深入了解迈凯伦 F1 车队的数据

一级方程式赛车运动已有 70 年历史，最近经历了一场文化复兴。这场复兴在很大程度上得益于 Netflix 真人秀《Drive To Survive》的日益流行，这部剧集充斥着浮华和情节剧，梅赛德斯车队负责人托托·沃尔夫曾说，这部剧更接近虚构的《壮志凌云》，而不是纪录片。F1 易主后，社交媒体规则的放宽也有助于了解车手转型为新时代名人的内心生活。

因此，美国观众的兴趣激增，这意味着更多的眼球和更多的门票销售。深入研究 F1 的高技术世界可能令人望而生畏，因此这里介绍了这项运动设计的基本知识，以及幕后复杂的通信和计算机科学网络。

数据和 F1 的新时代

一级方程式赛车越来越成为一项数据驱动的运动；当你观察现代 F1 车队的车库时，这一点就显而易见。

“这项技术始于大约 60 或 70 年前，当时只有一个人拿着秒表计算出最快的一圈。时至今日，每辆赛车都配备了传感器，每秒可产生约 110 万个数据点，”F1 技术合作伙伴亚马逊网络服务 (AWS) 首席体育技术顾问 Luuk Figdor 说道。“每辆赛车都会产生大量数据。”AWS 的工作之一就是将这些数据转换为专家和观众都能理解的格式，例如 F1 Insights。

曾经有一段时间，赛车的无线电不太可靠，工程师只能在比赛最后阶段获取比赛表现数据。现在，情况大不相同了。每辆赛车都能发送有关转向、重力、速度、燃油使用情况、发动机和轮胎状态、齿轮状态等的即时更新信息。在赛道上，车队可以通过更精确的方式获取有关赛车位置、天气数据和计时数据的 GPS 数据。

“这些数据来自比赛前在赛道上安装的某些传感器，赛车上还有一个应答器，”菲格多尔解释道。“每当赛车经过传感器时，它都会发出信号。根据这些信号，你可以计算出赛车经过赛道某一部分需要多长时间。”

这些创新使得赛车比赛多年来更具竞争力，也使得一些赛车之间的速度差距更小。几分之一秒的差距就能决定赛车的名次。

F1 101

对于新手来说，这里简要回顾一下比赛规则。来自 10 支车队的 20 名国际车手争夺两项冠军：车手冠军和车队冠军。

季前测试于二月底开始，比赛从三月持续到十一月。全球各地有 20 场左右的比赛，每场比赛约 300 公里（186 英里），相当于 50 到 70 圈（摩纳哥赛道除外，因为它更短）。排名靠前的车手可以获得积分，排名第 10 位或以下的车手则没有积分。积分最高的个人将赢得车手冠军，积分最高的车队将赢得车队冠军。

一辆好车和一名好车手一样是赢得比赛的关键。而工程师对于确保车手和赛车都发挥出最佳性能至关重要。除了转向和换挡，车手还可以控制许多其他设置，如发动机功率和制动平衡。比赛风雨无阻，但湿滑路面通常需要特殊轮胎。每个车队都必须从头开始制造赛车的某些部件，包括底盘（他们可以从其他供应商处购买发动机）。目标是让赛车具有低空气阻力、高速度、低油耗和良好的赛道抓地力。大多数赛车可以达到每小时 200 英里的速度。某些工程规范会产生向下的升力，使赛车保持在地面上。

国际汽联的技术法规包含有关如何制造赛车的规则——允许和不允许做什么。规则可能会随着赛季的不同而变化，车队每年都会更新其设计。每个概念车都会经过彻底的空气动力学和道路测试，并且可以在赛季期间进行修改。

比赛周末前的后台场景

这是第二届迈阿密大奖赛前的星期四。佛罗里达的天气闷热难耐。迈阿密花园雄伟的硬石体育场已改造成临时的 F1 园区，为比赛周末做准备，赛道环绕着中央竞技场及其相连的场地，就像一条金属护城河。桥梁引导游客进出体育场。那里通常的足球场已变成围场公园，10 支球队在这里建造了半永久性建筑，作为他们周间的中心。

为 10 支队伍在比赛前做好一切准备是一个完整的过程。有些人甚至称之为流动马戏团。

迈凯伦商业技术主管埃德·格林 (Ed Green) 在围场公园的车队临时建筑里迎接了我。他穿着标志性的迈凯伦橙色短袖 Polo 衫，其他人走来走去或坐在那里也一样。许多团队成员还戴着看起来像 Fitbit 的设备，这可能是他们与谷歌技术合作的一部分。这项合作意味着该团队还将使用 Android 连接设备和设备（包括手机、平板电脑和耳机）以及 Chrome 提供的不同功能。

迈凯伦为一级方程式赛车开发了大量定制网络应用程序。“我们不会购买太多现成的产品，在过去两年中，我们的很多战略都转向了网络应用程序，”格林说。“我们在 Chrome 上开发了很多，因此团队可以快速、即时地访问……所以如果你在维修站墙上查看天气数据和视频系统，你可以用手机随身携带，也可以在中央体育场工程部的机器上查看。”

本赛季有 23 场比赛。这个已经建成的设施是他们用于飞行比赛（他们无法从工厂开车前往的比赛）的枢纽。市场营销、工程师、车队接待和车手都共用这个枢纽。空间中的重要点——围场、车库和赛道——通过光纤电缆连接起来。

“这是比赛周末我们必须保持联系的最远地点，他们将在车库里对所有信息和系统进行分析。”格林说。

为了设置好这个基础设施，使其能够在赛车驶上赛道时及时传输和接收数据，一队早期的 IT 人员必须在周六到达，铺设电缆，并把基本设施安排妥当。然后，更广泛的 IT 团队在周三到达，然后他们疯狂地争分夺秒地完成他们所需的其余工作，以便在周四午餐时间之前，他们可以开始进行无线电检查并锁定一切。

“我们带着我们的 IT 设备飞行，这是因为其内部的成本和复杂性。所以我们必须把它带到每条赛道上，”格林说。从车队中心到车库的路途需要蜿蜒穿过走廊、长长的过道和体育场下的大厅。当我们进入迈凯伦的车库时，我们首先看到的是一面墙上挂满了耳机，每个耳机下面都有姓名标签，包括车手和他们的每位赛车工程师。这就是团队成员保持联系的方式。

车库的走廊很窄，一个方向通向维修站。在这里，你可以看到迈凯伦车手兰多·诺里斯和奥斯卡·皮亚斯特里的两辆赛车正在接受工程师的维修，车库门通向赛道。两辆赛车被悬挂在不同的拆卸状态，机械师像手术台上的外科医生一样对它们进行检查和调整。钻孔、旋转和各种碰撞的噪音充斥着整个空间。到处都是屏幕、运行数字和图表。一个屏幕上显示当地赛道时间，另一个屏幕上显示今晚宵禁前的倒计时时钟。比赛期间，它将发布来自赛道和车手的视频，以及社交媒体信息。

我们踏上俯瞰喧闹声的平台观景台。平台上有两块屏幕：一块显示英国的任务控制室，另一块显示赛道图，呈圆形。“我们将比赛看作一个圆圈，因为它有助于我们及时看到赛车之间的差距，”格林说。“查看 x、y、z 坐标很有用，但实际上它们聚集在角落里。工程师喜欢看到距离上的差距。”

“对于团队来说，这里就像是家外之家。我们在这里设立了车库，并将后台中央服务和工程部门迁至此，”他指出。“我们仍在建设中。”

从迈阿密到沃金的任务控制中心

在比赛周末，位于迈凯伦总部所在地英格兰的任务控制办公室有大约 32 人与赛道进行近乎实时的对话。“我们从迈阿密回到沃金的基地只需要 100 多毫秒。他们将获得来自这些赛车的所有数据，”格林解释道。“如果你看看正在设置赛车的团队，你会看到赛车底部有各种传感器。赛车下面有一个电子控制单元。当赛车在赛道上行驶时，它会与我们对话。这是由国际汽联监管的。我们不能向赛车发送信息，但我们可以接收来自赛车的信息。很多年前这是不可能的。”

对于迈阿密大奖赛，格林估计迈凯伦将在每辆赛车上安装大约 300 个传感器，用于测量压力表（测量气流）、温度读数、全车速度检查等。“有大量信息可供查看，”格林说。“从我们练习、开始比赛到比赛结束，我们从这两辆赛车中获得了大约 1.5 TB 的信息。所以这是大量的信息。”

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由于数据流入速度太快，任何一个人都无法处理，因此机器学习算法和神经网络可以帮助工程师发现模式或异常。这些软件有助于将信息打包成一种形式，可用于做出决策，例如汽车何时应该换轮胎、加速、停在路边或进站。

“这是一项数据驱动的运动，我们所做的一切都是基于决策数据，更好地利用数字孪生，数字孪生是我们团队长期以来的一部分，”格林说。数字孪生是基于扫描信息而建立的物体虚拟模型。它们对于运行模拟非常有用。

整个比赛周末，迈凯伦将进行大约 200 次模拟，以探索不同的场景，例如如果安全车出来清理碰撞后的残骸，或者下雨，会发生什么。“我们有一支非常聪明的团队，但当你必须在三秒钟内做出决定时，你必须拥有人机交互技术来告诉你接下来会发生什么，”格林说。“这很有趣。”

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改进的计算资源和更好的模拟技术也帮助改变了整个赛车运动。它不仅降低了测试设计方案的成本（这一点很重要，因为新的成本上限规则规定了车队在设计和制造赛车上可以花费的金额上限），还为赛车运动提供了新的规则。

“2022 年之前的一个问题是，赛车的设计方式导致很难紧跟另一辆赛车。这是因为赛车的空气动力学，”菲格多尔说。当赛车沿着赛道飞驰时，它会扭曲其后方的空气。这就像快艇扰乱它驶过的水一样。如果你试图在湖中用另一艘快艇跟随一艘快艇，你会发现这相当棘手。

“一级方程式赛车也发生了同样的事情，”菲格多尔说。“他们在 2022 年所做的就是制定了围绕赛车设计的新规定，这应该会让赛车更容易在赛道上紧跟彼此。”

之所以能够做到这一点，是因为 F1 和 AWS 能够创建并运行逼真且相对较快的模拟，正式名称为“双车计算流体动力学 (CFD) 空气动力学模拟”，能够在虚拟风洞中测量不同设计的各种汽车相互跟随的效果。“像这样改变规则，你必须非常确定自己在做什么。而使用技术，你只需花费一小部分成本就能估算出更多场景，”菲格多尔说。

确保车库里没有太多工程师

赛道边的维修站墙可能是车库里最好的座位，但工程岛是最重要的座位之一。它位于车库内，挤在两辆赛车之间。车库两侧的工程师将在那里共享资源，以研究材料可靠性和赛车性能。工程岛与维修站墙相连，还与一堆服务器和藏在车库一角的 IT 塔相连。IT 塔拥有 140 TB 的存储空间、4.5 TB 的内存、172 个逻辑处理器和许多电池，使团队与迈凯伦技术中心保持沟通。

迈阿密地面的所有工作人员（约 80 名工程师）约占迈凯伦团队的 10%。这只是冰山一角。整个工程师团队的工作分为三个类别：设计、建造和比赛。

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设计团队将使用计算机模拟零件，使其更轻、结构更合理或性能更佳。“材料设计是其中的一部分，空气动力学家将观察汽车的性能，”格林说。然后，制造团队将采用 3D 设计，并将其压平成图案。他们会拿出储存在玻璃冷却器中的碳纤维卷，剪下图案，将其压成薄片，将不同部件粘合在一起，然后将其放入大型高压釜或烤箱中。作为制造过程的一部分，物流团队将把这辆车送到赛道上，检查它的驾驶情况。

一级方程式赛车从赛季的第一场比赛到最后一场比赛可能会发生巨大变化。

“如果你对赢得第一场比赛的赛车不做任何改变，那么它在赛季结束时几乎肯定会垫底，”格林说。“你必须不断创新。从我们二月份推出到现在，大概有 18% 的赛车发生了变化。当我们在阿布扎比跨越这条线时，大概 80% 的赛车都会发生变化。”

在比赛周的不同日子，体育场和车库里都有轮换的工程师。“人们有固定的规则，你也会在收音机上听到。车手的工程师会倾听一切，他们会知道赛车是如何设置的，”格林说。“但周五、周六，特别是在沃金，你会有一些空气动力学专家。这在现代 F1 中非常重要——你如何设置赛车，空气是如何运作的——所以你可以真正地超越指数，确保你在房间里拥有更多的空气动力学专业知识。”

周日的场景

在比赛日，工程师的组成略有不同。更多的专家专注于竞争对手情报、分析和战略洞察。除了速度之外，他们真正感兴趣的数据点与赛车的气压和气流有关。

“这些事情真的很难衡量，我们需要投入大量精力去理解。车手的反馈也非常重要，所以我们会尝试将这些反馈关联起来，”格林说。“我们越能关联来自虚拟风洞、物理风洞和制造部件的数据，了解它们在汽车上的表现，我们就能越快地完成流程并对汽车进行升级。空气动力学可能是目前各车队所做工作之间的关键区别。”

随着技术的进步，以及合作伙伴在内部开发更多有趣的产品，其中一些工作肯定会转移到 F1。格林说，有一些令人兴奋的项目即将启动，看看谷歌能否帮助他们应用语音转文本软件来转录比赛期间来自其他车队的车手无线电——这项工作目前由人类志愿者完成。