America's Cup: Vento visibile per la prima volta - come WindSight IQ sta rivoluzionando la vela

Perché lo skipper di Ineos Britannia Ben Ainslie non inizia a virare per coprire da vicino i neozelandesi, o perché un team continua a navigare nonostante la scia? Queste o altre domande simili potrebbero essere state poste molte volte negli ultimi giorni. Se non fosse stato per Windsight IQ. L'ultimo ritrovato della tecnologia di trasmissione televisiva nella vela ha spesso fornito una risposta rivelatrice. Colorando l'acqua come una termocamera, i campi di vento vengono visualizzati in diretta sul campo di regata. Per la prima volta, questo permette a tutti i telespettatori di avere una visione delle considerazioni strategiche degli atleti in acqua.

"La possibilità di vedere il vento invisibile e di confrontare le prestazioni effettive e le decisioni tattiche dei team con le rotte ottimali significa che gli spettatori possono guardare e partecipare alla regata a un livello completamente nuovo", afferma Grant Dalton, CEO dell'evento America's Cup.

A causa della sfida tecnica, nessuno era mai stato in grado di mostrare le condizioni di una regata in tempo reale. Tuttavia, l'azienda tecnologica globale Capgemini ha collaborato con l'emittente America's Cup Media per sviluppare una soluzione innovativa. "Volevamo rendere la navigazione più facile e veloce per un pubblico più ampio e non fare previsioni, ma mostrare il vento reale", dice Gerrit Bottemöller. L'uomo di Braunschweig era a bordo dello United Internet Team Germany come mastman alla 32a America's Cup nel 2007 ed è un esperto chiave del team Windsight IQ di Capgemini.

LiDAR: come funziona Windsight IQ in America's Cup

Il sistema si basa fondamentalmente sulla scansione laser tridimensionale della tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging), che riveste grande importanza anche nell'industria topografica e automobilistica, tra le altre. Invece delle onde radio come nel radar, vengono utilizzati raggi laser più precisi e veloci per misurare le particelle nell'aria. Per registrare i dati grezzi sul vento, sono stati quindi installati tre LiDAR lungo il lungomare di Barcellona che si affaccia sul campo di gara. "Scansionano la baia in modo sfalsato. Al momento lo stiamo facendo in un campo di cinque per sei chilometri. Potremmo estenderlo a dodici chilometri", spiega Bottemöller.

Le unità di misura laser, ognuna del valore di 250.000 euro, possono registrare velocità e direzioni del vento fino a 68 nodi con una precisione inferiore a 0,1 metri al secondo di deviazione. Questi dati vengono utilizzati per aggiornare la trasmissione ogni secondo. Le misurazioni effettuate dalle imbarcazioni e dalle boe integrano il pacchetto di dati, che vengono raccolti da algoritmi, e consentono la visualizzazione in tempo reale per gli spettatori televisivi. L'accuratezza del sistema è sorprendente.

1,5 milioni di punti di misura utilizzando tre laser

I tre LiDAR sovrapposti consentono da soli una griglia di 1,5 milioni di punti di misurazione. Bottemöller, veterano della Coppa, spiega: "Per avvicinarci a questa cifra, avremmo bisogno di 200.000 boe su questo campo. Questo non è finanziariamente sostenibile e nessuno può più navigare lì". Il fatto che gli organizzatori della regata abbiano incluso Windsight IQ nelle loro considerazioni è stato un riconoscimento per la giovane tecnologia.

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Per fornire ai tifosi dell'America's Cup dati così affidabili attraverso Windsight IQ, i laser devono sempre essere adattati alle condizioni attuali. "I laser funzionano attraverso l'effetto Doppler, cioè attraverso la riflessione. Se c'è un alto livello di inquinamento, abbiamo un'immagine molto buona. Ma se c'è pioggia, allora dobbiamo filtrare la pioggia, possiamo fare tutto questo. Non è un problema. Ma dopo la pioggia, l'aria è più pulita. Dobbiamo regolare anche questo", dice Gerrit Bottemöller. Per un periodo di sei mesi, hanno sperimentato e raccolto dati in un'ampia gamma di condizioni. Diversi ingegneri regolano e calibrano le misure laser durante le operazioni dal vivo.

Come la visualizzazione del vento entra nell'immagine televisiva dell'America's Cup

Anche la visualizzazione in TV presenta numerose sfide. Innanzitutto, l'incredibile flusso di dati deve essere semplificato con vari algoritmi e visualizzato in modo fluido. Ciò avviene secondo un semplice principio: tutto ciò che è al di sopra e al di sotto della velocità media del vento viene colorato. Le frecce vengono utilizzate anche per indicare l'esatta direzione del vento. In particolare, la grafica della realtà aumentata - cioè gli elementi interattivi integrati in un'immagine reale - deve essere adattata alle condizioni meteorologiche, proprio come le stazioni di misurazione, sottolinea Bottemöller: "Il mare ha un aspetto diverso quando è nuvoloso o soleggiato e deve essere facile da capire, non dovrebbe richiedere molte spiegazioni".

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Solo così tutti possono capire cosa stanno cercando di fare gli assi della vela sul campo di regata. "Gli spettatori vedono ciò che i velisti non vedono. E questo enfatizza ancora di più le capacità dei velisti. Se interpretano correttamente i punti di vento e le virate, le loro abilità diventano visibili", afferma Bottemöller. Sebbene non sia possibile utilizzare sistemi di questo tipo a bordo, esiste un'altra caratteristica interessante per i consumatori: la cosiddetta barca fantasma.

Il sistema Windsight IQ determina la rotta ottimale

In questo modo viene prevista e simulata la rotta ottimale per il tratto successivo del percorso. Il software esegue quindi una sorta di routing meteorologico, come noto nel settore offshore, ma per il percorso dell'America's Cup, che è sempre lungo tra circa una e due miglia nautiche. Il fattore decisivo in questo caso è: "Quando facciamo una previsione per la barca gialla o blu, questa si basa realmente sui dati di performance attuali della rispettiva barca". Bottemöller afferma di aver avuto accesso all'intero set di dati a disposizione del team di trasmissione. Il gemello digitale dei cupper sarebbe ancora più preciso, ma nessuno dei team vuole consegnarlo.

Nella trasmissione, la funzione non viene utilizzata solo prima della partenza, ma spesso anche quando le squadre decidono di dividersi al cancello di bolina, ad esempio. Grazie alla simulazione della "barca fantasma", è possibile prevedere chi sarà in testa nell'incontro successivo.

Anche le turbolenze e le coperture del vento potrebbero essere visualizzate con Windsight IQ, ma attualmente non è praticato. L'ex professionista della vela e ingegnere Bottemöller rivela: "Avevamo molte altre idee, ma non volevamo sovraccaricarlo". Infatti, nei dati sono visibili non solo la scia degli AC75, le barche degli spettatori o persino i grandi edifici sulla terraferma, ma anche il cosiddetto downwash degli elicotteri.

La tecnologia Capgemini ha un futuro nelle crociere?

Il sistema Capgemini può essere regolato in modo variabile; attualmente è stato concordato un raggio d'azione compreso tra i 18 e i 26 metri sopra lo zero, in cui sono installati i laser sicuri per gli occhi, completamente innocui per l'ambiente circostante. Con un'altezza dell'albero di 26 metri per le attuali imbarcazioni dell'America's Cup, è possibile mappare senza problemi anche il raggio d'azione decisivo.

Questo fatto farà probabilmente sollevare le sopracciglia di molti marinai da crociera: Cosa succederebbe se presto avessimo tutti un LiDAR nell'albero e navigassimo solo con occhiali VR per poter vedere sempre il vento, che in realtà è invisibile? Probabilmente no. A parte il fatto che è difficile da implementare a causa del movimento della nave, tra l'altro, quasi nessun marinaio in crociera dipende da una tale visualizzazione delle condizioni direttamente intorno a lui. Questo tipo di tecnologia potrebbe interessare solo le scuole di vela, anche se anche in questo caso la sua utilità dovrebbe essere messa in discussione. Il sistema potrebbe anche fornire vantaggi decisivi nelle regate, ma probabilmente verrebbe vietato al più presto in tutti i regolamenti di classe.

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Rete mondiale Windsight IQ e sviluppo di vele con LiDAR

L'esperto Gerrit Bottemöller non si aspetta comunque uno sviluppo del genere nei prossimi anni, ma ha un approccio diverso per la crociera: "Vedo una rete di LiDAR installati in modo permanente nei punti nevralgici o agli ingressi dei porti e simili". A questi si potrebbe accedere tramite un'app, ad esempio, e fornire dati in tempo reale prima e durante la navigazione di un passaggio difficile. Questo potrebbe essere un grande vantaggio anche dal punto di vista della sicurezza, soprattutto per i principianti e i velisti a noleggio che si trovano in acque poco conosciute. Anche i droni dotati di LiDAR e inviati in anticipo potrebbero svolgere un ruolo importante. Questo concetto è destinato principalmente all'uso nella navigazione commerciale a vela.

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Per il velista medio, la tecnologia laser potrebbe diventare interessante in un altro ambito: la vela (trim). Emirates Team New Zealand ne ha dato dimostrazione durante l'allenamento prima della finale di Coppa America, installando un laser a babordo e a tribordo. Sono state scansionate sia le vele che la superficie dell'acqua, secondo tutte le ipotesi. L'analisi è stata poi effettuata utilizzando i dati relativi alle prestazioni della barca. Questo approccio potrebbe essere utilizzato anche nello sviluppo di vele per il mercato generale o per l'ottimizzazione dell'assetto.

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Secondo Bottemöller, gli attuali ostacoli finanziari potrebbero essere superati. "Credo che se avremo più campi di applicazione, potremo semplicemente rendere la tecnologia più economica. Ne sono fermamente convinto". Alla fine della Coppa, saranno stati raccolti circa 15-17 terabyte di dati, che potranno essere utilizzati per promuovere l'innovazione. Ci sono anche altre aree di lavoro al di fuori della vela. I sistemi sviluppati nell'America's Cup potrebbero far progredire in modo decisivo anche altri sport come il golf, il calcio e la Formula 1 o rappresentare un salto di qualità negli aeroporti o nella prevenzione degli incendi boschivi.