Kunstig intelligens hjælper med at designe en ultra-aerodynamisk cykel

Takket være software udviklet af Neural Concept, en EPFL-spin-off, cykelingeniører kan hurtigt beregne den mest aerodynamiske form for en cykel. Softwaren – som præsenteres i Stockholm i dag på den internationale konference om maskinlæring – anvender kunstig intelligens til et sæt brugerdefinerede specifikationer. Ingeniører har allerede brugt programmet til at designe en cykel, som de håber vil slå verdens hastighedsrekord til efteråret i Nevada.

Den nuværende rekord for en cykel, der kører over flad vej, er 133,78 km/t. sat i 2012 af et hollandsk hold ved World Human Powered Speed ​​Challenge, som finder sted hvert år i Nevada-ørkenen. Men her i september et hold fra IUT Annecy sigter mod at slå den rekord. Holdet brugte kunstig intelligens-baseret software udviklet af Neural Concept, en EPFL opstart, at øge ydeevnen af ​​sin cykel. På få minutter, Neural Concepts teknologi kan beregne den optimale form på en cykel for at gøre den så aerodynamisk som muligt. Den kan også bruges til aerodynamiske beregninger i en række andre applikationer. Virksomheden præsenterer sin software i Stockholm i dag på den internationale konference om maskinlæring.

Udefra, IUT Annecy-teamets liggende cykel ligner mere en lille racerbil end en menneskedrevet cykel. Den blev skræddersyet til at passe tæt til cyklistens krop. Under udfordringen, han bliver nødt til at ride ned ad en 200 meter lang strækning, flad vej så hurtigt som muligt, efter et opløb på 8 km. Designmålet er tydeligvis ikke cyklistkomfort, men får mest muligt ud af hver tomme af køretøjet.

Kommer med hurtigere, mere detaljerede og mere effektive designs

Eksisterende aerodynamiske designmetoder kræver en enorm mængde computerkraft. Traditionelt tænker cykelingeniører forskellige former og tester dem derefter ved hjælp af computersimulering. Men her, for første gang, ingeniører brugte optimeringssoftware – snarere end deres egen intuition – til at definere liggende cykelbeklædning. IUT Annecy-teamet brugte Neural Concepts software, specificering af cyklens maksimale længde og bredde og den nødvendige plads til drivaggregatet og hjulene. Programmet sorterede derefter gennem alle slags former, hurtigt at sammenligne dem for at finde den bedste. For eksempel, programmet hjalp ingeniørerne med at bestemme den bedste placering for køretøjets maksimale bredde.

For at udvikle teknologien bag softwaren, forskere ved EPFL's Computer Vision Laboratory trænede et konvolutionelt neuralt netværk til at beregne de aerodynamiske egenskaber af forskellige former repræsenteret af generiske polygonmasker, som er samlinger af punkter, der bruges til at generere 3D-former. Denne type kunstig intelligens fungerer ved at løbe gennem flere lag, at kategorisere information fra den enkleste til den mest komplekse. I de indledende lag, programmet identificerer en forms konturer; derefter tildeler den konturerne til et objekt og bestemmer hvilken kategori objektet tilhører baseret på det forventede resultat.

Ingeniører kan bruge softwaren til at udføre detaljerede analyser af forskellige designs hurtigere og med bedre nøjagtighed. "Vores program resulterer i designs, der nogle gange er 5-20 % mere aerodynamiske end konventionelle metoder. Men endnu vigtigere, det kan bruges i visse situationer, som konventionelle metoder ikke kan, siger Pierre Baqué, CEO for Neural Concept. En anden fordel er, at softwaren kan sammenligne design uden menneskelig skævhed. "De former, der bruges til at træne programmet, kan være meget forskellige fra standardformerne for et givent objekt. Det giver det en stor fleksibilitet, " tilføjer Baqué.

World Human Powered Speed ​​Challenge er en konkurrence, der involverer cykler designet af hold af universitetsstuderende. I år finder det sted den 10.-15. september, og mange andre hold vil også kæmpe for rekorden. Udfordringen vil være en test i den virkelige verden for både IUT Annecy-teamet og Neural Concepts maskinlæringsteknologi. Softwaren har også utallige andre potentielle applikationer, til at designe droner, vindmøller og fly. Andre branchefolk ser tydeligt dets potentiale – Baqué er blevet inviteret til at tale ved verdens største maskinlæringskonference i dag i Stockholm. IUT Annecy og Neural Concept er allerede begyndt at arbejde på cyklen til næste års løb. Det vil udelukkende og udelukkende blive designet af softwaren, uden nogen menneskelig indblanding.