هوش مصنوعی چگونه تصمیم‌های روز مسابقه فرمول یک را شکل می‌دهد

به نقل از بلاگ مایکروسافت، نشریه سیگنال (Signal) در گفت‌وگو با «جویی مک‌میلان» (Joey McMillan)، استراتژیست ارشد مسابقه در تیم فرمول یک مرسدس ای‌ام‌جی پتروناس (Mercedes-AMG PETRONAS)، به بررسی یکی از مرموزترین نقش‌های این ورزش، یعنی همکاری جدید این تیم با مایکروسافت و بهره‌گیری از قدرت هوش مصنوعی پرداخته است.

یک روز مسابقه فرمول یک

جوزف «جویی» مک‌میلان چشم از اعداد و ارقام و آسمان بالای سرش برنمی‌دارد. تنها چند لحظه تا آغاز جایزه بزرگ میامی باقی مانده است. استراتژیست ارشد مسابقه تیم فرمول یک مرسدس، پشت کنسول خود روی پیت‌وال، مشرف به خط شروع مسابقه نشسته است. او هم‌زمان به چندین کانال ارتباط داخلی گوش می‌دهد، گزارش‌های هواشناسی را بررسی می‌کند و به مسابقه پیش رو می‌اندیشد.

رانندگان تیم در طول آخر هفته مسابقه، هم در تمرین‌ها و هم در مرحله تعیین خط، عملکرد خوبی داشته‌اند. «جورج راسل»، راننده بریتانیایی مرسدس، مسابقه را از جایگاه پنجم خط شروع آغاز می‌کند؛ اما جلوتر از او، «کیمی آنتونلی» در جایگاه نخست قرار دارد. این نوجوان ایتالیایی تاکنون پدیده فصل بوده و امیدوار است سومین جایزه بزرگ متوالی خود را فتح کند. آنتونلی در ۱۹سالگی می‌تواند به جوان‌ترین راننده تاریخ تبدیل شود که به چنین موفقیتی دست یافته است.

فرمان فرمول یک در دست هوش مصنوعی

آنتونلی و راسل تنها دو نفر از اعضای تیم گسترده فرمول یک مرسدس هستند؛ تیمی با حدود ۱۳۰۰ نفر عضو که بیشتر آن‌ها مهندسانی هستند که برای افزایش سرعت خودروهای مسابقه‌ای تلاش می‌کنند؛ اما مک‌میلان مهندس نیست. وظیفه او استخراج اندکی سرعت بیشتر از موتور نیست، بلکه صرفه‌جویی در زمان از طریق اجرای یک برنامه عملیاتی در پیست و تحلیل متغیرهایی است که رانندگان نه می‌توانند آن‌ها را ببینند و نه کنترلی بر آن‌ها دارند.

مک‌میلان توضیح می‌دهد: «استراتژیست‌ها از این نظر تا حدودی وصله ناجور تیم محسوب می‌شوند؛ زیرا تمرکز اصلی آن‌ها واقعاً روی سریع‌تر کردن خودرو نیست. وظیفه یک استراتژیست فرمول یک این است که این دو خودرو را در طول آخر هفته مسابقه به بهترین شکل هدایت کنید. برای انجام این کار، اغلب باید به چیزهایی بسیار فراتر از خودروی تیم خود توجه داشته باشد. تمرکز استراتژیست روی تمام خودروهای حاضر در خط شروع و اقداماتی است که تک‌تک تیم‌ها انجام می‌دهند.»

استراتژی مبتنی بر هوش مصنوعی برای فرمول یک

فرمول یک نیز مانند تمام ورزش‌ها، وسواس زیادی نسبت به کسب برتری‌های بسیار کوچک دارد. مأموریت مک‌میلان یافتن مزیتی نسبت به تیم‌های رقیب است؛ مزیتی که از طریق تصمیم‌گیری بر اساس جریان‌های متعدد داده و اجرای شبیه‌سازی‌های گوناگون به دست می‌آید. در ورزشی که یک‌هزارم ثانیه می‌تواند مرز میان پیروزی و شکست باشد، باید تمام عوامل را در نظر گرفت.

با تکامل فرمول یک، هوش مصنوعی به بخشی از مسابقه تبدیل می‌شود

او می‌گوید: «مهم‌ترین کاری که انجام می‌دهیم، با اختلاف بسیار زیاد نسبت به سایر وظایف، این است که تصمیم بگیریم در مسابقه از چه ترکیب تایری استفاده کنیم و در کدام دورها برای توقف در پیت (پیت استاپ) اقدام کنیم. ترکیب این دو تصمیم همان چیزی است که استراتژی نامیده می‌شود.»

در طول مسابقه، پنج نوع تایر برای انتخاب وجود دارد که هرکدام با رنگ مشخصی برای شرایط متفاوت کدگذاری شده‌اند:

• سه نوع تایر بدون آج یا اسلیک (Slick) برای شرایط خشک شامل تایرهای:
  • نرم (Soft)
  • متوسط (Medium)
  • سخت (Hard)
• دو نوع تایر آج‌دار شامل تایرهای:
  • اینترمدیت (Intermediate) برای بارندگی سبک
  • تایرهای بارانی (Wet) برای بارندگی شدید.

مک‌میلان می‌گوید: «اگر نرخ افت عملکرد هرکدام از این ترکیب‌های تایر را می‌دانستیم، یعنی دقیقاً می‌دانستیم که در هر دور چند میلی‌ثانیه کندتر می‌شوند، تعیین استراتژی بسیار آسان بود.»

هوش مصنوعی برای شبیه‌سازی شرایط غیرقابل‌پیش‌بینی فرمول یک

اما در فرمول یک، به‌ندرت همه چیز آسان پیش می‌رود. تیم استراتژی علاوه بر پایش سرعت خودروهای رقیب و تلاش برای پیش‌بینی تأثیر سطح آسفالت بر تایرها، باید در شبیه‌سازی‌های خود پاسخ پرسشی را نیز در نظر بگیرد که هنگام نشستن مک‌میلان پشت کنسول کنار پیست، ذهن او را به‌شدت درگیر کرده است: آیا باران خواهد بارید؟

شرکت‌های هوش مصنوعی؛ چهره جدید تبلیغات در فرمول یک

در میامی، طوفانی در راه است. مسابقه در اوایل ماه مه برگزار می‌شود؛ شش هفته پیش از زمانی که فصل طوفان‌های اقیانوس اطلس در فلوریدا معمولاً آغاز می‌شود. بااین‌حال، هوای نامساعد زودتر از موعد ازراه‌رسیده است. خطر برخورد صاعقه به‌اندازه‌ای جدی است که برگزارکنندگان، زمان آغاز مسابقه را سه ساعت جلو انداخته‌اند.

صبح برای مدت کوتاهی باران باریده و اکنون داده‌های رادار هواشناسی محلی در اختیار مک‌میلان قرار می‌گیرد که نشان می‌دهد ممکن است در طول مسابقه دوباره بارندگی آغاز شود. آیا بارشی گذرا خواهد بود یا بارانی سیل‌آسا؟ باید تصمیم گرفت که مسابقه با کدام تایر آغاز شود: تایرهای اسلیک سریع‌تر، تایرهای اینترمدیت یا تایرهای مخصوص بارندگی شدید. همین انتخاب می‌تواند پیش از آنکه مسابقه حتی آغاز شود، سرنوشت پیروزی یا شکست را تعیین کند.

مک‌میلان و تیمش بر اساس داده‌های موجود و شمّ خود تصمیم می‌گیرند ریسک کنند. رانندگان مسابقه را با تایرهای بارانی آغاز نخواهند کرد؛ آن‌ها از تایرهای اسلیک استفاده می‌کنند و امیدوارند شرایط آب‌وهوا مساعد باقی بماند.

چراغ‌ها خاموش می‌شوند و مسابقه آغاز می‌شود. رانندگان با غرش موتورهای خود، روی پیستی خشک و زیر آسمانی آبستن باران، به‌سوی نخستین پیچ هجوم می‌برند. سپس ناگهان همه چیز به آشوب کشیده می‌شود.

مک‌میلان یک دهه است که به‌عنوان استراتژیست مسابقه فعالیت می‌کند. این مرد انگلیسی آرام و کم‌حرف، پس از پایان دوره دکترای ریاضیات خود در کالج امپریال لندن، به استخدام تیم فرمول یک مرسدس درآمد. این نخستین شغل او پس از فارغ‌التحصیلی بود و از آن زمان تاکنون در همین تیم مانده است. او ابتدا به جایگاه استراتژیست ارشد و در نهایت به مقام استراتژیست اصلی مسابقه ارتقا یافت.

او می‌گوید: «ما در هر آخر هفته مسابقه از حدود پنج یا ۶ استراتژیست استفاده می‌کنیم. از میان آن‌ها، شاید تنها یک یا دو نفر در نهایت به استراتژیست اصلی مسابقه تبدیل شوند که تصمیم نهایی را می‌گیرد؛ اما برای اجرای مدل‌ها به افراد بسیار بیشتری نیاز دارید.» ریاضیات تنها بخشی از این شغل است. آنچه یک استراتژیست خوب را از استراتژیستی عالی متمایز می‌کند، توانایی عملکرد مؤثر در شرایط تحت‌فشار است.

مک‌میلان می‌گوید: «از این نظر، کار فوق‌العاده دشواری نیست، چون به ریاضیات پیشرفته نیاز ندارم؛ دست‌کم نه چیزی شبیه ریاضیاتی که در دوره دکترایم با آن سروکار داشتم. چه چیزی یک فرد را به استراتژیست خوبی تبدیل می‌کند؟ کسی که تفکر منطقی داشته باشد و در مدل‌سازی و تحلیل داده واقعاً توانمند باشد. اما آنچه واقعاً شما را برای کار روی پیت استاپ مناسب می‌کند، توانایی تصمیم‌گیری در همان لحظه، با سرعت بسیار بالا و مهارت‌های ارتباطی بسیار خوب است؛ آن هم زمانی که رانندگان، مدیران تیم، مهندسان مسابقه و حجم زیادی از هیجان و فشار در اطرافتان وجود دارند. وقتی متوجه شوید که از عهده چنین کاری برمی‌آیید، فکر می‌کنم کاملاً روشن است که در این حرفه موفق خواهید بود.»

مدل Claude عضو رسمی تیم فرمول یک ویلیامز شد

هوش مصنوعی مایکروسافت در نقش عضوی از تیم فرمول یک مرسدس

یادگیری ماشین، آن‌طور که مک‌میلان از آن یاد می‌کند، همواره بخش بسیار مهمی از کار او بوده است؛ اما در سال‌های اخیر، فناوری هوش مصنوعی توانایی او را برای تحلیل حجم فزاینده‌ای از داده‌ها با سرعت بیشتر به‌شدت بهبود داده است. او می‌گوید: «کار روزمره من، یعنی پیاده‌سازی واقعی استراتژی در روز یکشنبه، هنوز تغییر چندان بزرگی نکرده است.»
پس چه چیزی تغییر کرده است؟

مک‌میلان می‌گوید: «من کدهای زیادی می‌نویسم، اما واقعاً برنامه‌نویس نیستم. من ریاضی‌دان، متخصص آمار و متخصص نظریه بازی‌ها هستم، اما برنامه‌نویس نیستم. می‌دانم چه داده‌هایی در اختیار داریم و می‌دانم می‌خواهم با آن‌ها چه کار کنم. با ظهور هوش مصنوعی و ابزارهایی مانند ابزارهای کدنویسی، می‌توانم این کارها را بسیار سریع‌تر انجام دهم. اکنون می‌توانم مدل بسازم، کدهای تحلیل بنویسم و کارهایی را با سرعتی انجام دهم که پیش‌ازاین حتی تصورش را هم نمی‌کردم.»

در آغاز سال ۲۰۲۶، مایکروسافت قراردادی با تیم فرمول یک مرسدس امضا کرد؛ همکاری‌ای که فناوری مایکروسافت را در قلب عملیات این تیم قرار داد. مرسدس پس از تسلط بر بخش عمده‌ای از رقابت‌های فرمول یک در دهه ۲۰۱۰، با کسب هفت قهرمانی متوالی رانندگان بین سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۰ و هشت قهرمانی متوالی سازندگان بین سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۱، به دنبال آن بود که بر پایه این میراث موفقیت‌آمیز، دستاوردهای تازه‌ای رقم بزند. با عملکرد قدرتمند خودرویی که طراحی مهندسی آن به طور اساسی بازنگری شده بود در آزمایش‌ها، این باور روزبه‌روز تقویت می‌شد که سال ۲۰۲۶ می‌تواند شاهد بازگشت تیم مرسدس به رقابت برای کسب عنوان قهرمانی باشد.

برای تیم استراتژی فرمول یک، یکی از بزرگ‌ترین مزایای همکاری با مایکروسافت، دسترسی به ظرفیت عظیم رایانش ابری آژور (Azure) است. این تیم با استفاده از Azure Batch می‌تواند تعداد بسیار زیادی از شبیه‌سازی‌های مسابقه را به طور هم‌زمان اجرا کند و سناریوهای متعددی را پیش از مسابقه و حتی در جریان یک جایزه بزرگ آزمایش کند.

مک‌میلان می‌گوید: «Azure Batch استراتژی مسابقه ما را متحول کرده است. با مقیاس‌پذیر کردن هزاران شبیه‌سازی در زمان واقعی، می‌توانیم در طول مسابقه ظرفیت پردازشی عظیمی را به کار بگیریم تا درست در زمانی که بیشترین اهمیت را دارد، به بینش‌های لازم دست پیدا کنیم.» او ادامه می‌دهد: «وقتی شبیه‌سازی‌هایمان را اجرا می‌کنیم، یک مسابقه کامل را شبیه‌سازی می‌کنیم. هر دور، هر توقف در پیت و هر سبقت را در نظر می‌گیریم؛ کل مسابقه را از ابتدا تا انتها اجرا می‌کنیم. می‌خواهیم هزاران‌هزار و حتی میلیون‌ها نمونه از این مسابقه‌ها را شبیه‌سازی کنیم. اکنون با Azure Batch می‌توانیم این کار را انجام دهیم.»

هوش مصنوعی، تحلیل و اجرای استراتژی در لحظه را ممکن می‌کند

در گذشته، مک‌میلان ممکن بود شبیه‌سازی‌ها را شنبه‌شب، زمانی که اعضای تیم مشغول صرف شام بودند، اجرا کند؛ فرایندی که گاهی تا یک ساعت و حتی بیشتر طول می‌کشید. اکنون همان شبیه‌سازی‌ها می‌توانند ظرف چند ثانیه انجام شوند و حتی از کنار پیست اجرا شوند.

فِراری از هوش مصنوعی IBM برای تعامل بیشتر با طرفداران تیفوسی فرمول یک استفاده می‌کند

او می‌گوید: «روز یکشنبه، در جریان مسابقه، باید نتایج را با بیشترین سرعت ممکن دریافت کنیم.» سپس این داده‌ها در اختیار تیم استراتژی قرار می‌گیرند و اعضای تیم مدل‌های خود را به‌صورت زنده به‌روزرسانی می‌کنند. به گفته مک‌میلان، با وجود تمام داده‌هایی که اکنون برای کمک به تصمیم‌گیری در دسترس هستند، تنها زمانی می‌توان با اطمینان فهمید تصمیم درستی گرفته شده است که پرچم شطرنجی پایان مسابقه به اهتزاز درآید.

تنها چیزی که مک‌میلان و تیمش می‌توانند انتظار داشته باشند، دسترسی به داده‌های کافی برای انجام آگاهانه‌ترین برآورد ممکن و اتخاذ یک تصمیم نهایی موفق است. در میامی، آن‌ها دقیقاً همین کار را انجام می‌دهند. هنگامی که رانندگان به پیچ نخست جایزه بزرگ میامی نزدیک می‌شدند، خودروی مرسدس کیمی آنتونلی برای کسب موقعیت بهتر درگیر رقابت بود. آنتونلی برای جلوگیری از برخورد با خودروی رقیبی که چرخیده و عرض پیست را طی کرده است، برای لحظه‌ای از مسیر خارج می‌شود.

پس از این آشوب، آنتونلی و خودروی مرسدس او در جایگاه دوم قرار گرفتند و استراتژی مسابقه‌ای که مک‌میلان و تیمش طراحی کرده بود، به بازنگری نیاز پیدا کرد. مک‌میلان و تمام تیم تحت‌فشار قرار گرفتند تا آنتونلی را به صدر مسابقه برگردانند. او پشت کنسول کنار پیست خود رفت و داده‌ها را ارزیابی کرد؛ از اطلاعات خودروهای دیگر گرفته تا پیش‌بینی‌های هواشناسی و داده‌های تله‌متری خودروی آنتونلی. مک‌میلان و تیمش تنها چند لحظه فرصت داشتند تا درباره اقدام بعدی تصمیم بگیرند. او می‌گوید: «بخش بسیار بزرگی از استراتژی همچنان به تجربه و حس درونی وابسته است.» سرانجام تصمیم نهایی را گرفتن. آنتونلی باید برای اجرای استراتژی آندرکات (Undercut) تلاش کند.

مک‌میلان توضیح می‌دهد: «آندرکات زمانی اتفاق می‌افتد که شما یک دور زودتر از خودروی جلویی برای توقف وارد پیت می‌شوید. ازآنجاکه تایرهای نو سریع‌تر هستند، در آن دور که شما تازه توقف خود را انجام داده‌اید و خودرویی که می‌خواهید به آن برسید در حال ورود به پیت است، اکنون از او سریع‌تر حرکت می‌کنید.» در این شرایط امیدوار هستید که سرعت شما به‌اندازه‌ای باشد که هنگام حضور رقیب در پیت، بتوانید صدر مسابقه را تصاحب کنید.

در میامی، اجرای این استراتژی به هماهنگی عوامل متعددی وابسته است. آنتونلی ابتدا باید فاصله خود را با خودروی پیشتاز به کمتر از یک ثانیه برساند. سپس باید دقیقاً در زمان مناسب، یعنی یک دور زودتر از رقیب، وارد پیت شود؛ درحالی‌که اعضای تیم پیت (Pit Crew) نیز باید تعویض تایرها را بی‌نقص انجام دهد. در نهایت، آنتونلی باید با تایرهای نو با حداکثر سرعت در پیست حرکت کند و زمان ازدست‌رفته را جبران کند تا بتواند در جایگاه نخست به مسیر مسابقه بازگردد.

البته، مسئله آب‌وهوا همچنان پابرجاست. هنگامی که تصمیم اجرای آندرکات گرفته شد، باران همچنان می‌بارید؛ اما مک‌میلان فردی را در اختیار داشت که اطلاعات رادار هواشناسی را به‌صورت زنده به او منتقل می‌کرد. او می‌گوید شدت بارندگی به‌اندازه‌ای نبود که استفاده از تایرهای اینترمدیت که مخصوص شرایط مرطوب‌تر است ضروری می‌شد.

اگر تیم برای تعویض تایرهای نو مخصوص شرایط خشک وارد پیت شود و سپس باران شدیدی آغاز شود، نتیجه فاجعه‌بار خواهد بود. مک‌میلان به این نتیجه می‌رسد که رقبا منتظر باران هستند؛ بنابراین تیم تصمیم می‌گیرد ریسک کند و با تایرهای نرم به مسابقه ادامه دهد. او می‌گوید: «اما اگر خیلی زود توقف کنید، ممکن است در پایان مسابقه به هدفی آسان برای رقبا تبدیل شوید.»

مک‌میلان پشت کنسول خود در میامی تلاش می‌کرد صداهای غیرضروری را از میان کانال‌های ارتباط داخلی متعدد فیلتر کند. او توضیح می‌دهد: «کانال‌های ارتباطی رانندگان، مهندسان، استراتژی و آیرودینامیک را دارید که هرکدام با بلندی صدای متفاوتی پخش می‌شوند. بنابراین صرفاً از روی بلندی صدا تقریباً دقیقاً می‌دانم چه کسی در حال صحبت است و از کدام کانال. مهم‌ترین صحبت‌ها بلندتر هستند و موارد کم‌اهمیت‌تر با صدای پایین‌تری پخش می‌شوند.»

در تمام این مدت، مک‌میلان فاصله زمانی میان آنتونلی و راننده پیشتاز را زیر نظر دارد و منتظر لحظه مناسب برای اجرای حرکت تیم است. تیم آرامش و تمرکز خود را تا دور ۲۷ حفظ می‌کند؛ زمانی که مک‌میلان تصمیم می‌گیرد برنامه را اجرا کند. او می‌گوید: «تقریباً به‌محض اینکه دور را شروع کردیم، تصمیمم را قطعی کرده بودم. بنابراین چند کانال ارتباط داخلی را فعال کردم و گفتم: «توقف در پیت قریب‌الوقوع است: قرمز»؛ قرمز رنگ اختصاصی کیمی است.» مک‌میلان می‌گوید در چنین لحظاتی، گفت‌وگوهای رادیویی ساکت می‌شود و فضای پیت در سکوت فرومی‌رود.

«اگر صحبت می‌کنید، فقط باید حرف‌های مهم بزنید. بنابراین تا زمانی که موضوعی برای این توقف اهمیت ندارد، با من صحبت نکنید… من هنوز می‌توانم تا آخرین لحظه عملیات را لغو کنم، اما در این مرحله، اگر چیز دیگری نگویم، توقف انجام خواهد شد.» مک‌میلان دیگر چیزی نمی‌گوید.

آنتونلی وارد پیت می‌شود، پیت استاپ بدون کوچک‌ترین نقصی انجام می‌گیرد و این نوجوان ایتالیایی یک دور بی‌نقص را پشت سر می‌گذارد. مهم‌تر از همه اینکه باران شدیدی نمی‌بارد. استراتژی آندرکات باعث می‌شود آنتونلی با اختلافی اندک از رقیب پیش بیفتد و صدر مسابقه را تصاحب کند؛ جایگاهی که تا پایان مسابقه حفظ می‌کند. مک‌میلان می‌گوید: «در میامی، این عملیات بسیار حساس را با دقتی بی‌نقص اجرا کردیم.»

فرمان فرمول یک در دست هوش مصنوعی

فرمول یک دیگر همان ورزشی نیست که یک دهه پیش بود و این تغییر فقط به فناوری مربوط نمی‌شود. مجموعه مستند بسیار موفق نتفلیکس با عنوان Drive to Survive، این ورزش را به روی طیف گسترده‌ای از مخاطبان جدید گشوده است؛ مخاطبانی که بسیار جوان‌تر از طرفداران سنتی فرمول یک هستند. رانندگان نیز اکنون از شهرتی به‌مراتب بیشتر برخوردارند.

آنتونلی پس از مسابقه گفت: «ما بسیار سخت تلاش می‌کنیم و تیم عملکرد فوق‌العاده‌ای دارد. آن‌ها استراتژی بسیار خوبی طراحی کردند، ما یک آندرکات بزرگ انجام دادیم و سپس توانستیم پیروزی را تا پایان حفظ کنیم؛ هرچند کار آسانی نبود.» تیم مهندسان مرسدس بی‌سروصدا تجهیزات خود را در کامیون‌ها جمع می‌کنند، فلوریدا را ترک می‌کنند و راهی مسابقه بعدی می‌شوند.

برای مک‌میلان، هر مسابقه مجموعه تازه‌ای از نقاط داده است که باید تحلیل شوند. هیچ دو مسابقه‌ای، حتی اگر در یک پیست برگزار شوند، هرگز کاملاً یکسان نیستند. اما میامی نشان می‌دهد که داده‌ها و تیمی که پشت‌صحنه به تحلیل آن‌ها مشغول است، اکنون تا چه اندازه برای فرمول یک حیاتی شده‌اند. مک‌میلان با لبخند می‌گوید: «ما همیشه شوخی می‌کنیم که رانندگان مسابقه‌ها را می‌برند و استراتژیست‌ها مسابقه‌ها را می‌بازند؛ اما کیمی از استراتژی بسیار تعریف کرد. قطعاً این پیروزی را به‌حساب خودمان هم می‌گذاریم.»