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Uma breve história da computação na Fórmula 1 ".
Hoje, as equipes de Fórmula 1 usam milhares de computadores de ponta para medir, controlar, analisar e simular todos os aspectos dos carros usados no Grande Prêmio. O desenvolvedor de software da equipe da McLaren, Chris Alexander, detalhou a história da tecnologia de computadores no esporte.Desde eletrônicos on-board especiais a inúmeros servidores virtuais em data centers em todo o mundo, os computadores se espalharam em todos os aspectos da engenharia da Fórmula 1. Mas como a tecnologia chegou a isso? Como a natureza dos esportes, a jornada dos computadores na Fórmula 1 é uma história de velocidade e potência.
1950s. Como você pode imaginar, os primeiros anos da Fórmula 1 não foram muito afetados pelo desenvolvimento da tecnologia da computação. De fato, a Copa do Mundo começou em 1950 e o primeiro computador foi inventado apenas um ano antes. A Calculadora Automática de Armazenamento Eletrônico com Atraso
(EDSAC) , como era chamada, foi construída na Universidade de Cambridge e foi programada com fita perfurada de cinco furos. Devido ao uso de tecnologias primitivas, ele ocupou tanto espaço quanto dois McLaren MP4-31s e levou várias horas para concluir o programa mais simples!
1960s. As máquinas da Fórmula 1 continuaram a consistir apenas de dispositivos mecânicos projetados em pranchetas tradicionais por engenheiros de grande porte, que estavam armados com lapiseiras e conjuntos incomuns de governantes franceses.
Quando Bruce McLaren e Denny Halm pilotaram carros da McLaren no final dos anos 1960, o piloto foi uma ferramenta essencial na análise do desempenho da máquina. Um simples erro do piloto, ou um erro de cálculo na compreensão do que o carro "diz" a ele, poderia facilmente ser o resultado de uma saída da corrida.
Por exemplo, em 1967, no Grande Prêmio de Mônaco, Bruce fez uma parada, acreditando erroneamente que precisava de reabastecimento; Jack Brabham apontou para seu erro. Voltando à batalha, ele finalmente terminou em quarto.
Nos carros modernos de Fórmula 1, milhares de parâmetros são medidos a cada segundo, os engenheiros na pista e na base podem analisar os problemas da máquina, sem a necessidade de uma parada no pit stop.
1970s. Isso foi até a década de 1970, quando o progresso no desenvolvimento de componentes eletrônicos e microprocessadores contribuiu para a introdução do que hoje chamamos de microcomputador. Isso aconteceu em 1975, quando a McLaren introduziu a telemetria - coletando dados sobre o carro, e não estava na Fórmula 1, era o mérito da equipe em Indikar. Foram coletados 14 tipos diferentes de dados do veículo que poderiam ser descarregados na garagem. Para uma melhor compreensão, trata-se da mesma quantidade de diferentes tipos de informações que um smartphone moderno sobre seu ambiente pode remover.
1980s. Nos anos 80, junto com o boom dos computadores domésticos, uma melhoria significativa na tecnologia eletrônica a bordo começou. Devido ao fato de os sistemas eletrônicos e analógicos se tornarem mais leves, menores e mais poderosos, os principais aspectos de qualquer equipamento instalado nos carros de Fórmula 1 foram usados pelas equipes e, especialmente, pelos fabricantes de motores, para realizar sistemas mais complexos.
A primeira eletrônica foi usada para executar tarefas de controle, além da telemetria, a fim de melhorar a confiabilidade e a operação do carro. Esses sistemas de controle são os precursores dos sistemas que você pode encontrar em sua máquina moderna. Eles ajudaram a melhorar a eficiência e a confiabilidade do motor, realizando diagnósticos e rastreamento.
Na Fórmula 1, os primeiros tipos desses sistemas eletrônicos estavam apenas a bordo; sua desvantagem era a falta de capacidade de transferir dados para a garagem. Em vez disso, os técnicos precisavam baixar dados da memória de bordo apenas quando o carro estava na garagem. Inicialmente, havia apenas memória suficiente para uma volta, de modo que o piloto recebeu um sinal adicional para ativar a telemetria para a volta selecionada e os dados do carro foram coletados ao retornar à garagem. Computadores altos montados em rack começaram a ocupar espaço em garagens, ao lado de ferramentas mecânicas convencionais.
Essas foram as etapas que marcaram o início da era da informação na Fórmula 1.
Os sistemas eletrônicos de controle de motores também apareceram no início dos anos 80. Quando a McLaren lançou o motor TAG Turbo para o
MP4 / 1E em 1983, ele foi equipado com um sistema avançado da Bosch que combinava controle e ignição de combustível ao mesmo tempo. Isso permitiu que os eletrônicos controlassem a potência, o manuseio e a eficiência de combustível em um grau muito maior do que era possível anteriormente.
O uso de combustível era uma questão importante que precisava ser tratada. Em 1985, os carros eram limitados a 220 litros de combustível sem reabastecimento; em 1986, esse número foi reduzido para 195 litros, o que significava que o uso preciso e eficiente do combustível se tornava extremamente importante.
O
MP4 / 2B de 1985 foi o primeiro carro da McLaren a ser equipado com um leitor eletrônico de combustível restante no cockpit. Usando essa tecnologia, Alain Prost foi o primeiro a cruzar a linha de chegada no Grande Prêmio de San Marino, depois que Ayrton Senna foi para Lotus e Stefan Johansson para a Ferrari, que estavam à frente, mas ficaram sem combustível (mais tarde Prost foi desqualificado quando descobriu que seu carro tinha uma massa abaixo do normal).
No entanto, o sistema permaneceu não confiável. Sabe-se que Prost negligenciou todos os avisos e conquistou seu segundo título mundial em Adelaide em 1986, apesar do indicador de combustível estar na marca vermelha. Felizmente para o francês, o indicador estava errado!
Sabe-se que em todos os elementos da Fórmula 1, a velocidade é o fator mais importante e a espera pelo download dos dados reais da máquina levou muito tempo. Na segunda metade da década de 1980, os primeiros fluxos de dados foram disponibilizados na garagem antes do carro retornar ao pitlane.
Foi um boom de telemetria - o carro poderia usar sinais de rádio para transmitir dados importantes sobre a passagem de cada círculo para a garagem. Essas pequenas amostras de informações ficaram disponíveis para os engenheiros alguns minutos antes de o carro entrar na garagem, após o qual a imagem completa dos dados gravados ficou clara.
Os anos 90. Apesar do progresso que o esporte recebeu nos primeiros 40 anos, foram os anos 90 que se tornaram a "explosão" das habilidades de computação - tanto na própria máquina quanto em toda a equipe.
Em 1993, o crescimento da informatização contribuiu para o uso da tecnologia "controle ativo" das máquinas. Era uma era de usar ainda mais sistemas eletrônicos de controle do que em carros modernos: a suspensão ativa aumentava a estabilidade das máquinas; a direção assistida auxiliou o piloto; o reforço do freio melhorou a tração nos cantos, e o sistema de controle de tração facilitou a saída mais suave dos cantos.
Tornou-se necessário coletar muito mais dados da máquina e analisá-los com uma frequência maior do que antes. Este trabalho foi confiado a vários computadores mais poderosos e de alta velocidade. Com o crescimento das tecnologias embarcadas, a tecnologia de carregamento e descarregamento de dados na garagem começou a progredir. Por sua vez, os sistemas de computadores nas fábricas se tornaram maiores e mais rápidos.
Enquanto a regulamentação do uso da tecnologia assistiva nos carros começou, o esporte contribuiu para o aumento do uso de computadores em outras áreas. O início da reestruturação do esporte foi marcado.
Atualmente, a Fórmula 1 conta com o uso da Internet para transmitir tudo - da telemetria à televisão - ao redor do mundo, a uma velocidade dez vezes mais rápida que a conexão doméstica habitual.
Na década de 1960, quando os sistemas eletrônicos estavam começando a ser usados na Fórmula 1, a Internet ainda não havia sido inventada; em 1969, a
ARPANET , a primeira rede de larga escala, conectou quatro computadores em universidades da América. Pelos padrões de hoje, essa rede era tão lenta que levaria mais de cinco horas para transferir um arquivo de música de três minutos de uma máquina para outra.
Em 2018, você pode transferir a mesma quantidade de dados do circuito do Grande Prêmio da Austrália para o McLaren Technology Campus em apenas cem segundos!
Devido à limitação no número de pessoas autorizadas a participar dos eventos e no número de equipamentos que podem ser transportados ao redor do mundo, agora as equipes de engenharia em cada base têm acesso aos mesmos dados que seus colegas na pista.
Os dados de telemetria são transmitidos em tempo real quando o carro está na pista, o que oferece aos engenheiros a oportunidade de trabalhar juntos para analisar as informações coletadas, além de compartilhar dados entre a fábrica e a pista. A velocidade neste processo é muito importante para coletar o máximo de dados úteis possível para as sessões de treinamento curtas, mas intensas, realizadas antes do Grande Prêmio.
Os computadores usados na moderna Fórmula 1 são sem dúvida um dos melhores.
Os laptops ultra-portáteis dão aos engenheiros acesso às ferramentas de dados, modelagem e análise necessárias para otimizar o desempenho da máquina para o próximo evento. As estações de trabalho de alto desempenho permitem que as equipes baseadas no sistema processem rapidamente situações moduladas complexas usando dados de várias fontes. Software especial como o
SAP HANA permite que os engenheiros processem milhares de círculos de dados, buscando informações que podem ajudar a melhorar o desempenho de um carro de corrida de fim de semana.
Além disso, clusters de hardware especialmente projetados - grupos de dez a centenas de computadores que trabalham juntos em problemas matemáticos complexos - sistemas CFD usados para melhorar o componente aerodinâmico do carro, além de usar um simulador que permite desenvolver o carro quando o motorista não está na pista .
Além dos computadores físicos, todas as equipes usam a computação em nuvem: diferentemente dos computadores tradicionais, os computadores em nuvem são completamente virtuais, trabalham em grandes centros de dados localizados em todo o mundo e o acesso a eles é obtido pela Internet.
Quando uma equipe de engenheiros precisa resolver um problema complexo ou analisar grandes quantidades de dados, a nuvem pode fornecer milhares desses computadores virtuais para resolver rapidamente o problema. Essa tecnologia fornece velocidade e largura de banda tremendas, com poder de computação não comparável aos computadores de uma fábrica ou em uma pista. Além disso, conexões especiais podem ser organizadas pela Internet, o que permite fornecer transferência de dados em alta velocidade entre a equipe e os servidores em nuvem, além de proteção de primeira classe para informações confidenciais.
Os engenheiros de Fórmula 1 usam software especial sofisticado que não pode ser encontrado em computadores domésticos e de escritório.
Na McLaren, desenvolvemos nossa própria plataforma de análise e modulação de dados que dá a cada engenheiro da equipe acesso aos dados do sistema. Essa plataforma combina o acesso a uma enorme variedade de dados, desde carros na pista do Grand Prix, até os círculos passados pelos nossos pilotos de teste no simulador; de dados aerodinâmicos gerados em um túnel de ar a testes especializados de equipamentos para componentes individuais da máquina, como embreagem ou freios.
Devido ao fato de que todos esses dados podem ser acessados da mesma maneira, novas ferramentas de pesquisa e análise podem ser facilmente desenvolvidas para necessidades emergenciais que podem aparecer no ambiente em rápida mudança da Fórmula 1. Essa plataforma também fornece uma base sólida para muitos aplicativos especializados de alto desempenho. projetado para disciplinas específicas de engenharia. Quase todos os grupos de engenharia da equipe - de suspensões, freios e chassis a engenheiros de corrida - têm seu próprio conjunto de ferramentas de software que os ajudam a analisar os dados mais importantes para eles.
O uso de computadores na Fórmula 1 mudou a cara dos esportes e deu uma contribuição imensurável ao processo de engenharia do desenvolvimento de carros velozes. As equipes continuam a ultrapassar os limites das tecnologias de modulação, desenvolvimento e análise e competem com máquinas adequadamente ajustadas e otimizadas.
A Fórmula 1, como a tecnologia de computador e o software usado, está se desenvolvendo a uma velocidade tremenda para atender às tarefas em constante mudança de design e engenharia.