Ducati, dall’elettronica al machine learning: le nuove tecnologie al servizio delle moto in strada ed in pista

La casa di Borgo Panigale, impegnata in MotoGp ma anche sull'asfalto di tutti i giorni, punta molto sui sistemi informatici e sull'elettronica di bordo per ottimizzare le prestazioni. Che in futuro saranno sempre più gestite dall'Intelligenza Artificiale. Ne abbiamo parlato con Gabriele Conti e Konstantin Kostenarov, rispettivamente Responsabile Software e Strategie e Chief Technology Officer di Ducati

Negli ultimi anni informatica ed elettronica hanno guadagnato sempre più spazio nel mondo dei motori, influenzando sia il processo di sviluppo che il funzionamento dei mezzi stessi. Ducati negli ultimi anni ha formato, direttamente o tramite il suo reparto corse, importanti partnership con player primari dell’IT come Lenovo, fornitore per quanto riguarda server, pc e laptop, Aruba e NetApp, sviluppando un Data Center composto da più siti (il principale presso la sede di Borgo Panigale), ed evolvendo nel corso degli ultimi anni i propri processi di sviluppo, introducendo ad esempio tecniche di Machine Learning per l’analisi dei dati raccolti in pista.

A riguardo abbiamo avuto la possibilità di fare alcune domande a Gabriele Conti, Direttore sistemi elettronici, e Konstantin Kostenarov, Chief Technology Officer, per Ducati sull’utilizzo delle tecnologie informatiche sia per lo sviluppo delle moto stradali sia nel mondo delle corse.

Come è cambiato in Ducati lo sviluppo delle moto, sia da gara che stradali, con l’utilizzo delle più moderne tecnologie in campo informatico?
Conti: Quindici anni fa i dati disponibili erano molto pochi, con l’esplosione della tecnologia i dati acquisiti sono diventati ingestibili per l’essere umano: avere tantissimi dati, collezionarli, ma non elaborarli è diventato un limite. Il personale, come quello di pista che deve essere tra i più reattivi, ha comunque delle capacità di elaborare una certa mole di dati e canali limitate, e quindi è diventato uno stimolo aiutarlo con degli strumenti di analisi automatica che suggeriscono, che si sostituiscono quasi al personale stesso, che possono in un certo modo velocizzare il processo di analisi arrivando anche a proporre alcuni dei parametri da impostare.

Quali sono le tecnologie e tecniche impiegate oggi in Ducati?
Conti: Utilizziamo sicuramente già il machine learning, mentre per quanto riguarda l’intelligenza artificiale siamo in una fase di sviluppo, con l’obiettivo di sostituire alcune azioni che verrebbero eseguite dall’ingegnere elettronico. Il machine learning viene già usato in pista, ma sopratutto a casa, dove abbiamo una mole clamorosa di dati. Tirare fuori dei parametri utili per l’evento successivo è qualcosa su cui già stiamo lavorando: abbiamo delle branche attive non sono nell’elettronica, ma anche nella dinamica del veicolo e dell’aerodinamica, dove le simulazioni sono un pò diverse .

Sul versante software, vi affidate esclusivamente a soluzioni dei vostri partner o sviluppate anche vostri applicativi?
Conti: Noi sviluppiamo tutti gli applicativi internamente, perchè pensiamo sia un settore molto importante dove abbiamo molto know-how, ma alcune volte utilizziamo, come nel caso di Lenovo o altri fornitori, competenze esterne quando l’argomento diventa vasto o è nuovo per noi. In passato partivamo da software della centralina -nella MotoGP oggi è unico- arrivando fino ad applicativi di alto livello per gestire la moto, questi ultimi includono ad esempio quelli utilizzati dagli ingegneri di pista per interagire con la centralina senza dover inserire tutti i dati necessari nel dettaglio: l’ingegnere inserisce ad esempio il valore della forza a terra in curva sarà N, il tool tradurrà il valore nei parametri di configurazioni necessari per la moto. Abbiamo dei nostri tool per gestire le prove, il debriefing, i parametri geometrici di dinamica del veicolo etc., tutti sviluppati in casa.

Kostenarov: Per quanto riguarda le moto da strada, naturalmente tutto il know-how sviluppato dal reparto corse viene condiviso, ma per il tipo di impostazioni da dare per le moto di strada e per la necessità di omologare il veicolo, gran parte di quelli delle centraline sono software di mercato personalizzati. Fino ad oggi ci siamo appoggiati a dei fornitori esterni che personalizzano su nostra richiesta alcune specifiche, in alcuni casi ne abbiamo sviluppati ad-hoc ma sempre con l’ausilio di partner esterni. Questa crisi ha colto un pò tutti di di sorpresa, avevamo già iniziato a ragionare su cosa vorrà dire internalizzare un team di sviluppo per quanto riguarda i software a bordo delle moto stradali. Stiamo seguendo l’esperienza e le metodologie che sono già state adottate da tempo nel mondo racing, ma naturalmente come potete immaginare in questo c’è una gamma limitata rispetto alla molteplicità di versioni delle moto da strada e la necessità di rispettare regolamenti per l’omologazione che possono cambiare da paese da paese. Il software deve essere compatibile con le leggi americane piuttosto che con quelle europee, piuttosto che con quelle cinesi o giapponesi, quindi lo sforzo necessario è molto grande, motivo per cui fin’ora è stata seguita la via di partner esterni. Per il futuro, visto che diventa tutto più sofisticato e diventa parte del nostro core-business, una parte dello sviluppo sarà internalizzato.

Come funziona il vostro sistema di Data Center?
Kostenarov: Il nostro Data Center fornisce servizi per tutta la catena di business, non solo per l’analisi di dati. Abbiamo sviluppato, sfruttando le partnership con Lenovo e Aruba, un sito esterno di Disaster Recovery (che si affianca a quello presente a Borgo Panigale, ndr) , in cui abbiamo implementato un’infrastruttura capace di garantire la resilienza dei dati.

Sfruttando la potenza computazionali dovuti alle novità degli ultimi anni e mesi, siamo riusciti a migrare carichi di lavoro dalla sede centrale alla sede periferica, ossia il sito di Disaster Recovery, che sfruttiamo come sito attivo e non come passivo solo per ripristino dei dati, senza che i nostri utenti finali si accorgessero del cambiamento. Una parte dei dati freddi utilizzati dal cluster di calcolo non risiedono più sul sito centrale, ma su quello periferico, questo ci permette di avere la possibilità di gestire una gran parte di dati in memoria, velocizzare i tempi di calcolo e ci permette di distribuire il carico di lavoro tra i vari nodi.

Stiamo implementando la nuova infrastruttura di VDI 2D e 3D basandoci sui server Lenovo con piattaforma AMD, direttamente sul sito remoto. Stiamo lavorando per migliorare la parte di networking in modo che i servizi erogati non debbano essere per forza fruiti attraverso la sede centrale di Borgo Panigale, dato che nell’attuale situazione l’80% o più del personale è in smartworking (percentuale che sale al 100% nel caso del reparto R&D), vorremmo distribuire la possibilità di erogare i servizi tra sede centrale e sito remoto in modo da evitare problemi con la capacità della rete preesistente.

Sopratutto le attività dell’R&D richiedono molta banda, sia per quanto riguarda la parte grafica che la parte di pre e post processing dei calcoli effettuati: nel momento in cui i nodi computazionali del cluster di calcolo in sede centrale eseguono il lavoro in loco, le attività sono soggette alla qualità ed alla capacità della rete; naturalmente erogare questi servizi dalla sede centrale richiede un adeguamento dal lato nostro che non è facile da gestire, mentre appoggiandoci ad un cloud provider, che è strutturato per questo, è più facile fare upscaling dei servizi sia per quanto riguarda la capacità di rete che la potenza computazionale.

Dalla pista a Borgo Panigale, passando per il Box, come funziona il processo di raccolta ed analisi dei dati?
Conti: In MotoGP, a differenza della Formula 1, è vietata la telemetria in tempo reale, quindi mentre la moto gira i tecnici al box non riescono a vedere quello che succede. Quando la moto rientra ai box nei turni di prova, sta ferma 4-5minuti, in questo tempo il logger della centralina deve essere scaricato – tramite un cavo ethernet – sul laptop dell’ingegnere elettronico di pista. Il tutto deve avvenire velocemente, perchè negli stessi minuti devono essere verificate le funzionalità di base, l’ingegnere di pista e l’ingegnere elettronico devono confrontarsi con il pilota, si devono analizzare i dati velocemente, e preparare la moto per una nuova uscita. In passato l’analisi veniva fatta direttamente dall’elettronico però iniziano ad esserci strumenti che aiutano a trovare anomalie o suggerire come cambiare le calibrazioni.

Ognuno dei nostri team – ufficiale ed i due satellite – nei retrobox hanno dei server che raccolgono i dati di ogni pilota da tutti i laptop che li hanno scaricati dalla moto, centralizzandoli a livello di pista. I server, inclusi quelli dei team satellite, sono collegati tra di loro, in modo che tutti i tecnici possono consultarli. Tra una sessione e la successiva, quando il tempo non è più qualche minuto ma un’ora, un’ora e mezza, si occupano anche di fare analisi più approfondite, tipicamente per verificare i consumi della moto e delle gomme, in modo da riuscire a rispettare i limiti regolamentari e trovare la gomma più adatta alla gara.

I dati vengono poi spediti, nottetempo o in tempo reale a seconda delle connessioni disponibili nel circuito, in factory, dove raccogliamo quelli provenienti da tutte le categorie a cui partecipiamo. Qui avviene un terzo livello di analisi, quella più dettagliata e pesante. Tutti questi dati vengono analizzati non solo per l’elettronica, ma per tutti gli aspetti come simulazioni aereodinamiche o del veicolo, che servono per fare delle scelte di medio termine ossia per l’evento successivo o per la progettazione della moto dell’anno successivo.

C’è il rischio che il software diventi più importante del pilota? O è già così?
Conti: Il rischio è stato valutato negli anni passati, e si è intervenuti, anche se più per una questione di costi. Pensando sopratutto all’elettronica, di cui mi occupo io, in un contesto con regolamento libero si era arrivati a degli eccessi dove il pilota si affidava completamente ad essa.

A differenza delle auto, il pilota non si interfaccia con la moto con tantissimi comandi, ruota la manopola del gas, agisce sui freni, e da i comandi per freno e frizione. Quello più importante, e dove in effetti ci sostituivamo a quello che faceva il pilota, era il gas: se il pilota può tranquillamente, con una moto che supera i 270 cavalli, ruotare la manopola completamente in prima, cosa che non si può fare nemmeno con le moto stradali, in un certo senso ti fa riflettere. L’elettronica “capisce” quali sono i limiti della moto, cosa che il pilota non è in grado di capire sopratutto per i tempi veloci in cui certe dinamiche accadono, come perdite di aderenza o gestione della potenza, o dell’anti-impennamento. Il pilota quando la moto impenna reagisce più lentamente di un elettronica che nell’ordine dei millisecondi può tirar giù l’anteriore, il pilota ci metterebbe più tempo: nell’ordine dei decimi.

Quindi il rischio c’era ma è stato in qualche modo arginato con il software unico che ha posto delle limitazioni. Ma l’elettronica non ha snaturato del tutto uno sport stupendo, perchè i piloti forti continuano a fare la differenza. L’elettronica è un ausilio, un aiuto, ma quando si è a centro curva la capacità di fare 2-3 Km/h in più sul limite della gomma anteriore l’elettronica non dà aiuto: la capacità di frenare al limite, di entrare al limite e gestire l’aderenza, è ancora nelle mani del pilota. L’accelerazione ha degli ausili, ma servono principalmente a mantenere una velocità costante e ripetibile sui giri.

Sicuramente è migliorata la sicurezza: ad esempio gli infortuni per highside, la caduta che avviene quando la ruota posteriore scivola ed il pilota viene lanciato in aria, con l’avvento dell’elettronica si sono ridotti di molto, capisco che sia più spettacolare averli, ma quando su 24 piloti ce ne sono 12 infortunati lo spettacolo è ridotto, come avveniva invece nell’epoca delle 500 due tempi.

I dati raccolti in gara come influiscono sullo sviluppo delle stradali, e dunque sull’esperienza del cliente finale?
Conti: Non riesco a dare una percentuale esatta, ma per fare due esempi posso dire quello che si è visto negli ultimi anni. Una parte sono le strategie di gestione del motore, che hanno avuto un crescendo, ma la cosa più interessante è sicuramente l’aerodinamica. Nata dal racing puro, per cercare di andare più forte, ha avuto prima un travaso verso l’area ipersportive di Ducati, con gli ultimi modelli che ad esempio sono dotati di ali. Ma non è finita qui: lo stesso studio dell’aerodinamica si sta spostando verso le cruiser e la Streetfighter.