É uma longa caminho desde as bicicletas de pedal até a Fórmula 1. Mas esse é exatamente o salto quântico que a startup Neural Concept, baseada em IA, e 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 usam uma evolução dessa mesma tecnologia.
Ao longo do caminho, a empresa de Baqué conseguiu contratos com fornecedores aeroespaciais como a Airbus e a Safran, obtendo um aumento de US$ 9,1 milhões na Série A em 2022. Agora com 50 funcionários, a Neural Concept, sediada na Suíça, está trabalhando para obter uma rodada da Série B, enquanto seu software ajuda equipes históricas da F1, como a Williams Racing, a voltar 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 de potência, a primeira aplicação prática da tecnologia de Baqué foi feita por humanos.
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 estava liderando uma equipe, projetando a sexta ou sétima geração de bicicletas, e seu objetivo era quebrar um recorde mundial de velocidade de bicicleta”, 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 designs de bicicletas.
“Dois dias depois, voltei a ele com um formato que era quase igual ao 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 respaldada por vários recordes mundiais obtidos em 2019. Não estamos falando de tubos inferiores em forma de aerofólio ou aros com covinhas para reduzir o arrasto. Essa bicicleta é totalmente blindada, com o ciclista suando em um casulo composto, completamente protegido do vento.
A tecnologia principal é um produto chamado Neural Concept Shape, ou NCS. Trata-se de 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), em que engenheiros altamente treinados usam conjuntos de software avançados para executar simulações aerodinâmicas tridimensionais.
A CFD é muito mais rápida do que esculpir modelos físicos e jogá-los em túneis de vento. Ainda assim, é também um sistema extremamente intensivo e depende em grande parte de seres humanos que tomam boas decisões.
Em sua essência, o NCS ajuda os engenheiros a evitar possíveis armadilhas aerodinâmicas, ao mesmo tempo em que os leva a direções que talvez não tivessem considerado. No “modo copiloto”, um engenheiro pode carregar uma forma 3D existente, fornecendo um ponto de partida, por exemplo.
Em seguida, o NCS utilizará 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 submete a mais testes e refinamentos, iterando seu caminho até a glória aerodinâmica.
Não apenas “enganando o vento”
O NCS é útil não apenas para corridas, mas também para os setores automotivo e aeroespacial. “O caminho para a adoção ampla nesses tipos de empresas é lento”, disse Baqué sobre o trabalho no setor aeroespacial, que é um tanto conservador. “Foi assim que começamos a trabalhar mais com o setor automotivo, onde as necessidades são um pouco mais ardentes e elas mudam rapidamente.”
A Neural Concept fechou contratos com vários fornecedores globais, incluindo a Bosch e a Mahle. A aerodinâmica é cada vez mais importante no mundo automotivo, com os fabricantes buscando carros cada vez mais aerodinâmicos que ofereçam o maior alcance possível a partir de uma bateria de determinado tamanho.
Mas não se trata apenas de enganar o vento. O NCS também é usado no desenvolvimento de coisas como placas de resfriamento de baterias 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, o que significa ainda mais alcance.
Embora o campo de provas definitivo para essas tecnologias seja sempre a estrada, o laboratório definitivo é a Fórmula 1. Fenômeno mundial do automobilismo desde 1950, a F1 vive atualmente uma onda de popularidade sem precedentes.
O poder da Netflix
A série da Netflix “Formula 1: Drive to Survive” levou o entusiasmo da F1 a um público totalmente novo. Embora essa série se concentre na política e no drama entre as equipes, o sucesso na pista tem muito mais a ver com a aerodinâmica. É aí que entra a Neural Concepts.
Baqué começou a assistir à Fórmula 1 antes mesmo de a Netflix ser vista por Reed Hastings. “Eu sempre assisti, desde a época de David Coulthard e Michael Schumacher.”
Hoje, peças desenvolvidas com a ajuda do software de sua empresa estão rodando no auge do automobilismo mundial. “É um grande senso de realização”, disse Baqué. “Quando criei a empresa, eu via isso como um marco. Não apenas a Fórmula 1, mas também o fato de ter peças projetadas com o software na estrada. E, sim, toda vez que isso acontece, é uma sensação muito boa.”
A Fórmula 1 também é um esporte extremamente secreto. Das quatro equipes com as quais a Neural Concept trabalha, apenas uma estava disposta a ser identificada como cliente e, mesmo assim, foi bastante discreta em relação a todo o processo.
A Williams Racing é uma das equipes mais históricas da Fórmula 1. Fundada em 1977 pela lenda do automobilismo Frank Williams, sua equipe foi tão dominante na década de 1990 que ganhou 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, no 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 ajudam a Williams a recuperar sua vantagem competitiva. “Usamos essa tecnologia de várias maneiras, algumas das quais aprimoram nossa simulação, e outros métodos nos quais estamos trabalhando ajudarão a fornecer melhores resultados na 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 muito restrito, e cada equipe também tem um orçamento limitado para o tempo de computação que pode ser usado para desenvolver seus carros.
Qualquer ferramenta que possa ajudar uma equipe a colocar seus projetos aerodinâmicos em forma rapidamente é uma vantagem em potencial, e o NCS é realmente muito rápido. Baqué estimou que uma simulação completa de CFD, que normalmente leva uma hora, levaria apenas 20 segundos com o NCS.
E, como o NCS não está executando cálculos reais baseados em física, mas fazendo suposições orientadas por IA com base em sua rede de aprendizados aerodinâmicos, ele está amplamente isento das restrições draconianas da F1. “Tudo o que pudermos fazer para extrair mais conhecimento e, portanto, mais desempenho de cada CFD e execução de 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 de acordo com o tamanho da equipe e o tipo de acesso, mas, em geral, estão na faixa de € 100.000 a € 1 milhão por ano. Considerando que as equipes de F1 também operam com um limite de custo anual de US$ 135 milhões, esse é um compromisso substancial.
Roberts, da Williams, não quis apontar nenhuma peça específica ou melhoria no tempo de volta graças ao software NCS, mas disse que ele afetou o desempenho do carro: “Essa 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 ela, mas sabemos que ela 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 em agentes artificiais na parede do box, dando ordens para a estratégia de corrida e até mesmo para a configuração dos carros.
“É um momento fascinante, pois o crescimento do setor de IA/ML é exponencial”, disse Roberts. “No entanto, também é um desafio real que qualquer pessoa envolvida em tecnologia enfrenta atualmente. Quais novas ferramentas devemos dedicar tempo para explorar, desenvolver e adotar?”
Esse não é o tipo de intriga que cativará o espectador médio de “Drive to Survive”, mas para muitos fãs da F1, a corrida por trás da corrida é a maior fonte de drama.
Quanto à Neural Concept, a empresa continua a se aprofundar no lado não automobilístico do setor automotivo, trabalhando para desenvolver motores elétricos mais eficientes, otimizando o aquecimento e o 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 capacidade de colisão de um carro e, ao mesmo tempo, eliminar o peso desnecessário. Mas, por enquanto, a empresa só pode fazer simulações de colisões em componentes individuais, não em carros inteiros. “Essa é uma das poucas aplicações em que estamos atingindo os limites de desempenho”, disse ele.
Talvez outro aplicativo para o As crescentes plataformas de supercomputação de IA da UE?
