За кулисами Формулы 1

    Роль компьютеров в «королевских гонках» вряд ли сложно недооценить. Шутка ли: без лэптопа сегодня вы даже не сможете завести болид. Да, это уже совершенно другой спорт, совсем не такой, каким его представляли в 50-х. IT-технологии проникли в каждый уголок этого невероятного спорта, создав машины, похожие на истребители, и сделав из водителей настоящих пилотов. Только представьте себе: внушительные суперкомпьютеры размером с несколько холодильников, позволяющие инженерам перебрать десятки вариантов конструкций любого узла за считанные часы и выбрать лучший, который и отправится на «распечатку». Мобильные сервера, развёрнутые в «походных» ЦОДах, пуленепробиваемые ноутбуки, гигабайты данных, курсирующие через полмира уже спустя несколько миллисекунд после того, как были собраны с сотен датчиков болида. Всё это — реальный мир Формулы 1. А знаете, что ещё очень важно в этом виде спорта? Команда. И сегодня мы хотим рассказать о том, как команды Dell и Intel помогли команде Caterham достойно войти в удивительный мир гонок F1.

    Театр начинается с вешалки



    А создание гоночного болида — с проектирования. Обычно на то, чтобы пройти путь от первых набросков до запуска двигателя, команде требуется девять месяцев кропотливой работы, но осень 2009 года просто не дала шансов Catherham пойти «проторенной дорожкой». Команда получила «зелёный свет» на участие в первой гонке нового сезона в Бахрейне, а значит, на всё про всё у неё оставалось всего 22 недели. Забегая вперёд, скажем, что у истории был «хэппи энд» и команда даже получила звание «Лучший новичок сезона 2010». Но началось всё в одной из комнат Кембриджа — «голубой комнате».
    image

    Вообще, название вполне бы потянуло на очередную книгу о похождениях Гарри Поттера :), но из песни слов не выкинешь, и комната действительно так называется. Всё дело в подсветке от расположившегося в ней университетского суперкомпьютера Dell. Этот HPC-кластер — настоящий ветеран высокопроизводительных вычислений, отмечавшийся на рубежах биологии, химии, астрономии и, конечно же, физики (использовался при некоторых расчётах CERN для субатомных частиц). Именно такая машина и была нужна новоиспечённой гоночной команде, ведь работа предстояла просто гигантская. На самом деле, даже имея за спиной вычислительные мощности суперкомпьютера, Caterham не сильно облегчил свою задачу. Полностью арендовать университетский кластер не получилось бы ни за какие деньги, поэтому было принято волевое решение: использовать мощности кембриджской «комнаты», пока не будет спроектирован и построен собственный суперкомпьютер. А ведь параллельно необходимо было найти квалифицированных CFD-инженеров, которые должны были успеть не только спроектировать болид, но и воплотить проект в жизнь. Всё это обеспечило «энтузиастам» довольно весёлую зиму 2009 года: команда практически поселилась возле суперкомпьютера (на самом деле, арендовало одно из близлежащих помещений университета). «Одержимость» Caterham была настолько заразительной, что некоторые сотрудники университета, основываясь на своей многолетней практике «общения» с высокопроизводительными системами Dell, вместе с техподдержкой компании помогли разработать собственный кластер для нужд команды. В итоге «зверь» получился, конечно, поскромнее университетского, но зато оптимальный по цене / нуждам команды. Если же сравнивать два суперкомпьютера, то кембриджский HPC образца 2010 года с 3 584 ядрами «на борту» выигрывал у Caterham (1 488 ядер) по мощности в пять раз. Познакомимся с последним поближе.
    image

    Настоящий фокусник никогда не раскрывает всех своих секретов. Поэтому тонкие технические моменты можно будет узнать в комментариях. В целом же суперкомпьютер Caterham представляет собой 186 серверов Dell, в каждом из которых ютится по 8 ЦПУ Intel на базе Intel Xeon. Возглавляют «вычислительную силу» три больших сервера, отвечающие за визуализацию всех тех вычислений, которые производит кластер.
    Итоговые результаты обычно предоставляются для анализа инженерам в виде изображений, видео или графиков. В противном случае пришлось бы «играть в Матрицу», уставившись на бесконечные потоки миллиардов цифр и уравнений. В целом же, подобные кластеры чаще всего в Формуле 1 выполняют одну и ту же миссию: используются для решения задач по вычислительной гидродинамике. Другими словами, отвечают за моделирование влияния тех или иных элементов болида на его аэродинамику. Ещё каких-то 10 лет назад о таком подходе инженеры могли лишь мечтать. Новую деталь нужно было сделать вручную, затем провести испытания в аэродинамической трубе… И всё это только ради того, чтобы попробовать один из вариантов. Теперь же на моделирование результатов уходят часы. За 17-часовой «рабочий» день кластер совершает порядка 10 млрд. вычислений, используя около 800 млн. «единиц» исходных данных.

    На самом же деле ни о каких передышках и речи идти не может: решение эксплуатируется в режиме 24х7 практически круглый год. Исключение составляют две недели в августе, когда всем командам запрещено вести работы над болидами. Именно в эти дни и производятся основные апгрейды, апдейты и диагностика железа. В остальные дни на это банально нет времени (хотя при острой необходимости любой из 186 серверов можно вытащить на «приватный разговор»).

    Кроме того, ни для кого не секрет, что техника не любит завершать работу внезапно. Что уж говорить о суперкомпьютерах. Для поддержания работоспособности кластера Caterham на случай отключения электропитания используется 60 24-вольтовых батарей, которые способны продержать его до 12 минут при максимальной загрузке.

    Но как бы хорошо ни работал этот суперкомпьютер, жить в команде F1 ему осталось не больше года. Дело в том, что проект был запущен в апреле 2010, а по традиции в «королевских гонках» жизненный цикл IT-парка составляет не более 3 лет. И уже сейчас команда присматривается к новым решениям Dell. Стремления просты: быстрее, компактнее, энергоэффективнее. Говоря в цифрах расчётов, если на данный момент кластеру необходимо на «CFD-работу» порядка 17 часов, новое решение должно справляться с аналогичным объёмом за 10.

    «Полевые» работы



    Только не стоит думать, что вся «IT-шность» гоночной команды Формулы 1 заканчивается на суперкомпьютере. Нет-нет, это лишь вершина айсберга, а если быть точнее, то центра разработки, расположенного в Англии. Но ведь заезды проходят практически весь год. А это значит, что «в тылу» аппаратура ещё интереснее.
    image

    Знакомьтесь, эта мобильная стойка — передвижное технологическое сердце команды Caterham. Этакий «человек-оркестр», несущий на своём борту 20 виртуальных серверов, которые обеспечивают комфортную работу 60 человек. Она отвечает практически за всё, что происходит на трассе. К примеру, именно через неё организовывается обработка всей телеметрии в течение гонки, что позволяет инженерам «на лету» корректировать стратегию и настраивать болид. Ещё одной важной составляющей «полустойки» (тут стоит понимать, что название пошло от сравнения с габаритами «классической» стойки) является её ёмкость и «пропускная способность». Ведь за каждый из двух заездов (квалификация + сама гонка) необходимо принять и перенаправить в «мозговой центр» в Англии около 20 гигабайт данных. Подробнее с «составом» стойки можно ознакомиться на рисунке:
    image

    Мы же обратимся к нюансам. Во-первых, для Формулы 1 всё, что касается «железа» напрямую подчиняется поговорке «размер имеет значение». На самом деле, конечно, не только размер, но и вес. Обычному человеку сложно даже представить, насколько дорого в «королевских гонках» что-либо перевозить. Стоимость транспортировки 1 кг веса обычно составляет порядка $100. Теперь умножьте это на 20 переездов, и станет очевидно, почему команды предпочитают максимально «облегчить» себе жизнь во всех смыслах этого слова. Забавно, но UPS, обеспечивающий стабильную работу стойки, превосходит её по весу. Тем не менее, «лёгкость на подъём» — лишь одно из требований, применяемых к оборудованию «в поле». Особое внимание уделяется ударопрочности, защите от вибраций, а также возможности работать при неблагоприятных погодных условиях. Да, какие проблемы могут быть, когда у вас под рукой чистая серверная комната с мощной системой охлаждения. Но только всего этого в пустыне, к сожалению, нет. Пыль, грязь, песок и насекомые — вот с чем чаще всего приходится сталкиваться сервисному инженеру здесь. И тем не менее, уикенд за уикендом оборудование работает, снимая данные одновременно с двух болидов, пересылая их на обработку в дата-центр и одновременно выдавая результаты, необходимые для работы 60 инженеров, менеджеров и «стратегов» заезда. Довольно неплохо для полутораметрового «чёрного ящика», не правда ли?

    Ну, и прежде чем рассказать о самых малых IT-единицах, задействованных в гонках, подведём небольшие итоги, собранные в инфографику.
    image

    А теперь в зоопарк финишная прямая



    Наконец-то мы добрались до рабочих станций. Dell Precision M4600 — именно эту модель не совсем обычных ноутбуков ещё с 2010 года используют в Caterham F1 Team. О технических характеристиках мы подробнее поговорим в следующем посте. Сейчас же остановимся на вопросе «Почему?». Почему именно такие ноутбуки используются в Формуле 1?

    Ответ прост – обычные ноутбуки уходят в «долину синих экранов смерти» ещё на этапе запуска двигателя болида. Уровень шума достигает 140 децибел, что в купе с сопутствующими вибрациями однозначно заявляет о необходимости использования SSD-дисков.
    image

    Также не стоит забывать о том, что гонки проходят практически круглый год по всему миру. Это значит, что ноутбук должен корректно работать в любых погодных условиях, будь то промозглая осень Испании, жара в Абу-Даби, песчаные ветра Бахрейна или 80% влажности в Малайзии.
    Dell Technologies
    Компания

    Похожие публикации

    Комментарии 51

      +8
      Интересно. Но хотелось бы узнать подробнее о процессе работы команды и используемом ПО. Конечно же, в рамках допустимого разглашения информации.
        +2
        У меня 2 вопроса:
        1. Ноутбуки Precision используются заводской сборки, или их кастомизируют как-то?
        2. Оборудование Dell использует только Catherham?
          +1
          1. используются обычные Preicision. Единственное, как и в любом другом случае, перед покупкой покупатель дает конфигурацию, которая ему интересна. Но все это доступно для любого заказчика
          2. используют, но не так, как команда Catherham, которая фактически только на нашем оборудовании
            0
            Наши клиенты:
            CaterhamF1/1Malaysia Racing
            BMW Sauber F1 — Cirquent GmbH
          0
          А производительность кластера то какая? У Маруси, говорят, 72 TFLOPS.

          F1 rules only allow an average performance of 40 teraflops but having this high peak capability leaves room for intense use when needed and space to run experiments on last year’s design without breaking the rules.

          Правда, не очень понятно, входят ли сюда вычисления по постройке болида на следующий год.
            0
            было бы интерсно узнать какое оборудование используют также другие команды
            0
            Вот казалось бы — современные компьютеры способны моделировать всё, каждую мелочь. А вот нет: «Маруся», вроде, недавно отказалась от идеологии «только компьютерное моделирование». Аэродинамическую трубу и, тем более, реальные тесты пока сложно заменить.

            Даже немного странно. Ведь есть такое ощущение сейчас, что компьютеры могут всё. Конечно, ещё есть куда расти в этом направлении.
              0
              Компьютеры пока не могут всё. Вычислительная гидродинамика это настолько сложная система, что её 100% моделирование на данный момент невозможно, силшком много параметров внешних, связей между параметрами, многие из которых малы и поэтому неизвестны. Но учитвая, что в ф1 важна каждая 0,001 секунды, эти параметры учитывать тоже нужно. Поэтому моделирование даёт приблизительную оценку. И чем сложнее конструкция, тем больше погрешность. Одним компьютеров не отделаешься, нужно ещё продувать в трубе и реальные тесты. И то, не факт, что все результаты сойдутся. Тут уже нужны опыт и знания.
                0
                Да что уж там 0,001 с.! Смоделировть что-то на 1-2 секунды с круга медленней того же Red Bull'a задача практически нереальная.
                  +1
                  У Red Bull-a есть свой суперкомпьютер Эдриан Ньюи :)

                  Который все проектирует на кульмане до сих пор :)

                  Поэтому они на 2 секунды быстрее. Приди Ньюи в Catherham она тоже бы была быстрее всех. Не будем забывать кем была команда Red Bull в истории, почти таким же Catherham — Ягуар, далеко не самая быстрая команда. Да и до Ньюи она была посредственной, 2 года в конце пелетона. Правда понадобилось еще 3 года «подкачаться», чтобы теперь все что задумал Ньюи заработало
                    +2
                    Ф1 такой вид спорта, где нельзя все вешать на одного человека. Заслуги Хорнера не меньше, точно так же как и Фетеля и механиков отлично выполняющих питы и конечно же двигатель Рено дает то, чем является сейчас Ред Булл.
                      0
                      Вот хочется согласиться, но не могу, вот с Ньюи — не могу. Везде где он был — все машины становились чемпионскими. Если вы разбираетесь в Ф1, то должны бы знать что все в паддоке его называют гением. Это раз. Да, Хорнер хороший менеджер. Хороших менеджеров много, а вот хороших инженеров мало. А про прокладку между рулем и машиной я промолчу. Очень мало действительно великих гонщиков. Кстати а почему вы забыли Веббера и Култхарда, они тоже команду делали.? Фактически инженеру делая машину без обратной связи, будет очень тяжело. А насчет двигателя — не секрет самый мощный Мерседес и Феррари. Рено — эластичный на средних оборотах, просто он подходил по «архитектуре» Ньюи, по той стратегии которую заложил он в машину. Так что не надо. Red Bull побеждает не двигателем (у вас случайно не рено в гараже?), а аэродинамикой и архитектурой болида!
                      Там где Ньюи — всегда чемпионская машина.
                        0
                        Култхарда и Веббера нету потому, что они позади Фетеля. Не знаю почему, но как то не могу учитывать во внимании пилотов, у которых был далеко не один шанс и они им особо не пользовались, но это про Веббера, Култхард уже почти пенсионер :-)
                0
                Ограничение CFD на отметке 40 терафлопс не дает развернуться по полной программе командам
                  0
                  Регламент и это ограничивает?
                    0
                    Регламент ограничивает все, что стоит денег. Иначе ни одна из команд не сможет даже в теории тягаться с заводскими командами.
                      0
                      Зато было бы хоть какое-то разнообразие. А так — все команды и болиды одинаковые.
                        0
                        Так это и классно ведь. Вспомни прошлый сезон, полное доминирование ред булла. А сейчас 15 машин умещаются в 1 секунду, и между некоторыми разница во времени всего несколько тысячных секунд.
                          0
                          Раньше это была гонка технологии, против регламента. Теперь гонка непонятно чего и против кого, учитывая, что регламент запрещает любые изменения болида, еще на стадии разработки.
                            0
                            Для того, чтобы проанализировать вышесказанное, нужно просто посмотреть на времена. Просто взять десятилетие и посмотреть на те секунды, за которые пилоты проезжали и проезжают одни и те же трассы. Сейчас в Формуле-1 обрезали все, что могли обрезать, а все равно с каждым годом они едут на секунду быстрее. Это говорит о том, что технологический прогресс, который свойственен Формуле-1, он не просто не затормаживается, а наоборот – подстегивается этими изменениями. Чем уже рамки, тем изощреннее работа инженеров и конструкторов.

                            (с) Николай Фоменко. инженерный директор Marussia
                  0
                  Никогда не было ощущения, что компьютеры могут всё.
                  Причем проблемы там не только (и даже не столько) в вычислительных мощностях, но и в построении адекватных матмоделей сложных процессов (аэродинамика, гидродинамика, биология, ядерная физика и т.п.)
                  Грубо говоря, компьютер позволяет из каменной глыбы высечь грубую болванку статуи, а дальше её все равно надо обрабатывать руками мастера.
                  +3
                  Интересно почитать и далее… Только иллюстрации маловаты :(
                    0
                    Исправим! Спасибо, постараемся впредь сделать кликабельными.
                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                      0
                      Если же сравнивать два суперкомпьютера, то кембриджский HPC образца 2010 года с 3 584 ядрами «на борту» выигрывал у Catherham (1 488 ядер) по мощности в пять раз.
                      А в чём фокус? В 2 раза меньше ядер, в 5 раз меньше производительность. Я, конечно, понимаю, что производительность не толкьо от количества ядер зависит, но всё-же?
                        0
                        Тут еще не указано, ядра каких процессоров. Подозреваю, что Catherham выбирала вариант подешевле и в кластере кембриджа более производительные процессоры, разница в количестве ядер — 2,4. Так что вполне реально.
                        0
                        Учитывая цену транспортировки килограмма и вес бесперебойников, дешевле их каждый раз покупать на месте ))
                        Ну как минимум аккумуляторы обычно самая тяжелая часть и самая легко доступная в магазинах )
                          0
                          Не сложно содержать работника в каждом городе, где проводится Гран-при. Чтоб он перед weekend'ом организовывал все тяжёлые вещи.
                            0
                            нет, не дешеле, все транспортируют контейрами в процессе подготовки к соревнованиям, вес UPS особой роли не играет
                            0
                            В ЦАГИ самолеты считают на 70 обычных системниках с Core i7 и даже местами с Core i5.
                              –2
                              … и вот результат (с горечью смотрит на состояние авиастроения в России).
                                –1
                                А в США собирают кластеры из приставок, хотя могли бы купить блейдов от IBM.
                                  0
                                  Не, не так. В США (и даже в Бразилии уже — Embraer, например) собирают кластеры и из блейдов, для работы, и из приставок, для прикола, а в России — только из приставок, да и те — Dendi, похоже. ;-|
                                    0
                                    И чем же провинился суперджет или же пак-фа? Может МиГ-35 который успешно продается вышел каким то не тем?? Или же надо обосрать страну и выглядеть круто среди тех, у кого нет своего мнения?
                                      +2
                                      Сильный батхерт чувствую в вас я. На темную сторону Силы приводит он! :) Нет, давайте лучше про Формулу 1, по совпадению я про нее ничего не знаю, а в авиационной теме знаю значительно более, чем подавляющее большинство читателей Хабра, и «впарить» агитацию. мне не получится.

                                      МИГ-35, который на самом деле МИГ-29М2 — разработка еще СССР.
                                      «Пуперджет»на две трети состоит из импртных комплектующих (а по количеству узлов — до 80% импорт). Именно по причине такого высокого уровня иностарнного участия он даже не был принят в качестве «президентского борта».
                                      Остается только ПАК-ФА, но, положа руку на сердце, я бы предпочел чтобы с российским авиапромом ассоциировался какой-нибудь другой самолет, а не «бумажный самолет», предназначенный «для завоевания госфинансирования» и доения бюджета. Увы, я про него знаю чуть больше, чем публикуется в газетах. Это типичный «показушный самолет», цель которого — доить бюджет по принципу, описанному в притче про Ходжу Насреддина «Или ишак сдохнет, или халиф, или я».
                                      В космическй промышленности есть аналогичный проект — РН «Ангара», существующий по тому же принципу.

                                      Тач то давайте про Формулу-1, это не так грустно.
                                        0
                                        Ну тогда расскажите то что Вы знаете. К сожалению всем что я, как и большинство может довольствоваться так это информация из СМИ.

                                        А Ф1 на самом деле очень грустная, особенно в сравнении заводская конюшня и частная команда.
                                          0
                                          Если в двух словах, что самолет пятого поколения" это двигатель и авионика. Ни того, ни другого у российского авиапрома нет, поэтому называть получившееся «самолетом пятого поколения» — нельзя.
                                          Ну то есть там ситуация, как в анекдоте про 30-сантиметровый член соседа: «Ну и что, вы тоже говорите».
                                          Вот у России тоже есть такой «самолет пятого поколения», или по крайней мере про него так говорят (см. выше).
                                          Возможно надеются, что к 2020 году, когда пообещано производство (ссылка выше) что-то удастся сделать. Но вот Ангару, например, обещали запустить еще в 2005 году, и еще даже не запустили, и в 2013 году тоже не запустят уже. Зато деньги на ее разработку успешно получаются и тратятся на текушие нужды НПЦ Хруничева.
                                          Так что есть мнение, что основная цель проекта не создание самолета, а демонстрация «активной работы» и получение под это дело финансирования, успешно проедаемого текущими затратами ОАК.
                              0
                              IT-технологии

                                0
                                Спасибо, интересно было прочитать. К тому же, в силу субъективных причин Катерхем — одна из любимых команд.
                                  0
                                  А почему именно Dell Precision M4600, а не что-то типа DELL Latitude E6400 XFR?
                                  Вот оно-то точно «неубиваемый»:

                                  image
                                    0
                                    может, эту дуру таскать тяжело?
                                      0
                                      Однозначно, 1кг лишнего веса при перевозке 100 у.е. а инженеров много, а гонок еще больше, выходит в круглую цифру только перевозки. В Ф1 все должно быть легким и прочным.
                                        0
                                        потому что у Dell отличный сервис ProSupport, мы очень быстро реагируем на поломки, нету необходимости таскать XFR на гонки Formula 1 :)
                                          0
                                          А если во время ГП что то поломается, например в последний тестовый заезд?
                                      0
                                      Видимо тут нулей досыпать забыли:


                                      10 млрд операций в секунду и один проц сделать успеет.
                                        0
                                        В Испании осень вообще-то не очень промозглая. Да и гонки в Испании проходят в мае (Барса) и июне (Валенсия). И на трассе, если дождь идет, обычно зонты выносят, а некоторые даже навес небольшой собирают над болидом. Но насчет самих ноутбуков и компов написано правильно.
                                          0
                                          1488 ядер!
                                          Хм-м-м…
                                            +2
                                            виста все равно будет тормозить
                                            0
                                            А вот интересно — какие требования для программистов, работающих со всем этим? На первый взгляд выглядит весьма заманчиво там работать.

                                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                            Самое читаемое