Die IT hat sich zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor in der Formel 1 entwickelt. Im Folgenden wird ausgeführt, warum Computer heute für schnellere Rundenzeiten sorgen und welche Rolle Intel dabei als offizieller Technologiepartner des BMW Sauber F1 Teams spielt.
Wenn Nick Heidfeld vom BMW Sauber F1 Team mit seinem Rennwagen auf die Strecke geht, fährt jede Menge IT-Technik mit. Rund 150 Sensoren zeichnen eine Vielzahl von Daten auf, die genaue Informationen über den Betriebszustand des Autos geben. Gemessen werden u.a. Reifendruck, Reifentemperatur, Drehmoment, Bremsdruck, Temperatur der Bremsscheiben, Dicke der Bremsklötze, Motortemperaturen sowie komplexe Werte zu Getriebe und Motorverhalten.
Die wichtigsten Telemetrie-Daten werden im Auto auf Flashspeichern gesichert, da beweglicher Speicher wie Festplatten die enormen Belastungen nicht aushalten würde. Die Informationen gehen sofort per Funk zur Auswertung an die Box und den Mannschaftswagen des BMW Sauber F1 Teams. Mehrere Megabyte an Daten fließen dabei pro Sekunde. Die Datenübertragung ist aber nur in eine Richtung vom Rennwagen zur Box erlaubt, um Manipulationen zu verhindern.
Telemetrie als Schlüssel zum Erfolg
Die Telemetrie hat sich zur wichtigsten Technologie während des Rennens entwickelt. Rennbedingungen wechseln oft von Runde zu Runde: Das Auto wird wegen des Benzinverbrauchs leichter, die Leistung der Reifen verändert sich, Öl verschmiert die Rennbahn, langsamere Autos sind zu überrunden etc. Dank der Telemetrie-Daten können die Ingenieure in der Box in Echtzeit nachvollziehen, was im Auto passiert. Die Daten liefern ihnen ein detaillierteres Bild über den Zustand des Boliden als die Informationen des Fahrers über Funk. Ohne Telemetrie müssten die Ingenieure zudem warten, bis der Rennwagen wieder in die Box zurückkommt, ihre Computer anschließen und die Daten herunterladen.
Da die Informationen in Echtzeit vorliegen, können die Techniker in der Box schnell handeln, sei es durch Funkanweisungen an den Fahrer, der während der Fahrt Veränderungen am Lenkrad vornimmt, oder durch die Vorbereitung eines besseren Setups für das Auto. In der Formel 1 entscheiden manchmal Hundertstelsekunden über den Sieg. Je schneller das BMW Sauber F1 Team auf Veränderungen des Rennverlaufs und des Autos reagiert und die Strategie anpasst, umso größer sind die Erfolgschancen. IT-Technik von Intel spielt dabei eine maßgebliche Rolle.
Technologiepartner Intel
Als offizieller Technologiepartner des BMW Sauber F1 Teams stellt Intel an der Rennstrecke Workstations basierend auf Intel® Xeon® Prozessoren sowie Notebooks mit Intel® Centrino® Prozessortechnologie für die schnelle Analyse der riesigen Datenmengen bereit. Für komplexere Analysen sendet das BMW Sauber F1 Team die Daten zudem während des Rennens auch an die beiden Firmen-Zentralen in München und Hinwil, Schweiz. Dort stehen High Performance Rechner, die tiefer gehende Analysen möglich machen, um das Setup des Autos zu verbessern. Der Großteil der Daten wird oft erst nach dem Rennen intensiv ausgewertet. Ein Supercomputer mit Intel Hardware hilft dem BMW Sauber F1 Team dabei, u. a. bei Simulationen der Aerodynamik des Fahrzeugs (siehe unten).
Wie fortschrittlich Formel 1-Wagen heute sind, zeigt sich besonders an der „Memory“-Funktion, die beim BMW Sauber F1 Team zum Einsatz kommt. Der Fahrer kann darüber komplexe Fahrzeugeinstellungen wie Traktionskontrolle, Motorbremse oder die Flügelstellungen für jede einzelne Kurve der Rennstrecke speichern. Dadurch können die Sensoren an Bord die jeweilige Kurve in der nächsten Runde etwa anhand der auftretenden Fliehkräfte erkennen. Der Clou: Die Elektronik spielt sofort die gespeicherten Fahrzeugeinstellungen für die entsprechende Kurve ab.
Computersimulationen in der Formel 1
Computer sind nicht nur an der Rennstrecke im Einsatz, sondern auch bei der Konstruktion der Autos sowie der Simulation von Rennbedingungen. So kommen Hochleistungsrechner zum Beispiel für sehr aufwändige Berechnungen der Aerodynamik des Rennwagen-Chassis zum Einsatz (Computational Fluid Dynamics - CFD). Das aerodynamische Design des Chassis hat zentrale Bedeutung etwa für die Verbesserung des Fahrverhaltens in der Kurve und die Minimierung des Luftwiderstands, der durch Turbulenzen bei Geschwindigkeiten von über 300 km/h auftritt. Riesige Datenmengen sind zu verarbeiten, um komplexe Design-Änderungen in kurzer Zeit zu simulieren und zu testen.
Das BMW Sauber F1 Team arbeitet in seinem Windkanal in Hinwil/Schweiz seit Dezember 2006 mit einem Hochleistungsrechner basierend auf Intel® Technologie. Der Supercomputer simuliert die Luftströmung an den Formel 1-Rennwagen des BMW Sauber F1 Teams.
Auf der Suche nach der perfekten Aerodynamik zerlegt der Superrechner die Oberfläche des Autos und die es umströmende Luft in mehr als 100 Millionen winzige Zellen. Anschließend wird berechnet, wie sich diese Elemente in unterschiedlichen Fahrsituationen verhalten. Um all diese Gleichungen zu lösen, ist eine enorme Menge an Rechenpower Voraussetzung. Diese kommt von leistungsstarken Intel Xeon Prozessoren, die insgesamt 4224 Rechenkerne zur Verfügung stellen.
Der Supercomputer dient dem BMW Sauber F1 Team auch als Entscheidungshilfe beim Bau der Renn-Boliden. Ist beispielsweise ein neuer Frontflügel notwendig, simuliert der Hochleistungsrechner zunächst verschiedene Modelle. Die besten werden in Karbon nachgebaut und dann physisch im Windkanal getestet. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse fließen anschließend wieder in die physikalischen Modelle des Simulationsprogramms ein.
Zwar werden Computer den Windkanal dennoch auf absehbare Zeit nicht komplett ersetzen, doch durch die Investition in das Simulationsprogramm spart sich der Formel 1-Rennstall den Bau eines zweiten kostenintensiven Windkanals. Die Simulation mit dem Superrechner ist zudem in Bereichen unabdingbar, bei denen durch Lage und Größe reale Messungen nicht möglich sind. Zum Beispiel werden aufwändige Crash-Tests durch Finite-Elemente-Berechnungen ersetzt, die im Vergleich zur Berechnung der Luftströmung allerdings einen geringen Rechenaufwand bedeuten.
Die Computersimulation hilft darüber hinaus bei der unmittelbaren Vorbereitung auf ein Rennen, da der Rechner verschiedene aerodynamische Konfigurationen des Rennwagens für die einzelnen Rennstrecken bereits im Voraus testen kann. Trotz vieler unbekannter Faktoren weicht die Simulation mittlerweile nur noch um wenige Prozent vom realen Verhalten des Wagens ab. Im Ergebnis lassen sich so die Tankfüllung oder Boxenstopps optimieren.
IT in der Formel 1 - Bilanz und Ausblick
Informationstechnologie hat in der Formel 1 in den letzten 30 Jahren wichtige Innovationen ermöglicht, beispielsweise durch die schnelle Datensammlung und -auswertung sowie die schnelle Ausführung komplexer Rechenaufgaben. Die IT macht Autos intelligent - das gilt nicht nur für Rennwagen, sondern auch für die herkömmlichen Personenwagen. Beim PKW steuern Mikroprozessoren u.a. moderne Entertainment-Systeme, die Klimaanlage oder die Heizung.
Für die Zukunft sind noch weitaus bessere Kontrollsysteme denkbar, die sowohl die Leistung als auch die Sicherheit der Autos erhöhen. Die Formel 1 ist auf sportlichen Wettbewerb ausgelegt. Ingenieure und Aerodynamiker werden demnach immer versuchen, für ihr Team einen Vorteil gegenüber den konkurrierenden Teams herauszuholen und hier und dort eine Zehntelsekunde Zeit zu gewinnen. Die IT trägt im Hintergrund dazu bei, die Rennwagen noch sicherer und schneller zu machen.
Intel (NASDAQ: INTC), das weltweit führende Unternehmen im Bereich Halbleiterinnovation, entwickelt Technologien, Produkte und Initiativen, um Leben und Arbeit der Menschen laufend zu verbessern. Weitere Informationen über Intel finden Sie unter
http://blogs.intel.com.
