das bicicletas a pedal à Fórmula 1. Mas esse é precisamente o salto quântico que a startup Neural Concept, baseada em IA, e o seu cofundador e CEO, Pierre Baqué, deram em apenas seis anos.
Em 2018, o software incipiente da empresa ajudou a desenvolver a bicicleta mais aerodinâmica do mundo. Hoje, quatro em cada dez equipes de Fórmula 1 utilizam uma evolução dessa mesma tecnologia.
Ao longo do caminho a empresa de Baqué conseguiu contratos com fornecedores aeroespaciais como Airbus e Safran ganhando um aumento de $ 9,1 milhões na Série A em 2022. Agora com 50 funcionários, a Neural Concept, com sede na Suíça, está trabalhando para uma rodada da Série B, enquanto seu software ajuda equipes históricas de F1 como a Williams Racing a encontrar o caminho de volta ao topo da principal forma de automobilismo do mundo.
No entanto, enquanto os carros de Fórmula 1 contam com motores V6 híbridos de 1.000 cavalos, a primeira aplicação prática da tecnologia por Baqué foi movida a energia humana.
Potência do pedal
Em 2018, Baqué estava estudando no Laboratório de Visão Computacional da École Polytechnique Fédérale de Lausanne, trabalhando na aplicação de técnicas de aprendizado de máquina a problemas tridimensionais.
“Fui colocado em contato com um cara que liderava essa equipe, projetando a sexta ou sétima geração de bicicletas, e seu objetivo era quebrar um recorde mundial de velocidade em bicicletas”, disse Baqué. Esse cara era Guillaume DeFrance, e a equipe era a IUT Annecy da Université Savoie Mont Blanc. A equipe de ciclismo já havia passado por meia dúzia de iterações de projetos de bicicletas.
“Dois dias depois, voltei para ele com uma forma que quase parecia a do atual recordista mundial”, disse Baqué. Impressionada, a equipe pediu mais iterações. O resultado foi, segundo Baqué, “a bicicleta mais aerodinâmica do mundo no momento”.
Essa é uma afirmação forte, mas é apoiada por vários recordes mundiais conquistados em 2019. Não estamos falando de tubos inferiores em forma de aerofólio ou aros com covinhas para reduzir o arrasto. Esta bicicleta está totalmente envolta, com o ciclista suando em um casulo composto, completamente protegido do vento.
A tecnologia principal é um produto chamado Neural Concept Shape, ou NCS. É um sistema baseado em aprendizado de máquina que faz sugestões e recomendações aerodinâmicas. Ele se enquadra no amplo campo da dinâmica de fluidos computacional (CFD), onde engenheiros altamente treinados usam conjuntos de software avançados para executar simulações aerodinâmicas tridimensionais.
CFD é muito mais rápido do que esculpir modelos físicos e jogá-los em túneis de vento. Ainda assim, também exige um sistema extremamente intensivo e depende em grande parte da tomada de boas decisões por seres humanos.
Basicamente, o NCS ajuda os engenheiros a evitar possíveis armadilhas aerodinâmicas, ao mesmo tempo que os empurra em direções que talvez não tivessem considerado. No “modo copiloto”, um engenheiro pode carregar uma forma 3D existente, fornecendo um ponto de partida, por exemplo.
A NCS irá então investigar sua rede neural para sugerir melhorias ou modificações, possíveis caminhos em um jogo 3D de escolha sua própria aventura. O engenheiro humano então escolhe as sugestões mais promissoras e as executa em mais testes e refinamentos, iterando seu caminho para a glória aerodinâmica.
Não apenas “enganando o vento”
O NCS é útil não apenas para corridas, mas também nas indústrias automotiva e aeroespacial. “O caminho para a ampla adoção nesse tipo de empresa é lento”, disse Baqué sobre trabalhar na indústria aeroespacial um tanto conservadora. “Foi assim que começamos a trabalhar mais com a indústria automotiva, onde as necessidades são um pouco mais urgentes e mudarão rapidamente.”
A Neural Concept garantiu contratos com vários fornecedores globais, incluindo Bosch e Mahle. A aerodinâmica é cada vez mais importante no mundo automóvel, com os fabricantes à procura de automóveis cada vez mais aerodinâmicos que proporcionem a maior autonomia possível a partir de uma bateria de determinado tamanho.
Mas nem tudo se trata de enganar o vento. O NCS também é usado no desenvolvimento de coisas como placas de resfriamento de bateria que, se forem mais eficientes, podem manter a bateria em sua temperatura ideal sem consumir muita energia no processo. “Há ganhos enormes que podem ser obtidos”, disse Baqué, referindo-se a ainda mais alcance.
Embora o campo de provas definitivo para estas tecnologias seja sempre a estrada, o laboratório definitivo é a Fórmula 1. Fenômeno global do automobilismo desde 1950, a F1 está atualmente passando por uma onda de popularidade sem precedentes.
O poder da Netflix
A série Netflix “Formula 1: Drive to Survive” trouxe a emoção da F1 para um público totalmente novo. Embora essa série se concentre na política e no drama entre equipes, o sucesso na pista tem muito mais a ver com aerodinâmica. É aí que entra o Conceito Neural.
Baqué começou a assistir Fórmula 1 antes mesmo que a Netflix brilhasse nos olhos de Reed Hastings. “Sempre assisti, desde a época de David Coulthard e Michael Schumacher.”
Hoje, peças desenvolvidas com a ajuda do software da sua empresa estão em execução neste auge do automobilismo global. “É uma grande sensação de realização”, disse Baqué. “Quando comecei a empresa, via isso como um marco. Não apenas a Fórmula 1, mas apenas para ter na estrada peças que foram projetadas com o software. E, sim, toda vez que isso acontece, é uma sensação muito, muito boa.”
A Fórmula 1 também é um esporte extremamente secreto. Das quatro equipes com as quais a Neural Concept trabalha, apenas uma se dispôs a ser identificada como cliente, e mesmo assim foi bastante discreta sobre todo o processo.
A Williams Racing é uma das equipes mais célebres da Fórmula 1. Fundada em 1977 pela lenda do automobilismo Frank Williams, sua equipe foi tão dominante na década de 1990 que venceu cinco campeonatos mundiais de construtores, incluindo três consecutivos de 1992 a 1994.
Mas, como na maioria dos esportes, o sucesso é cíclico para as equipes de Fórmula 1 e, neste momento, a Williams está em uma fase de reconstrução. A equipe terminou em último lugar na temporada de 2022, subindo apenas para o sétimo lugar no ano passado.
O NCS é uma das ferramentas que ajuda a Williams a recuperar sua vantagem competitiva. “Usamos essa tecnologia de várias maneiras, algumas das quais melhoram nossa simulação, e outros métodos nos quais estamos trabalhando ajudarão a fornecer melhores resultados pela primeira vez em CFD”, disse o chefe de tecnologia aerodinâmica da Williams, Hari Roberts.
Mais uma vez, as simulações de CFD são demoradas e caras, uma situação agravada pelos regulamentos da Fórmula 1 que limitam a capacidade de teste de uma equipe. O tempo físico no túnel de vento é fortemente restrito, e cada equipe também tem um orçamento limitado para o tempo de computação que pode usar para desenvolver seus carros.
Qualquer ferramenta que possa ajudar uma equipe a moldar rapidamente seus projetos aerodinâmicos é uma vantagem potencial, e o NCS é realmente muito rápido. Baqué estimou que uma simulação CFD completa, que normalmente leva uma hora, levaria apenas 20 segundos por meio do NCS.
E, como o NCS não executa cálculos reais baseados na física, mas faz suposições baseadas em IA com base em sua rede de aprendizado aerodinâmico, está amplamente isento das restrições draconianas da F1. “Qualquer coisa que possamos fazer que nos permita extrair mais conhecimento e, portanto, mais desempenho de cada CFD e execução em túnel de vento nos dá uma vantagem competitiva”, disse Roberts.
Mas as equipes ainda têm que pagar por isso. Baqué disse que os custos do NCS variam consoante a dimensão da equipa e o tipo de acesso, mas normalmente rondam os 100 mil euros a 1 milhão de euros por ano. Considerando que as equipes de F1 também operam sob um limite de custo anual de US$ 135 milhões, esse é um compromisso substancial.
Roberts, da Williams, não estava disposto a apontar quaisquer peças específicas ou melhorias no tempo de volta graças ao software NCS, mas disse que isso afetou o desempenho do carro: “Esta tecnologia é usada como parte de nosso conjunto de ferramentas para desenvolver o carro aerodinamicamente. Portanto, não podemos atribuir o tempo de volta diretamente a isso, mas sabemos que ajuda a nossa correlação e a velocidade com que podemos investigar novas condições aerodinâmicas.”
Além da aerodinâmica
A marcha incessante da IA não vai parar por aí. Fala-se de agentes artificiais no pit wall que comandam a estratégia de corrida e até mesmo as configurações do carro.
“É um momento fascinante, pois o crescimento da indústria de IA/ML é exponencial”, disse Roberts. “No entanto, é também um desafio real que qualquer pessoa envolvida com tecnologia enfrenta hoje. Quais novas ferramentas dedicamos tempo para explorar, desenvolver e adotar?”
Esse não é o tipo de intriga que irá cativar o espectador médio de “Drive to Survive”, mas para muitos fãs de F1, corrida atrás de corrida é a fonte definitiva de drama.
Quanto ao Neural Concept, a empresa continua a aprofundar-se no lado não automobilístico da indústria automotiva, trabalhando para desenvolver motores elétricos mais eficientes, otimizando o aquecimento e resfriamento da cabine e até mesmo participando de testes de colisão.
Baqué disse que o software da empresa pode ajudar os engenheiros a otimizar a resistência a colisões de um carro e, ao mesmo tempo, eliminar peso desnecessário. Mas, por enquanto, a empresa só pode fazer simulações de colisão em componentes individuais, e não em carros inteiros. “Essa é uma das poucas aplicações em que atingimos os limites de desempenho”, disse ele.
Talvez outra aplicação para o As crescentes plataformas de supercomputação de IA da UE?