F1赛车(一级方程式赛车)是一项最具技术含量的运动。没有之一。
一百多年来,赛车运动堪称汽车、石油、轮胎技术的孵化器。如今,新能源、数据、智能正驱动F1进入更新的极限。
“混合动力”革命
为了实现F1赛事2030年实现净零排放,国际汽车联合会将对发动机的燃料和电池系统做出变革。
2026年,F1赛车将开始全部使用生物质燃料,而且将内燃机的能量回收管理系统,从MGU-H切换到MGU-K,让电池动力在其中所占的份额从30%增加到50%,但同时会保持不低于1000马力的功率。
这是更一个高效的能源转换与利用系统,使用生物质燃料,从现在的100公斤减少到大约70-80公斤,相比之下,电力增加了,内燃机与电力的功率之比达到了50:50。这也符合零碳与电动的技术趋势。
(来源:气候变化知识)
F1赛车将可能燃烧“地沟油”。目前,F1要求其赛车使用 E10 燃料,其中至少包含 10% 的第二代乙醇。然而,F1 计划在 2026 年前将这一比例提升至 100%。根据其官方网站的说法,F1 希望生产一种“第二代”的“即用型”(drop-in)生物燃料。这种燃料完全由食物残渣或生物质废料制成,可以直接添加到发动机中使用,无需进行额外改造。
这一重大改变,将激发新一轮F1赛车混合动力的创新,法拉利、梅赛德斯和雷诺已经承诺继续留在这项运动中,本田与红牛分家,选择单独回归,而福特将与红牛动力总成合作,奥迪将首次加入。
F1赛事将在2030年实现零排放,但在F1的巨大碳足迹中,只有大约0.7%的排放量来自赛道上的汽车本身。更大的部分是物流、运输和F1汽车的生产。如果F1想在2030年实现零碳排放,还要做出巨大的改变。
F1想了很多办法,如在运营比赛的船舶、飞机和车辆中使用生物燃料,但由于使用了无数的发动机,所以很难进行监管。大多数车辆与超过20%的生物燃料混合物不相容,所以它几乎是无效的。
改用生物燃料,只能在赛场和电视上最直观地向公众传递零碳的信息,但不会对F1的碳足迹产生明显的影响。F1比赛要在2030年实现碳中和,必须与能源与交通的绿色转型系统性地结合在一起。
2026年,F1赛车敢将变得更加精巧,轴距长减少到 3400毫米 ,宽度减少到1900毫米 ,重量减少至768公斤 ,在赛车场上更加灵活、更多的超车技巧、更多基于能量转换控制和大数据的赛车手策略。总之,这项人类与机器完美融合的竞技,将达到更高的境界。
大数据轰鸣
F1与奥运会、世界杯合称世界三大体育赛事,但F1的技术拔尖,首先体现于转播技术。
身临F1赛车场,赛车迷们都是为了体验那种令人兴奋的轰鸣所传递的速度与激情。每年F1大赛,亲临上海F1赛车场的国内外观众和车迷,人数在20万到30万之间。
为了给观众带来身临其境的立体声体验,每场F1比赛都会部署120个摄影机位,包括90多个车载摄像机、28个赛道摄像机等,用于采集比赛全景、车手近景、过弯攻防、维修区换胎等不同视角的精彩画面。赛道周围还会部署140多个定制麦克风,还有20个赛车排气管麦克风的音频信号,为观众提供每辆赛车的立体声音频。
上百路音视频信号收进导播中心,不仅对于导播本人是个巨大的考验,如此庞大的数据传输也对赛事技术提出了挑战。
每个比赛周末共产生约500TB的数据,赛季内会生产超过400个小时的现场直播和超200小时的后期制作内容,供全球180个地区的广播公司向十多亿观众直播与转播。
但F1完全不借助赛事举办地支援,全部动用自主团队,因为F1组织者拥有全球最先进的转播技术和合作伙伴。
在赛道上收集的所有内容信号,会首先回传到比赛现场临时搭建的导播中心——赛事技术中心ETC(Event Technical Center)。这里的工作人员负责监控所有赛车的画面、声音和数据,再通过这个枢纽传回到英国M&TC(Media & Technology Centre)媒体与技术中心团队,由他们接棒完成画面的实时切换、包装和转码分发等直播任务,最后把信号传输给全球180个地区的60个不同的广播公司,整个过程延迟不会超过0.15秒。
(来源:Lenovo)
联想为F1提供了全球移动部署的转播技术支持,在大数据的赛道上,全程参与了“速度与激情”的竞技。全年下来,各大洲24个城市的比赛,每个比赛周,赛道旁都会部署联想的边缘计算设备,快速采集并存储所有数据。
风驰电掣的赛车,显示到屏幕上,就是那些精确到读秒小数点后三位的赛车计时。赛道布下了地面导线,赛车轮子一旦压过,车身上的位置雷达收发器就会记下数据。赛道信号的收集和传输,通过部署在临近赛道的最小工作站Thinkstation P3 Tiny,实时将F1计时计分系统的画面传输给各车队、FIA(国际汽车联合会)、广播公司和评论员。
F1技术团队通过对直播数据的采集和处理包装,使得观众直播画面上会呈现这些瞬息万变的数据,比如赛车速度、赛手排名、赛道信息、叠层跟踪、AR特效等。
这些数据传到ETC,联想的高性能工作站支持CAD设计、图形创建和编辑,使F1赛事的实时建模转播更加快速高效,一帧画面在16.7毫秒内就可以完成渲染。叠层的渲染来自场上的实时数据,有的来自赛道、有的来自遥测、还有AR跟踪特效显示赛车状态……这些数据以60Hz回传到英国M&TC完成动态渲染,再与实时现场画面叠加,就形成了跳动闪烁、快速切换的赛事屏幕,最多的时候15-20个画面同时展示在同一瞬间的屏幕上。
针对复杂的后期制作、AR技术包装等挑战,联想ThinkStation P620拥有64个CPU核心,通过业界领先的128条PCIe 4.0通道,支持2个顶级专业GPU显卡,可极大缩短渲染合成时间,保障图像和数据无延迟融合,给观众带来更多样的观赛体验。在F1直转播中延时可以做到小于170毫秒,直接与普通直播拉开20多倍的差距。
联想集团董事长兼CEO杨元庆表示:“联想集团将为人类历史上规模最大的体育和娱乐赛事提供支持——这些赛事将拥有更多受众、参赛国家,以及前所未有的全球数据处理和技术需求。”
AI赛道
把F1赛车的速度与激情推到新的极致,还得靠AI。
每个车队长得越来越像一家AI赛车初创企业,都要有一名首席技术官或者信息官,一名数据科学家及分析团队,还有一个用来模拟的数字孪生系统,他们也要训练自己的模型,然后把它应用到训练和比赛当中。对于每个车队来说,封闭的赛车场,也是其数据训练与反馈的闭环。
每辆 F1 赛车都包含 300 个传感器,这些传感器每秒钟能生成从汽车传输到维修站的 110 万个遥测数据点。这些实时数据与存储在云上75年的历史比赛数据相结合,为赛车手提供比赛策略,也为车迷和观众创造了更加丰富生动的体验。
威廉姆斯车队已经招募了一支团队来研究AI和机器学习,负责人詹姆斯·沃尔斯 (James Vowles)认为,F1赛车使用AI技术,是一种现实的选择:“数据正在呈指数级增长,人类已经无法吸收一辆车传来的所有数据,” AI能减少决策过程中的冗余信息,减少工作量,并最大限度地减少浪费。
法拉利车队试图用AI来模拟车上的速度传感器,每个成本约为 10,000 美元,每个赛季更换数次。虚拟化这些传感器不仅可以节省预算,还可以减轻汽车重量,同时仍可收集优化驾驶员和汽车性能所需的关键数据。AI还可以分析大奖赛期间车内的车载录像,F1 向所有车队开放这些录像,一个深度学习模型可以估算转向角度,就能分析车手在转弯中的平衡行为,还可能发现与对手之间的差距。
工程师们将人工智能与计算流体力学(CFD)结合,实现了更精确的模拟效果,帮助国际汽联做出了一项重要的规则修改,让比赛中的超车增加了 30% ,更具观赏性。
最重要的是帮助车手在瞬息万变中决定比赛策略。例如进站时机和轮胎选择等,这些每场比赛中都必须做出的决定,往往决定比赛的胜负。“这是一场相当复杂的博弈,涉及许多不同的变量,”法拉利和威唐廉姆斯车队的前工程利斯梅德利(Rob Smedley)认为,“而其中可能会出现一个触发变量,比如一次进站或安全车的出现,会彻底改变局势。AI在这里非常重要,它能够对信息进行整合和理解,从而影响全局。”
F1在世界各地拥有7亿粉丝,15亿观众,全年收视达600亿次。F1 为全球24条赛道制作电视转播画面,越来越依赖AI,应用范围从视频回放的镜头选择,到剪辑素材用于实时发布到社交媒体等方方面面。AWS和Salesforce在合作,为不同地区和年龄等人群,制作和提供个性化的内容。在获得年轻粉丝和女性粉丝方面已经取得了成功。
(来源:AWS)
“转播F1最难的地方在于:我们要同时跟踪的是场地范围极大的赛道上20辆赛车,它们以每小时350公里的速度你追我赶,这与体育场中的比赛完全不同,后者的所有动作都发生在你眼前,”F1转播与媒体总监迪恩·洛克(Dean Locke)表示。“比赛进行中以及刚结束时,观众对内容的渴望非常强烈,”他补充说,“机器学习可以在叙事和图形展示等方面真正帮助我们。”
例如,最近推出的一项电视图形功能,可以显示车手在某个弯道因失误而损失的时间;另一个则能预测两位车手之间即将展开缠斗的时间点。
海量的数据不仅来自内容,而且来自轮胎数据、天气信息、赛道条件,这些都可以用来预测和实时分析来规划最佳决策方案。例如,如果风向发生了变化,这会如何影响空气动力学性能?可以对赛车进行哪些改变来缓解这种影响?或者赛道配置的变化会如何影响燃油消耗?动态分析大量实时数据,以主动强调比赛策略,越来越成为各车队的必备技术。
阿斯顿马丁阿美公司已经开始用机器学习算法融合轮胎、天气和轨道状况的数据,通过预测分析来优化决策。
F1科技正引领智能在整个体育赛事中的应用。联想集团已经成为FIFA官方技术合作伙伴,将帮助FIFA提升其IT系统及智能化水平,服务赛事包括在加拿大、墨西哥和美国举办2026年FIFA世界杯,以及将在巴西举办的2027年FIFA女足世界杯。
F1科技代表了低碳化与智能化的趋势,也许会有更多中国的汽车厂商和科技公司,将参与其中。
参考:
https://aws.amazon.com/sports/f1/?nc1=h_ls
https://www.wired.com/sponsored/story/every-second-counts-inside-scuderia-ferraris-ai-and-data-tech/
https://www.formula1.com/en/latest/article/explained-2026-power-unit-regulations-fia.68izKQ2tn1voQPWvgLVMXN
https://www.ft.com/content/3586067f-27c3-4f62-946d-670585ae830d
https://www.greencarcongress.com/2014/01/20140122-f1.html
https://global.honda/en/tech/motorsports/Formula-1/Powertrain_MGU-H_MGU-K/
https://allf1.in/top-10-things-about-2026-engine-regulation/