Формула 1

Самообучающаяся силовая установка

Привычка разговаривать с машиной у гонщиков «Формулы-1» (если таковая в наш цифровой век еще присутствует) постепенно обретает новый смысл. Жаль, что ни машина не понимает гонщика, ни сам гонщик уже не понимает язык того, руль от чего он привык вращать относительно беззаботно. И совершенно непонятно, что она задумала сотворить в следующем повороте.

На Гран-при Бельгии Оскар Пиастри (Oscar Piastri) столкнулся со странной проблемой. По поворотам его круг практически не уступал кругу Ландо Норриса (Lando Norris), настройки силовой установки двух «Макларенов» были практически одинаковыми, но на прямых Пиастри терял время. К концу круга набегало около двух десятых секунды.

Ещё заманчивее для анализа на воздействие потусторонних сил оказалось объяснение Андреа Стеллы (Andrea Stella). Причиной различий стали «самообучающиеся элементы» системы управления силовой установкой. Компьютер постоянно корректирует распределение электрической энергии, опираясь на то, как автомобиль проходил предыдущие участки и круги. Поэтому одинаковое положение педали газа и одинаково выбранный режим ещё не означают, что в данный момент гонщик получит совершенно одинаковую суммарную мощность.

Сам Пиастри выразился значительно менее академично: когда положение на стартовой решётке начинает зависеть от того, правильно или неправильно повёл себя компьютер, такой способ гоняться ему совершенно не нравится.

Но что именно делает этот компьютер - и почему вообще понадобилось отдавать ему часть работы гонщика?

Докатились

До 2026 года мотор-генератор MGU-K мог отдавать максимум 120 кВт. Теперь предел вырос до 350 кВт, тогда как мощность двигателя внутреннего сгорания снизилась примерно до 400 кВт. Иными словами, электрическая часть перестала быть сравнительно небольшой добавкой к бензиновому двигателю и стала обеспечивать почти половину мощности силовой установки. Мы не будем в сотый раз объяснять, что существенную долю энергии батарейка для этого получает не из системы рекуперации, а тупо напрямую от ДВС, который вынужден подрабатывать (в самых знаковых местах многих автодромов) генератором, из-за чего режиссеры трансляции, потупив взор, стыдливо переключают камеры с бортовых на дальний фокус.

Просто учтем, что это ваше электричество нельзя просто расходовать постоянно (по крайней мере, до тех пор, пока не изобретут портативный токамак).

Его сначала необходимо получить обратно через MGU-K - при торможении, движении с частично закрытой дроссельной заслонкой, отпускании газа или при так называемом «суперклиппинге». В последнем случае гонщик может продолжать держать педаль газа нажатой полностью, но электроника уменьшает тяговую отдачу и заставляет MGU-K работать генератором. Машина замедляется ещё до обычной точки торможения, зато запасает энергию для последующего участка.

Если вас эта изуверская логика еще не ввела в ступор, то можно продолжать. Но приготовьтесь: дальше будет только хуже.

Большая часть этих процессов управляется автоматически. «Формула-1» прямо указывает, что тормозная рекуперация, рекуперация при частичном газе и суперклиппинг осуществляются электронным блоком управления согласно выбранным картам и заданным целям. Непосредственно вызвать рекуперацию отпусканием газа может сам гонщик.

Допустим, впереди три разгона. Электричества на максимальные 350 кВт на всём их протяжении не хватает. Где его потратить? После медленного поворота, чтобы быстрее разогнать машину? На конце первой прямой? Сберечь для более длинной второй? Нужно ли начать рекуперацию чуть раньше перед торможением, пожертвовав несколькими километрами в час сейчас ради большей мощности позднее?

Для одного фиксированного круга такую задачу можно заранее оптимизировать. Но, ведь, реальный круг никогда точно не совпадает с расчётным.

Зачем системе «учиться»

Гонщик прошёл поворот на два километра в час быстрее. Раньше открыл газ. Немного позже затормозил. На прямой появился встречный ветер. Изменилось сцепление с асфальтом.

Каждая такая мелочь меняет будущий энергетический баланс.

Если машина дольше разгоняется на полном газе, прежний план расходования энергии уже может оставить батарею пустой раньше необходимого. Если гонщик раньше отпустил газ, наоборот, появилась дополнительная возможность рекуперации.

Поэтому система не просто воспроизводит жёсткую карту «здесь 350 кВт - здесь 200 - здесь зарядка».

По объяснению Стеллы, алгоритм смотрит вперёд. Получая фактические данные о прохождении круга, он пересчитывает, как лучше использовать оставшуюся электрическую энергию. Причём корректировка происходит как от круга к кругу, так и непосредственно в течение самого круга.

Именно это журналисты назвали «самообучением».

Слово несколько опасное. Представлять в машине некий вариант «ИИ от Гугла», самостоятельно придумывающий стратегию силовой установки, не нужно (а вообще, интересно было бы на такое посмотреть, судя по его «размышлениям»). Речь идёт о прогнозирующем и адаптивном алгоритме управления: модель получает новые входные данные, сравнивает их с ожидаемыми и изменяет дальнейшее распределение энергии.

Это близко к принципу, давно известному в теории автоматического управления: мы не только реагируем на то, что происходит сейчас, но и стараемся выбрать такое воздействие, которое даст лучший результат через несколько секунд.

Почему даже круг выезда имеет значение

Пиастри отметил ещё одну неприятную особенность: на последующий энергетический режим способны влиять даже действия гонщика на круге выезда!

С инженерной точки зрения это вполне логично. Система начинает следующий быстрый круг не с идеального абстрактного состояния, а с реального: заряд батареи - такой-то; температуры - такие-то; предыдущая рекуперация - такая-то; характер разгона и торможения гонщика уже известен; фактическое время прохождения различных зон тоже известно.

Следовательно, два гонщика могут выбрать одинаковый режим, но подойти к началу быстрого круга с немного разными исходными состояниями - и система построит для них разные энергетические траектории.

Раньше небольшая разница в работе гибридной системы была сравнительно малой частью общего результата. При 350 кВт электрической мощности она способна стать решающей.

Все было бы хорошо, если бы за рулем сидел Терминатор.

Как гонщик «ломает систему»

Наиболее наглядный пример в Спа дал Исак Аджар (Isack Hadjar).

В квалификации он хотел помочь Максу Верстаппену (Max Verstappen) воздушным мешком и поэтому необычным образом замедлился после четырнадцатого поворота, ожидая напарника.

Для человека ситуация элементарна: Аджар просто ждёт другую машину. Для алгоритма произошло событие, которого в рассчитанном круге быть не должно!

Фактическая скорость, положение педали газа и время прохождения участка резко разошлись с прогнозом. После этого электроника пересчитала дальнейшее распределение энергии.

Результат получился почти комическим. На одной попытке после возвращения ноги на газ Аджар получил больше мощности, чем ожидал, и слишком быстро оторвался от Верстаппена. На следующей - наоборот, энергии оказалось недостаточно и уже Верстаппен начал его догонять.

Система не «сошла с ума». Она пыталась оптимально решить поставленную математическую задачу после получения необычных входных данных. Проблема состояла в том, что гонщик не мог уверенно предсказать результат её решения.

Ветер вмешивается в работу двигателя

Ещё показательнее пример Андреа Стеллы со встречным ветром.

Предположим, что машина попала на прямую, где промышляет ветер более сильный, чем ожидалось при моделировании. Она медленнее набирает скорость и проводит больше времени на этом участке. Следовательно, изменяется продолжительность периода, в котором требуется электрическая помощь.

Алгоритм видит фактическое развитие ситуации и перестраивает план расходования энергии. Для системы это вполне рационально.

Для гонщика результат может выглядеть совершенно иначе: на той части прямой, где вчера двигатель продолжал уверенно тянуть, сегодня электрическая помощь начинает уменьшаться раньше.

Поэтому Стелла относит к важным входным возмущениям не только действия самого гонщика, но также ветер и уровень сцепления трассы - величины, которые невозможно абсолютно точно заложить в предварительную модель.

Где ты, точка торможения?

Стелла привёл показательный пример: если система решила сильнее использовать суперклиппинг перед поворотом, автомобиль может подойти к обычной зоне торможения примерно на 10 км/ч медленнее.

Представим гонщика, который десятки кругов тормозит у одной таблички. На одном круге машина приходит туда со скоростью 320 км/ч. На другом из-за иной стратегии рекуперации - с 310.

Прижимная сила другая. Необходимая энергия торможения другая. Перенос нагрузки начинается иначе. Следовательно, прежняя точка торможения уже не оптимальна. То есть электроника меняет не только максимальную скорость на прямой. Она способна косвенно изменить ориентиры управления автомобилем.

И в этом находится, пожалуй, главная причина раздражения гонщиков. Они привыкли корректировать действия по изменению сцепления, ветра и состояния шин. Но теперь между педалью газа и поведением машины появился ещё один быстро изменяющийся и абсолютно непредсказуемый слой - стратегия энергетического управления.

Случай Рассела

При этом нельзя все странности 2026 года списывать на работу самообучающегося алгоритма. Джордж Расселл (George Russell) несколько этапов жаловался, что его «Мерседес» неожиданно теряет электрическую тягу на прямых по сравнению с машиной Андреа Кими Антонелли (Andrea Kimi Antonelli).

Первоначально команда заподозрила стиль пилотирования. Расселл даже начал изменять работу педалью газа, пытаясь приблизиться к действиям напарника. В Спа проблема осталась.

После дальнейшего анализа «Мерседес» обнаружил уже настоящий дефект программного обеспечения: электроника слишком рано расходовала электрическую энергию в первой части круга. Всё, что было излишне потрачено там, неизбежно отсутствовало позднее, когда Расселл рассчитывал получить максимальную помощь MGU-K.

«Это другое». У Пиастри речь шла прежде всего о чрезвычайной чувствительности нормального алгоритма к изменяющимся условиям. У Расселла обнаружили ошибку в исходном программном коде. А для гонщика ощущение в кокпите могло быть очень похожим: педаль нажата полностью, а машина вдруг разгоняется не так, как ожидалось.

Почему бы не дать гонщику большую красную кнопку?

Самое очевидное решение: убрать всю эту автоматику и предоставить 350 кВт самому гонщику. Хочет – использует, не хочет - экономит.

6 августа этот вопрос прямо задали техническому директору ФИА в классах гоночных автомобилей Николасу Томбазису (Nikolas Tombazis). Ответ оказался довольно показательным.

Если предоставить водителю простое управление «включено - выключено», рациональная стратегия будет очевидной: выдавать максимальную электрическую мощность на выходе из поворота, где она сильнее всего сокращает время круга.

Но запас энергии быстро закончится. Машина ещё раньше останется без электрической помощи на прямой, а неприятный эффект резкого падения суммарной мощности - клиппинга - только усилится. Кроме того, водитель должен одновременно соблюдать ограничения по рекуперации, изменению степени заряда батареи, мощности MGU-K и распределению энергии в различных зонах трассы.

По словам Томбазиса, человек просто не способен рационально контролировать все эти параметры одновременно.

Проблема не в самом существовании алгоритма. Проблема в том, насколько много «власти» приходится передать алгоритму из-за исходной энергетической концепции силовой установки.

Парадоксик

Электроника «Формулы-1» 2026 делает именно то, для чего нужна хорошая система автоматического управления. Она получает множество данных, оценивает состояние системы, прогнозирует будущую потребность, перераспределяет ограниченный ресурс, подстраивается под изменившиеся условия.

С чисто инженерной точки зрения задача чрезвычайно интересная. Но гоночный автомобиль имеет ещё одного участника контура управления - человека.

И если внутренний оптимизатор автомобиля настолько чувствителен, что несколько метров разницы в точке открытии газа, порыв ветра или необычный круг выезда способны изменить дальнейшую реакцию силовой установки, гонщику становится труднее сформировать главное, что требуется при езде на пределе: точную причинную связь между собственным действием и ответом машины.

Современной гибридной машине действительно необходим сложный автоматический «энергетический менеджмент». Убрать его одной поправкой невозможно - ФИА открыто признаёт это. Более того, запрет способен сделать энергетический дефицит ещё заметнее. Но сейчас всем уже стало очевидно, что затея с «электрификацией» затронула слишком много сфер, после чего многие поняли:

Хороший алгоритм должен не только математически оптимально расходовать энергию. Его поведение должно оставаться достаточно предсказуемым для человека, который управляет автомобилем на скорости 300 км/ч.

В Спа «Формула-1» впервые особенно наглядно для себя обнаружила (хотя их там сразу предупреждали о бредовости всей затеи), что эти две задачи не всегда совпадают.

Для следующих сезонов начинается обратное движение. ФИА, команды и производители договорились постепенно изменить соотношение мощности двигателя внутреннего сгорания и электрической части: роль ДВС должна несколько вырасти, а зависимость результата от «энергетического менеджмента» - уменьшиться. Полностью проблема не исчезнет, но даже Томбазис признаёт, что нынешняя система получилась сложнее, чем хотелось бы.