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日产如何塑造电动方程式赛车的未来?

2021-12-27 00:26 作者:一根牛蒡  | 我要投稿


有一种误解,即 E 级方程式在某种程度上比一级方程式赛车结构更简单、速度更慢、驾驶更容易。然而事实并非如此。

与了解如何发挥内燃机的动力相比,电动赛车在赛道上需要处理的事情更为复杂。随着塞车运营成本上限规定的出台,电动赛车更加注重细节上的竞争,日产很清楚这一点。

“我们生产电动车已有 70 年的历史,我们在 11 年前推出了第一款量产的Nissan Leaf。日产生产了 50 万辆电动车,电气化的领导者和先驱。对于我们来说,作为电动汽车赛车运动的顶峰,电动方程式是检测和推广电动车技术的重要种方式。"日产全球赛车运动总监 Tommaso Volpe解释道。“除了宣传,它也是电动车知识产权生产和技术研发的平台,对我们的核心业务有促进作用。”

日产正在进行一项基于赛车运动的运动科学和神经科学项目。

在此之前,简要说明尼桑除了成功的营销之外,还从 FE 中获得了什么。

“要使动力转换效率提升至极致,需要做好能源管理”,Tommaso Volpe解释,“变速箱的热效率接近 100% ,目前是97%、98%。电机也是如此。它在 95-100% 之间。我们无法透露数字,但可以让您了解我们达到的效率水平。电动方程式中的能源管理软件非常复杂,在赛车上积累了很多经验,我们可以将这些经验转移到我们商业汽车的开发中。电动方程式是成功的,它具有最佳效率和最复杂能源管理,这是我们为何在这项赛车运动中花那么多钱的的原因。”

“大致上,我们的每一分钱的投入都用于核心技术研发。”

日产最新的研发关注到车手的神经系统。

Brain to Performance 项目在经过数月的规划后于 7 月宣布,其宣称:“使用先进的大脑成像和分析来剖析车手的动作细节。该计划旨在制定优化训练,加强与驾驶赛车相关的大脑功能的研究。”

该项目的首要研究对象是日产的电动方程式赛车手 Sebastien Buemi 和 Maximilian Gunther。

19世纪90 年代迈克尔·舒马赫提高了赛车手的健康标准,在20世纪出赛车手们用模拟器来提升训练质量,然后在20世纪10年代越来越多的人聘请了心理咨询师。而在接下来的十年里,日产会在性能科学方面迈出下一步。

日产的高级创新研究员 Lucian Gheorghe 博士是这项研究的领导者,他发表了20余 篇关于解剖大脑研究、脑机接口和驾驶行为的文章。他希望人车间的联系能更加密切。

首先,他率先将大脑活动监测技术应用于汽车驾驶,监测实时大脑活动,并通过算法预测驾驶员接下来在驾驶中会做什么,然后告诉汽车为该输入做好功能准备。

Brain to Vehicle 专注于大脑皮层活动——当我们做动作我们的身体时会发生什么,以及该活动在大脑中的哪个位置产生反应。

“当我们的期望没有得到满足时,我们的大脑中有一些神经都以相同的方式激活,”Gheorghe 解释道。“因此,我们可以通过神经活动标记赛车的活动。通过导航提出建议,询问是否制动或加速,然后驾驶员选择同意或不同意该行动。

“然后我们可以看到大脑皮层在做动作之前的变化。我们可以看到车手对不同的赛车契合差异而产生的神经反应。

“希望能在刹车方式、刹车位置差异中找到一些模型或一些细节,设立响应的训练计划,以更好地控制速度等。”

“Brain to Performance 基本上是利用我们在长期研究项目中开发的工具,并尝试开发新工具,这些工具首先有望帮助我们的 FE 车手提高他们的能力。也许在未来的某个时间点将帮助我们的大多数客户更好地驾驶。”

但要使研究数据有意义以便得出结论,关键是要有广泛且具有代表性的样本,并且长期监测。目前,只有 2 名车手参与项目,而且日产也不可能将海量的商用汽车驾驶员纳入其中。数据保护相关法规,使任何试图扩大研究对象的尝试变得非常困难。


“我不得不要求所有电动方程式团队加入该计划,使用统计工具可以显示大脑之间的差异。比较哪个大脑的某些区域比另一个更发达。为了制定训练计划,我们将涉及解剖学,比较发挥非常好的车手与普通车手大脑形状的差异。然后尝试制定基于这种形状的训练计划,而不仅仅是神经活动。”

“大脑的神经活动和血流是相连的,利用功能性磁共振成像技术检测大脑内的血流,能显示哪些区域正在使用更多的氧气进行活动。不过,要对此进行监测,需要一台巨大的机器,参与者必须在其中躺几个小时一动不动。因此阻止他们参加许多其他活动......”

“在 F1 和 FE 比赛之前,在发车位上车手会闭上眼睛,在脑海中回顾这赛道。我们也能明显看到大脑运动皮层触发和比赛时类似的神经活动。”

“我们将对普通司机使用类似的流程,然后对我们拥有的两个车手使用类似的流程。然后,我们将与学生一起长期观察他们在一段时间内如何适应学习新赛道等。”

“未来甚至可以通过思想移植将普通车手变成赛车手,然后看看这是否适用于实际赛道,这是一个令人着迷的领域。然后我们的想法是根据车手的具体情况制定个性化的训练方案,专注于未激活但应该激活的领域。”

“这是赛车手的又一次胜利,因为如果可以更快地实现优化,测试时间可能会减少,日产可能正在创造更高效的驾驶而不是更快的驾驶。”

近年来,驾驶员首先在模拟器中学习赛道,然后在赛道上驾驶。但是日产的训练方法是非常静态的。

“用静态驾驶模拟器,开发将更多地涉及视觉皮层与运动皮层的连接等等,我们将专注于驾驶的这一部分。我们正在研究的另一个方面是我们如何使用脑电刺激。有了这个,至少你可以激活应该反复激活的大脑区域。因此,即使您执行的任务本身不包括内耳活动和加速度,纯物理加速度检测,您也可以加强这个循环,看看用外部输入加强它会产生什么影响。这就是我们如何在大脑内创建更好的网络,如果这些网络可以通过刺激来建立,那么最终的结果将是整体上更好的技能组合。”

赛车手不仅在赛道上与他们的汽车和他们周围的环境互动,他们还在与他们的工程师交谈,并可能用他们的第二或第三语言进行交谈。不仅如此,所使用的术语通常需要额外的学习,并且可能因团队而异。

额外的信息处理,以及车内多任务处理的需要如何改变大脑生理结构,是否也会被纳入研究?

“这将在稍后进行,我们肯定会去研究,以便更好地在驾驶时与您的工程师交谈,或者更好地阅读驾驶时仪表板上的电池数据。老实说,这并不是研究项目的首要任务。”

“开车,看卫星导航,和人交流等等。速度快了很多,在 FE 中浓缩了很多,但都是一样的过程。所有任务相关的大脑活动在 FE 完全驾驶任务中应该更加突出。项目将了解赛车手如何学会协调工程师与他们自己的驾驶交流,未来商用车会引入了更复杂的语音功能。”

这些技术已经以类似的方式应用于梅赛德斯F1团队,在那里,拨片和方向盘开关的位置、厚度和颜色都针对驾驶员的反应时间和期望进行了优化。在日产,它一直致力于优化车载显示器以满足驾驶员大脑的需求。扫描完成后,您就可以知道要为大脑显示多少信息以尽可能有效地处理它,视觉皮层在认知方面的密度有多大,以及在驾驶过程中需要显示的信息,以免影响驾驶时其他部分大脑的功能。

这种细节听起来很疯狂,但如果 Brain to Performance 能够向电动方程式冠军 Buemi 和他的后起之秀队友 Gunther 证明其价值,那么到本十年末它很可能成为赛车运动的利器,并且一旦推广zhi毫无疑问,届时将渗透到任何初级单座系列赛中。

竞争对手是否必须像日产那样在研发上投入那么多?可能不是。如果我们确实有一个足够严肃的数据集来围绕这个领域写一篇非常严肃的论文”,那么日产也会为了公共利益而发布它。

但是现在知识的共享将更多地实时发生,而不是在几年后发表的学术论文中发生。目前需要通过更多数据来找到相关点。大脑处理和顶级赛车运动都以惊人的速度创建了千兆字节的数据,如果日产试图将超级计算机的访问权带到这两个领域,它可以在处理数据的挑战方面取得进展。

在赛道上,日产以看似奇怪而实际高明的方式寻求性能的提升。


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