Grazie al software sviluppato da Neural Concept, uno spin-off dell'EPFL, gli ingegneri di biciclette possono calcolare rapidamente la forma più aerodinamica per una bicicletta. Il software, presentato oggi a Stoccolma in occasione dell'International Conference on Machine Learning, applica l'intelligenza artificiale a una serie di specifiche definite dall'utente. Gli ingegneri hanno già utilizzato il programma per progettare una bicicletta che sperano possa battere il record mondiale di velocità questo autunno in Nevada.
Il record attuale per una bicicletta che percorre una strada pianeggiante è di 133,78 km/h, impostato nel 2012 da un team olandese al World Human Powered Speed Challenge, che si svolge ogni anno nel deserto del Nevada. Ma questo settembre, una squadra di IUT Annecy mira a battere quel record. Il team ha utilizzato un software basato sull'intelligenza artificiale sviluppato da Neural Concept, una startup dell'EPFL, per aumentare le prestazioni della sua moto. In pochi minuti, La tecnologia di Neural Concept è in grado di calcolare la forma ottimale di una bicicletta per renderla il più aerodinamica possibile. Può essere utilizzato anche per calcoli aerodinamici in numerose altre applicazioni. L'azienda presenta oggi il suo software a Stoccolma alla Conferenza internazionale sull'apprendimento automatico.
Da fuori, la bicicletta reclinata del team IUT Annecy sembra più una piccola macchina da corsa che una bicicletta a propulsione umana. È stato realizzato su misura per adattarsi perfettamente al corpo del ciclista. Durante la Sfida, dovrà percorrere un rettilineo di 200 metri, strada pianeggiante il più velocemente possibile, dopo una rincorsa di 8 km. L'obiettivo del design chiaramente non è il comfort del ciclista, ma sfruttando al massimo ogni centimetro del veicolo.
Venendo con più veloce, design più dettagliati ed efficaci
I metodi di progettazione aerodinamica esistenti richiedono un'enorme quantità di potenza di calcolo. Tradizionalmente gli ingegneri della bicicletta escogitano forme diverse e poi le testano utilizzando la simulazione al computer. Ma qui, per la prima volta, gli ingegneri hanno utilizzato il software di ottimizzazione, piuttosto che la propria intuizione, per definire la carenatura della bicicletta reclinata. Il team di IUT Annecy ha utilizzato il software di Neural Concept, specificando la lunghezza e la larghezza massime della bici e lo spazio necessario per la trasmissione e le ruote. Il programma ha quindi ordinato attraverso tutti i tipi di forme, confrontandoli rapidamente per trovare il migliore. Ad esempio, il programma ha aiutato gli ingegneri a determinare la posizione migliore per la larghezza massima del veicolo.
Per sviluppare la tecnologia alla base del software, i ricercatori del Computer Vision Laboratory dell'EPFL hanno addestrato una rete neurale convoluzionale per calcolare le proprietà aerodinamiche di varie forme rappresentate da mesh poligonali generiche, che sono raccolte di punti utilizzati per generare forme 3D. Questo tipo di intelligenza artificiale funziona attraversando diversi livelli, categorizzare le informazioni dalle più semplici alle più complesse. Negli strati iniziali, il programma identifica i contorni di una forma; quindi assegna i contorni a un oggetto e determina a quale categoria appartiene l'oggetto in base al risultato atteso.
Gli ingegneri possono utilizzare il software per eseguire analisi dettagliate di diversi progetti più rapidamente e con maggiore precisione. "Il nostro programma si traduce in progetti che a volte sono il 5-20% più aerodinamici rispetto ai metodi convenzionali. Ma, cosa ancora più importante, può essere utilizzato in determinate situazioni che i metodi convenzionali non possono, "dice Pierre Baqué, CEO di Neural Concept. Un altro vantaggio è che il software può confrontare i progetti senza pregiudizi umani. "Le forme utilizzate nell'addestramento del programma possono essere molto diverse dalle forme standard per un determinato oggetto. Ciò gli conferisce una grande flessibilità, "aggiunge Baqué.
La World Human Powered Speed Challenge è una competizione che coinvolge biciclette progettate da squadre di studenti universitari. Quest'anno si svolgerà dal 10 al 15 settembre, e anche molte altre squadre cercheranno di conquistare il record. La sfida sarà un test nel mondo reale sia per il team IUT Annecy che per la tecnologia di apprendimento automatico di Neural Concept. Il software ha anche una miriade di altre potenziali applicazioni, come per la progettazione di droni, turbine eoliche e aerei. Altri professionisti del settore vedono chiaramente il suo potenziale:Baqué è stato invitato a parlare alla più grande conferenza di machine learning al mondo oggi a Stoccolma. IUT Annecy e Neural Concept hanno già iniziato a lavorare sulla moto per la gara del prossimo anno. Sarà progettato esclusivamente ed interamente dal software, senza alcun intervento umano.
