Vielzahl von Daten, von Autos auf der Grand-Prix-Strecke bis zu den Kreisen, die unsere Testpiloten auf dem Simulator passiert haben. Von aerodynamischen Daten, die in einem Lufttunnel generiert werden, bis hin zu speziellen Gerätetests für einzelne Maschinenkomponenten wie Kupplung oder Bremse.
Aufgrund der Tatsache, dass auf alle diese Daten auf dieselbe Weise zugegriffen werden kann, können neue Forschungs- und Analysetools leicht für Notfälle entwickelt werden, die in der sich schnell ändernden Umgebung der Formel 1 auftreten können. Diese Plattform bietet auch eine solide Grundlage für viele spezialisierte Hochleistungsanwendungen. Entwickelt für bestimmte technische Disziplinen. Nahezu jede Engineering-Gruppe im Team - von Federung, Bremsen und Fahrwerk bis hin zu Renningenieuren - verfügt über eigene Softwaretools, mit denen sie die wichtigsten Daten für sie analysieren können.
Der Einsatz von Computern in der Formel 1 hat das Gesicht des Sports verändert und einen unermesslichen Beitrag zum technischen Prozess der Entwicklung schneller Autos geleistet. Die Teams erweitern weiterhin die Grenzen der Modulations-, Entwicklungs- und Analysetechnologien und fahren mit richtig abgestimmten und optimierten Maschinen.
Die Formel 1 entwickelt sich wie die darin verwendete Computertechnologie und -software mit enormer Geschwindigkeit, um den sich ständig ändernden Aufgaben von Design und Engineering gerecht zu werden.