法拉利賽車談IT

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Dietmar Mueller•郭文興譯　　2005/02/18

開賽車需要的不止是好的手眼協調與能承受G-force重力的胃，同時也需要一拖拉庫的高科技裝備。

法拉利的一級方程式車隊--與他們的七屆冠軍車手麥可 舒馬赫--深受高科技的影響。這些影響包括自行製造的軟體，與標準化的硬體，如贊助廠商AMD提供的Opteron處理器。

在比賽時讓賽車更換輪胎的「休息區」裡，同時也進行許多高科技的工作。電腦在此收集資料，監視車輛的狀況是否符合賽道的要求。

Dieter Gundel是法拉利的賽車電子儀器負責人，他向記者解釋這個優秀的隊伍如何利用高科技在比賽中略勝一籌。

你們使用哪些商用軟體？相對來說，有多少軟體是你們自己研發的？

這要看你說的是哪種應用。辦公室裡使用微軟的商用軟體，而設計與進行運算的工具 (CAD and CAM)也是商用軟體。所有賽車的控制軟體，大多數的資料分析軟體，跟一些資料庫軟體，則是自行撰寫的。因為不同的小組使用不同的軟體，所以不容易說出一個明確的數量。

你們使用何種硬體？

大部分的工作都使用個人電腦。在做設計與零件模擬的時候使用工作站。

你們使用何種作業系統？

整個公司的個人電腦使用微軟的Windows XP。

你們使用哪些軟體開發工具？

同樣的，這要看狀況而定。賽車的控制軟體使用C跟組合語言。多數的分析與模擬是用Matlab完成的。其他的工作則是用物件導向語言所寫(視需要使用C++, Delphi或Visual Basic)。

比賽時，賽車跟休息區的資料傳輸量大約有多少GB？

以平均1.5小時的比賽來說，大約是1GB，而且比賽愈長資料量愈多。不過有一部分資料是重覆的，我們同時使用備用遙測(telemetry)頻道跟內存記憶體來確保資料。

賽車與休息區如何進行通訊？

就如同這個問題所暗示的，賽車與休息區只能透過通訊來彼此連繫。車上的控制模組，除了擔任控制的腳色外，同時記錄所有相關的(來自感測器、線圈與零件本身的)訊號，並把這些訊號傳給一個複雜的記錄器。記錄器會把資料寫入記憶體，同時將資料做處理，以便作無線遙測傳輸。

進行無線遙測傳輸時，資料會在加密與封裝後使用1.5GHz左右的微波頻段傳到休息區。在休息區，我們先修正資料的正確性，再將它解密，最後資料就被傳送到連線的工作站。若賽車目前所在的位置無法傳輸，資料便不會馬上傳出，而會先存在緩衝佔存(buffer)裡，稍後再傳給休息區分析。

你們使用何種資料傳輸協定？

使用的協定結合了除錯與加密技術，適合無線網路傳輸。這些協定都針對比賽的傳輸環境進行了最佳化。

法拉利的電腦會故障嗎？

會，但頂多暫時而已。在車子的功能完全依賴軟體的情況下，軟體是可能出錯的。在這種嵌入式系統裡，有許多的監測程式，在控制程式瞬間沒有回應的時候就會重新啟動，所以故障都只是暫時的。因此你的問題就變成：法拉利的電腦會出小錯嗎？答案是會的。但是所有在比賽使用的軟體，都在實驗室，測試台與跑道上完善的測試過，所以比賽時是不太可能故障的。

舒馬赫的優秀成績裡，資訊科技(IT)扮演多大的角色？

這要看你問誰。如果你問的是負責控制程式與資料分析的人，像本人，我會說軟體的功能對於舒馬赫來說扮演重大的支持角色。好的軟體讓車手在表現上得以略勝一籌，這對於比賽的勝出是十分必要的。不管如何，要記住很重要的一點：不是只有舒馬赫一人讓法拉利車隊勝利。所有我們的車手----舒馬赫的隊友Rubens Barrichello與試車手Luca Badoe，都對於我們目前的成績有貢獻。

電腦模擬跟需要在賽道上實地進行的測試兩者相比，大概是怎樣的比例？

這很難說。考量效率的情況下，我們漸漸地提高模擬的比例，因這比實際測試便宜得多。很顯然有些需要可靠度或需要跟其他功能互動的部分，是不可能不在車上實測的。雖然模擬的部分持續增加，我們並沒有縮減實地測試。總體來說我們只是做了更多測試。

模擬要花多少時間？

這也是看情況。如果我們要做一個更改控制策略(如抓地力的控制)的模擬，這個模擬大概是車子跑兩圈之間可以即時完成-換言之，幾十秒。其他的模擬(如空氣動力學的模擬)可能要花數小時，所以通常會在比賽前，把所有參數設定好。機械結構與力學模擬可能要好幾天，不過那是另外的流程了。

使用更強大的電腦可以減少模擬的時間。這代表在比賽時我們可以做一些之前必須要在比賽之前或是賽後回義大利才能做的模擬。只要電腦更強大，就有愈多的模擬可以即時進行，賽車離開休息區跑下一圈時也就準備愈充份。

你們怎麼確保McLaren-Mercedes或其他比賽隊伍拿不到你們的資料？

在工廠跟賽道上，我們公司的網路都使用最高度的防護。我們不在賽道上跟工廠裡使用無線網路，因為不滿意它的安全性。所有含有重要資料的筆記型電腦，在離開工廠時都將硬碟加密過。我們的從賽車到休息站的通訊也有加密。

資訊科技對於新賽車的研究影響多少？

呃，就如同先前所提，所有的設計的工作都是透過CAD跟CAM工具軟體所完成。機械結構跟力學分析都使用電腦，所以我可以說它影響了每一個層面。

電腦科技為比賽策略帶來了什麼影響？

電腦科技對於比賽策略有巨大的影響。所有我們決定的策略都是基於電腦的模擬。我們用來自之前模擬的參數與比賽前幾天的表現，決定我們的基本策略。在實際比賽時，這些策略，會根據比賽情況與新做的決定即時調整。很清楚的，不是所有事情可以用軟體模擬完成。但至少這些軟體，對於需要做決定的工程師來說提供許多有用的資訊。

你們如何確保資訊科技在比賽時不會出問題？

對我們來說有兩個關鍵：備用與復原。為了對最壞狀況做好準備，我們甚至設計可以用USB碟來傳輸資料復原系統的方法。其它重點就是在(一級方程式) 賽車裡的一條鐵則：千萬不要同一個錯犯兩次。我們必須修復所有問題，不管是改善這個元件與結構，或是退一步使用效能較差但較安全的方案。

有發生過因為資訊科技造成的事故嗎？

不，還沒有。很顯然，已經切換到備用系統的情況是比較危險的，不過目前為止我們還能掌控可預見的所有狀況。

資訊科技在賽車本身扮演什麼腳色？

賽車是用軟體控制。只要是比賽規定允許而且我們覺得有益的地方，都會使用自動控制系統。引擎控制是個顯而易見的例子。另一個例子是齒輪箱的控制系統，它可以讓換檔在10微秒內完成。抓地力控制系統是另一個很重要的例子。線控駕駛 (節流閥控制系統)　與線控離合器也是重要的控制系統。還有更多，比方車手狀況的監控系統，儀表板介面與之前提到的資料傳輸與記錄系統。但比賽規定不能使用ASR (自動防滑控制)，自動換檔跟自動起跑也不行。

使用愈精密的儀器速度會更快嗎？

我們會說每圈時間，而不會說速度，因為最高速度不代表每圈的最短時間。但是簡單的答案是：會。看看之前提到的那些控制系統，你就可以知道這些軟體的功能與賽車的性能表現習習相關。

最近幾年來使用的資訊科技系統有什麼改變？

它們從輔助工具變成了必備的部分。拿個例子來說：幾年前出廠的賽車在出問題時並不會記錄資料。今天的車子如果記錄資料的功能不OK是不能出廠的。在沒有這些資訊工具的情況下，要將賽車行駛在最佳狀況下是不可能的。