L'articolo pubblicato alcuni giorni fa, dedicato al primo "simulatore" di guida in assoluto, ha ottenuto un grande riscontro e suscitato tanto interesse, quindi abbiamo pensato di restare in tema, affrontando un nuovo argomento: la fondamentale e necessaria correlazione dei dati fra simulatore di guida F1 e realtà della pista. Una problematica questa, che per tanti anni ha per esempio tormentato i sonni degli ingegneri della Scuderia Ferrari.
Nell'attuale era della Formula Uno, i simulatori Driver-in-the-Loop (DIL) sono diventati strumenti di sviluppo e preparazione essenziali. Non molto tempo fa, i simulatori DIL venivano utilizzati principalmente come dispositivi supplementari, principalmente per la familiarizzazione dei piloti con i circuiti e per le operazioni di configurazione di base. Ma la situazione è cambiata radicalmente.
Con restrizioni più severe per i test in pista e auto sempre più complesse, nonché progressi in varie tecnologie di simulazione, i simulatori DIL sono stati riclassificati come strumenti essenziali e sono ora considerati dai migliori team come ambienti di test virtuali controllati e ripetibili in grado di rispecchiare scenari di gara reali per valutare nuovi pacchetti aerodinamici, ottimizzare le configurazioni dei veicoli e valutare strategie di gara, il tutto in anticipo e parallelamente alle auto reali che girano sulle piste da corsa.
Adrian Newey, che ha firmato un contratto quinquennale come managing technical partner con l'Aston Martin Aramco Formula One Team, ha parlato apertamente delle debolezze del programma di simulazione del team. I suoi commenti sono illuminanti.
"Penso sia giusto dire che alcuni dei nostri strumenti sono deboli, in particolare il simulatore driver in the loop. Ha bisogno di molto lavoro perché al momento non è affatto correlato, mentre è uno strumento di ricerca fondamentale. Non averlo è un limite. Ma nel frattempo dobbiamo aggirare il problema e poi elaborare un piano per arrivare al risultato desiderato. Ma probabilmente si tratta di un progetto biennale, in realtà. Quindi, per un po' di tempo saremo un po' ciechi su questo aspetto. Dobbiamo solo cercare di usare l'esperienza e il buon senso. Quanto successo avremo, solo il tempo ce lo dirà. Puoi avere il miglior sistema di movimento del mondo, ma se non hai la modellazione adatta, la correlazione con il modello aerodinamico, la correlazione con il modello degli pneumatici e così via, non sarà di alcuna utilità".
Rispondendo alle critiche di Newey, il team principal Andy Cowell ha confermato che il team avrà bisogno di tempo per ottimizzare gli strumenti di simulazione DIL: "Penso che ogni volta che si crea una nuova attrezzatura, ci voglia un po' di tempo per metterla in funzione e poi capire quanto la DLS [Dynamic Lap Simulation] o la galleria del vento siano correlate al mondo reale. Quindi, bisogna apportare degli aggiornamenti, portarli in pista, vedere come tutto si integra. Questa è la correlazione. E anche i team più esperti hanno problemi di correlazione. Lo si sente da una parte all'altra della pit lane".
Parlando del simulatore di Aston Martin F1, Newey e Cowell si riferiscono al nuovo simulatore commissionato presso lo stabilimento del team a Silverstone nel 2024. Non siamo certi di che tipo di simulatore DIL possa essere, anche se possiamo fare un'ipotesi plausibile con il modello di Dynisma, del quale abbiamo già parlato varie volte in queste pagine. Sembra però che molte valutazioni iniziali dei simulatori DIL si concentrino quasi esclusivamente sulle capacità di movimento del simulatore. Il commento di Newey, "Potresti avere il miglior sistema di movimento al mondo...", tocca direttamente questo punto, e potrebbe indicare che il team si stia preoccupando in prima battuta proprio di questo aspetto.
I sistemi di movimento sono certamente una parte dominante di un'installazione di simulatore di guida, e sappiamo che gli ingegneri automobilistici gravitano naturalmente verso i sistemi di movimento perché sono più "relazionabili" rispetto a molti altri sistemi di simulazione DIL. Tuttavia, sebbene siano certamente importanti, le capacità di movimento non definiscono singolarmente la qualità di un simulatore di guida o la sua capacità di correlazione.
L'immersione DIL è un'impresa multisensoriale, un'orchestra, e il movimento è solo uno degli elementi. In altre parole: il movimento è solo una sottocategoria di un tipo di stimolazione sensoriale che si rivolge a una sola categoria di sensi umani. Se consideriamo i simulatori DIL da una prospettiva più ampia, considerando l'intero spettro di requisiti di correlazione, il suggerimento del movimento è più o meno importante del suggerimento visivo, uditivo o di qualsiasi altro tipo di suggerimento sensoriale? Probabilmente no. Tutti questi stimoli sensoriali devono interagire in modo fluido e convincente.
Inoltre, vale la pena notare che lo scopo dei meccanismi di movimento di un simulatore di guida non è quello di muovere un'auto o di replicare i movimenti di un'auto reale. Lo scopo dei meccanismi di movimento è quello di muovere un essere umano, convincendolo tramite stimolazione inerziale che sta interagendo con un'auto reale. Questo è un compito completamente diverso.
La correlazione del simulatore DIL – che Newey identifica correttamente come il fondamento per il progresso – può quindi essere più complessa di quanto si possa immaginare. Si inizia con la valutazione del simulatore nel suo complesso – non solo come un kit di macchinari in movimento – nel contesto di interazioni misurabili con il pilota.
Supponiamo che l'obiettivo finale sia quello di avere un simulatore DIL operativo che fornisca utili spunti per la strategia di gara in aree chiave come il degrado degli pneumatici e la gestione dell'energia. E supponiamo anche di voler avere la possibilità di esplorare componenti/setup come le variazioni di rigidità dell'ala anteriore. Sappiamo che, proprio come nei test reali, ci saranno due flussi principali di informazioni che potranno essere utilizzati per guidare il programma di simulazione (test virtuale): dati oggettivi tramite telemetria e feedback soggettivo del conducente. E sappiamo che la correlazione DIL si basa sui confronti. Ma cosa dovrebbe essere confrontato?
Solo per quanto riguarda la telemetria, saranno disponibili diverse sottocategorie di informazioni. In particolare, ci saranno dati provenienti dal simulatore stesso, utilizzabili per comprendere e definire aspetti quali le impostazioni di controllo del movimento e della visione; dati provenienti dal modello fisico del veicolo che alimenta la simulazione, direttamente confrontabili con i dati reali del veicolo (come velocità, accelerazione laterale e così via); dati provenienti dal modello fisico del veicolo che alimenta la simulazione, non direttamente confrontabili con i dati reali del veicolo (come angoli di slittamento degli pneumatici, carichi dei singoli componenti e così via); e dati supplementari relativi alla biometria del conducente.
Le informazioni di cui sopra, se opportunamente categorizzate, aggiungono un ulteriore livello al già notevole carico di analisi e interpretazione dei dati per gli ingegneri di gara. E alcune di queste informazioni, come già notato, non si collegano direttamente all'acquisizione e all'analisi tradizionale dei dati a bordo vettura. Pertanto, il commento di Newey di cui sopra ("...se non si dispone della modellazione... e della correlazione con il modello aerodinamico, della correlazione con il modello degli pneumatici e così via, non sarà di alcuna utilità") è in realtà solo la punta di un iceberg che affronta la correlazione del modello fisico di base, ma potrebbe non affrontare la correlazione delle prestazioni del simulatore DIL per soddisfare le aspettative dei piloti. Ad esempio, una volta implementato in un simulatore DIL, un modello di pneumatici "correlato" può non funzionare se le sue interazioni con il modello della superficie del tracciato in tempo reale non vengono completamente gestite.
In definitiva, è fondamentale che una simulazione DIL (costituita da un'auto virtuale che opera in un ambiente virtuale) trasmetta al conducente informazioni corrette sul controllo e sulla stabilità e che il conducente si comporti in modo da rispecchiare le interazioni con un'auto reale (correzioni dello sterzo, frenate e accelerazioni, orientamento dei punti di corda, definizione delle linee di traiettoria, ecc.).
Le tecniche di analisi e correlazione dei dati sono molteplici e con approcci di vario genere. Facciamo alcuni esempi. Confrontare gli istogrammi dello sterzo generati dal DIL con quelli generati dall'auto reale – sia per l'angolo del volante che per la coppia – su più giri può essere molto utile. È un modo per stabilire il carico di lavoro del pilota e individuare le differenze tra reale e virtuale.
L'analisi dei segmenti chiave (al contrario dell'analisi completa del giro) può spesso essere utilizzata per identificare incongruenze fondamentali tra il simulatore DIL e i comportamenti in pista che indicano la necessità di correzioni di modellazione. Questo è particolarmente utile quando la mappatura si estende a più pneumatici (e modelli di pneumatici) che rappresentano variazioni di abrasione/aderenza dovute all'usura della gomma, alle fluttuazioni della temperatura degli pneumatici, alla temperatura superficiale e/o alle variazioni meteorologiche e ai cambi di mescola. L'obiettivo è garantire che le modifiche alla modellazione possano essere rilevate correttamente dai piloti dove conta: nei segmenti di pista che hanno la maggiore influenza sui tempi sul giro.
I canali dei segnali di movimento e visione possono essere sovrapposti ai canali fisici del veicolo pertinenti (e alla telemetria dell'auto reale). La differenza tra segnali comandati e misurati fornirà informazioni sulla qualità del controllo di movimento e visione, che è in ultima analisi responsabilità del fornitore del simulatore, ma è influenzata dai requisiti specifici dei team. Se considerati insieme al feedback soggettivo del pilota, i segnali di movimento e i trigger fisici del simulatore DIL possono portare a una comprensione più approfondita di ciò che percepiscono come "naturale" dai piloti. È perfettamente normale che piloti diversi arrivino a diverse impostazioni di segnali di movimento del simulatore DIL, sebbene gli ingegneri debbano bilanciare questo aspetto con la conoscenza della fisica del veicolo in gioco per evitare deviazioni dei segnali che potrebbero spostare le risposte del simulatore e il feedback del pilota in zone grigie.
Nella valutazione delle prestazioni del simulatore in termini di movimento, visione e trasmissione di contenuti audio, la risposta in frequenza (la relazione input/output comandata tra le frequenze rilevanti) è più informativa della "larghezza di banda complessiva" perché definisce la qualità dei contenuti erogabili dai modelli di veicoli e pneumatici. Ad esempio, una rappresentazione accurata delle vibrazioni degli pneumatici è rilevante per i piloti, mentre il rumore e le vibrazioni del motore vengono effettivamente percepiti dai piloti come "rumore".
La coesione tra movimento e visione è un parametro fondamentale per i simulatori DIL. Si tratta della sincronizzazione misurata tra la trasmissione dei contenuti di movimento e visione. La relazione temporale tra segnali di movimento e visione (e altri segnali) può dominare l'esperienza di immersione umana, più delle specifiche prestazionali del sottosistema prese singolarmente. Ad esempio, un sistema di movimento con 5 millisecondi di latenza non sarà di alcuna utilità pratica se abbinato a un sistema di visione con una latenza stimata di 13 millisecondi. La latenza può quindi essere valutata come il ritardo temporale tra i comandi generati dal computer e gli output reali e misurabili (ad esempio, con un'intensità pari o superiore al 90%), che sono gli output effettivamente percepibili dal pilota.
La verità è, come detto sopra: "Anche i team più esperti hanno problemi di correlazione. Lo sentiamo in tutta la pit lane". Ed è anche vero che la correlazione diventa un'impresa a più livelli quando entrano in gioco i simulatori DIL. Avrete capito quanto è importante la correlazione dei dati e quanto sia difficile e laborioso arrivarci.
[Fonti Autosport, Formula 1, Aston Martin, Dynisma, Ansiblemotion, Wikipedia]
