Datenanalyse im Segelsport

Big Data Analytics soll zum America's Cup verhelfen

| Autor / Redakteur: Ariane Rüdiger / Nico Litzel

Schwebend übers Meer rasen: Das Boot des Teams Landrover BAR soll den America's Cup 2017 zurück nach Großbritannien holen.
Schwebend übers Meer rasen: Das Boot des Teams Landrover BAR soll den America's Cup 2017 zurück nach Großbritannien holen. (Bild: (c) Harry KH Land Rover BAR)

Wer die weltberühmte Regatta America’s Cup gewinnt, entscheidet schon lange nicht mehr nur das technische Können der Segler. Material und Technologie spielen eine ebenso wichtige Rolle. Jetzt hilft Big Data, beides zu optimieren.

Den America‘s Cup gibt es seit 1851, als er als Bootsrennen um die britische Isle of Wright begann. Heute wird das Bootsrennen, eine der populärsten Regatten der Welt, alle drei bis vier Jahre ausgetragen, das nächste Mal auf den Bermudainseln im Jahr 2017. Dabei muss ein Dreieckskurs absolviert werden. Die strengen Trainingsbedingungen sorgen für Spannung. So darf das im Rennen eingesetzte Boot die Rennstrecke nicht unbegrenzt häufig absegeln und erst ab einem bestimmten Termin aufsuchen.

Die Teams aus dem Ursprungsland der Regatta, Großbritannien, haben bei dem Bootsrennen übrigens seit Längerem eher Pech: 1951 gewannen sie zum letzten Mal das Rennen. In der Zwischenzeit heimsten andere die Meriten ein. Viel Wind machte beispielsweise immer wieder das Team Oracle mit seinem eigenwilligen Sponsor Larry Ellison.

Land Rover, ein britischer Hersteller geländegängiger Fahrzeuge, gehört zu den Unternehmen, die ein Team, das am America‘s Cup teilnehmen soll, sponsorn. Es firmiert unter Land Rover BAR (Ben Ainslie Racing). Ainslie war vielfacher Segel-Goldmedaillengewinner und gilt als einer der erfolgreichsten Regattasegler aller Zeiten. Seine Website nennt ganz klar das Ziel des Vorhabens: „Bring the Cup Home“. Partner bei diesem Unterfangen sind neben Land Rover Siemens, British Telecom und andere.

100 Millionen Pfund Budget

Der britische Fahrzeugkonzern lässt sich sein Engagement etwas kosten: Das Projekt „35th America‘s Cup“ hat ein Team von anfangs fünf, dann bis zu 120 Mitarbeitern und ein Projektbudget von 100 Millionen Pfund (rund 132 Millionen Euro), zu dem freilich auch die anderen Partner beitragen. Rund sechs Millionen Pfund fließen in die Informationstechnik. Derzeit übt man noch in Portsmouth, ein Hafen an der britischen Südküste. Schon im November des laufenden Jahres zieht das halbe Team aber nach Bermuda um. Peter Jones, Head of IT Land Rover BEA: „Dann müssen wir in die Gewässer, wo der Cup tatsächlich stattfindet und unter dortigen Konditionen testen.“

Auf dem Meer können die Bedingungen rau sein: Eine typische Segelyacht, wie sie auf der Regatta eingesetzt wird, erreicht eine Geschwindigkeit von 50 Meilen pro Stunde, was ungefähr 80 Stundenkilometern entspricht. Der Wind darf maximal mit 25 Knoten, ungefähr 45 Stundenkilometern, wehen. Ist es mehr, wird die Regatta abgesagt.

Gezieltes Optimieren durch Datenanalyse

Weil selbst winzigste Optimierungen an Material und Technologie eine immer wichtigere Rolle dabei spielen, auf dem Meer auch die kürzesten Sekundenbruchteile herauszuholen, die ein Team im entscheidenden Moment vom Sieg trennen könnten, wird seit Kurzem moderne Analytik eingesetzt, um mithilfe von echtzeitnahen Analysen genau herauszufinden, welche Modifikation sich wie auf die Geschwindigkeit auswirkt. Denn schließlich geht es am Ende darum, welches Boot das schnellste ist.

Deshalb waren schon in die drei Testboote und sind demnächst auch in das Boot, das tatsächlich das Rennen fährt, rund 100 Sensoren eingebaut, die nahezu alles messen, was an einem Boot messbar ist: Windgeschwindigkeit und -richtung, Niederschlag, Luftfeuchtigkeit, Wärme und Kälte, Luftdruck, Wassertemperatur und Wasserwiderstand, Steuerimpulse, die Belastung aller Teile des Bootes, ob durch dem Zug, Druck oder Verdrehung. Zwölf Kameras, von denen acht mobil und vier fix montiert sind, zeichnen nahezu alles auf, was sich auf dem Boot oder in seiner Umgebung ereignet. „Seit 2014 setzen wir intensiv auf Datenanalyse“, sagt Jones. Dies deshalb, weil die Boote inzwischen so leicht und so perfekt wären, dass anders kaum noch signifikante Verbesserungen möglich sind.

Die winzigen Sensoren werden teilweise direkt in die ultraleichten Carbonfiberkomponenten – etwa der Außenhaut – eingebettet, sodass ihnen Wind und Wetter nichts anhaben können. Auch im PVC-Tau des Bootes stecken Sensoren, die die Seilspannung messen. Mit Analysen der so erzeugten Daten kann Jones‘ Team testen, wo Verbesserungen noch etwas bringen. Beispiele? Jones mag nicht so recht damit herausrücken, derlei ist der Kern des technischen Wissens der Crew, bringt dann aber doch ein Exempel: „Wir haben festgestellt, dass die Geschwindigkeit des Bootes sogar durch die Kleidung des Teams beeinflusst wird.“

Mehrere hundert Terabyte pro Tag

Die Datenmassen, die durch die Sensoren generiert werden, sind groß: An einem Tag kommen 300 Gigabyte zusammen, dazu kommen 300 Terabyte Daten aus der Strömungs- und 100 Terabyte aus der Finite-Elemente-Analyse sowie 100 Terabyte Videos. Verarbeitet werden die Daten mit einem Inhouse-Cluster aus 1.200 Standard-Intel-Cores aktueller Technologie. Gemanagt wird er durch eine Lösung von Adapco.

Neben dem Cluster nutzen beide Teams eine hochkonvergente VxRail-Plattform. Zu den Analysewerkzeugen fließen die Daten mithilfe einer proprietären Streaming-Technologie über gesicherte Virtual-Private-Network-Kanäle in 3G- und 4G-Mobilnetzen.

Üben mit virtuellen Booten

Geübt wird zuerst nicht mit realen, sondern mit virtuellen Booten am Rechner. Dabei werden jeweils einzelne Elemente, also ein Segel, das Ruder oder das Heck, schrittweise modifiziert, um anschließend den Einfluss dieser Änderungen auf die Leistung festzustellen. „Wir wollen den Kreis zwischen Simulation und Realität schließen“, sagt Jones. Danach erst werden die Boote gebaut – zuerst als Modell, dann, nach weiteren Tests und Modifikationen, real.

Dabei spielt übrigens auch eine andere datengetriebene neue IT-Technologie eine Rolle: der 3D-Druck, der zunächst bei den Vorbereitungen zum America‘s Cup im Modell- und Prototypenbau eingesetzt wurde. „Inzwischen können wir echte Titankomponenten drucken“ sagt Jones. Die stecken beispielsweise in der Segelsteuerung oder bilden die Schnittstelle zwischen Carbon-Komponenten und Segeln. Auch zum Internet hat Jones etwas zu sagen: „Unsere wichtigsten Daten liegen auf einem Rechner, der grundsätzlich niemals ans Netz geht.“ Denn es sei so gut wie unmöglich, Hacking auszuschließen.

Auch ohne Hacking und mit vielen Analysen weiß Jones freilich nicht, ob die Bemühungen des Land-Rover-Teams Früchte tragen werden. Und während des Rennens wird er ihnen durch Analysen auch nicht helfen können: Datenübermittlung an Land ist dann nicht erlaubt. Auch noch so genaue Analysen der Strömungs- und Windverhältnisse vor Ort im Vorfeld des Wettkampfes helfen vielleicht weniger als erhofft, denn, so Jones: „Das Meer ändert sich ständig. Deshalb entscheidet am Ende das Können der Menschen an Bord, wer gewinnt.“

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