IA aponta os pilotos mais rápidos dos últimos 40 anos na Fórmula 1

Senna, Schumacher e Hamilton

Existem algumas maneiras de se ranquear pilotos de F1 de qualquer época. Nenhuma pode ser perfeita e agradar a todos, mas todas levam a um caminho muito parecido.

Hoje em dia existe uma ferramenta nova chamada Inteligência artificial – que não leva em conta simpatia, torcida ou antipatia – e um programa da Amazom Machine Learning Solutions foi desenvolvido exatamente para isso.

A Fórmula 1 é um dos esportes mais complexos do mundo e uma combinação incrível de perfeição humana e mecânica. É essa mistura que torna a corrida de F1, ou melhor, o talento do piloto, difícil de interpretar. No entanto, com o algoritmo do Machine Learning Solutions Lab da Amazon, é possível mensurar a “velocidade” do próprio piloto com base em dados.

Quantas corridas ou campeonatos mundiais Michael Schumacher realmente teria vencido sem o gênio técnico da Benetton e, posteriormente, da Ferrari? Lewis Hamilton realmente teria conquistado sete títulos mundiais se não fosse pela McLaren e pela Mercedes? Há muitos pilotos cujo talento permaneceu oculto durante grande parte de suas carreiras. Mas agora, a inteligência artificial pode ajudar a identificá-los.

A Fórmula 1 junto com o Amazon Machine Learning Solutions Lab desenvolveram um algoritmo no último ano, que resultou em uma ferramenta capaz de criar um ranking dos pilotos mais rápidos dos últimos 40 anos. Ele utiliza aprendizado de máquina para comparar o desempenho em classificações; no entanto, os resultados das corridas não são levados em consideração. Apenas a velocidade pura em uma única volta.

Uma equipe liderada pelo Diretor de Sistemas de Dados da Fórmula 1, Rob Smedley, pelo Diretor de Transmissão e Mídia, Dean Locke, e pela Cientista-Chefe e Gerente Sênior do Amazon ML Solutions Lab, Dra. Priya Ponnapalli, contribuiu significativamente para isso. Eles encontraram maneiras de detectar variáveis. Estes são, por exemplo, acidentes, panes de carros ou mudanças nas condições climáticas. Graças ao isolamento deles, foi possível criar um ranking que tanto a F1 quanto a Amazon consideram verdadeiramente justo.

Como funciona?

Por trás da resposta à pergunta “Quem é o piloto mais rápido?”, existe uma quantidade enorme de dados analisados. O software de aprendizado de máquina da AWS analisou os resultados de todas as sessões classificatórias desde 1983, removeu valores discrepantes e normalizou os dados para criar uma rede complexa de resultados dos pilotos. Todos também foram analisados em relação aos seus companheiros de equipe.

O algoritmo por trás da solução do problema

O algoritmo utiliza o método de Massey (uma forma de regressão linear) para classificar os pilotos usando conjuntos de equações lineares nas quais a classificação de cada piloto é calculada como a diferença média no tempo de volta em relação aos companheiros de equipe. Além disso, ao comparar as classificações dos membros da equipe, o modelo utiliza o número de ocorrências do piloto normalizado pelo número de interações com ele. No geral, o modelo atribui classificações altas aos pilotos que se saem excepcionalmente bem com companheiros de equipe ou outros adversários fortes.

O objetivo é atribuir a cada piloto uma classificação numérica. Isso permite avaliar a vantagem do piloto sobre os outros, assumindo que a margem esperada de diferença no tempo de volta em qualquer corrida é proporcional à diferença na classificação interna real do piloto.

Para leitores mais matemáticos: seja xj a representação de cada um dos pilotos e rj a verdadeira avaliação interna do piloto. Para cada corrida, podemos prever a margem de vantagem ou desvantagem do tempo de volta (yi) entre qualquer par de dois pilotos como:

Nesta equação, xj é +1 para o vencedor e -1 para o perdedor, e ei é um erro resultante de variações inexplicáveis. Para um dado conjunto de m observações do jogo e n pilotos, podemos formular um sistema de equações lineares (m * n):

As classificações dos pilotos (r) são a solução da equação usando regressão linear:

Então, quem é o mais rápido?

O Top 10 dos pilotos mais rápidos:
1. Ayrton Senna
2. Michael Schumacher
3. Lewis Hamilton
4. Max Verstappen
5. Fernando Alonso
6. Nico Rosberg
7. Charles Leclerc
8. Heikki Kovalainen
9. Jarno Trulli
10. Sebastian Vettel

O modelo classifica o conjunto de dados com base na velocidade (ou tempos de classificação) de todos os pilotos de 2023 até 1983, simplesmente classificando os pilotos em ordem decrescente de Piloto, Classificação (inteiro), Lacuna até Melhor (milissegundos).

Qual é o papel da AWS e da computação em nuvem?

Para implementar o método Massey, foi utilizado um servidor web baseado em Python.

Uma complicação era que os dados de classificação usados pelo modelo eram atualizados com novos tempos de volta após cada fim de semana de corrida. Para solucionar isso, além da solicitação padrão ao servidor web para classificações, também foi implementada uma solicitação de atualização, que instrui o servidor a baixar novos dados de classificação do Amazon Simple Storage Service (Amazon S3).

Um servidor web de modelo foi implementado no endpoint do modelo Amazon SageMaker. Isso torna o endpoint altamente acessível, já que os endpoints multi-instância do modelo Amazon SageMaker são distribuídos em várias zonas de disponibilidade por padrão e possuem recursos de dimensionamento automático integrados.

Um benefício adicional é a integração de endpoints com outros recursos do Amazon SageMaker, como o Amazon SageMaker Model Monitor, que monitora automaticamente o desvio do modelo no endpoint. Usar um serviço totalmente gerenciado como o Amazon SageMaker significa que a arquitetura final é muito eficiente. Para concluir a implantação, uma camada de API foi adicionada ao endpoint usando o Amazon API Gateway e o AWS Lambda. O diagrama abaixo mostra essa arquitetura em ação.

Resumo

Há um velho ditado no mundo acadêmico que diz que os dados podem ser usados ​​para confirmar qualquer coisa que você queira.

E embora o Ranking de “Piloto Mais Rápido” possa parecer um pouco estranho, faltando nomes como Alain Prost, Nigel Mansell ou Juan Pablo Montoya entre os top 10, a resposta provável é que eles eram mais rápidos em corrida do que em classificação.

É bom lembrar também que essa modelagem avançada de dados usada neste estudo é muito semelhante à usada pelas equipes de F1 para selecionar pilotos nos últimos anos.