Neural Concept の空力 AI がどのようにフォーミュラ 1 を形成しているか

長いですね しかし、それはまさに、AI ベースのスタートアップ Neural Concept とその共同創設者兼 CEO のピエール・バケ氏がわずか 6 年間で達成した飛躍的な飛躍でした。

2018 年、同社の生まれたばかりのソフトウェアは、世界で最も空気力学的な自転車の開発に貢献しました。 現在、F1 チームの 10 チームのうち 4 チームが、同じテクノロジーの進化版を使用しています。

その過程で、バケ氏の会社はエアバスやサフランなどの航空宇宙サプライヤーとの契約を獲得しました。 2022年にシリーズAで910万ドルの調達を獲得。 現在従業員50名を擁するスイスに本拠を置くNeural ConceptはシリーズBラウンドに向けて取り組んでおり、そのソフトウェアはウィリアムズ・レーシングのような歴史あるF1チームが世界最高峰のモータースポーツ形式の頂点に戻る道を見つけるのに役立っている。

しかし、F1 カーが 1,000 馬力のハイブリッド V6 エンジンに依存している場合、バケ氏によるこの技術の最初の実用化は人力によるものでした。

ペダルパワー

2018 年、バケ氏はローザンヌ高等専門学校のコンピューター ビジョン研究室で学び、機械学習技術を 3 次元の問題に適用することに取り組んでいました。

「このチームを率い、第 6 世代か第 7 世代の自転車を設計していた人物と連絡を取りました。彼らの目標は自転車速度の世界記録を破ることでした」とバケ氏は語った。 その男はGuillaume DeFranceで、チームはサヴォワ・モンブラン大学のIUT Annecyでした。 サイクリング チームはすでに自転車の設計を 6 回繰り返していました。

「2日後、私は現在の世界記録保持者とほぼ同じような体型になって彼のところに戻ってきました」とバケは語った。 感銘を受けたチームは、さらなる反復を求めました。 その結果、バケ氏によれば、「現時点で世界で最も空力性能の高いバイク」が誕生したという。

これは強力な主張ですが、2019 年に達成された複数の世界記録によって裏付けられています。私たちは空気抵抗を減らすための翼型のダウンチューブやディンプル付きリムについて話しているのではありません。 このバイクは完全に覆われており、サイクリストは風から完全に守られた複合材の繭の中で汗を流します。

コアテクノロジーは、Neural Concept Shape (NCS) と呼ばれる製品です。 これは、空気力学的提案と推奨を行う機械学習ベースのシステムです。 これは数値流体力学 (CFD) の広範な分野に適合し、高度な訓練を受けたエンジニアが高度なソフトウェア スイートを使用して 3 次元の空気力学シミュレーションを実行します。

CFD は、物理モデルを彫刻して風洞に投入するよりもはるかに高速です。 それでもなお、システムに多大な負荷がかかり、適切な決定を下す人間に大きく依存しています。

NCS の核心は、エンジニアが空力上の落とし穴の可能性を回避しながら、エンジニアが想定していなかった方向に進むのに役立ちます。 「副操縦士モード」では、エンジニアは既存の 3D 形状をアップロードして、たとえば開始点を提供できます。

その後、NCS はニューラル ネットワークを詳しく調べて、自分で冒険を選ぶ 3D ゲームの改善や修正、可能なパスを提案します。 次に、人間のエンジニアが最も有望な提案を選択し、さらなるテストと改良を経て、空力学的栄光への道を繰り返します。

「風を欺く」だけではない

NCS はレースだけでなく、自動車産業や航空宇宙産業でも役立ちます。 「この種の企業で広く採用されるまでの道のりは遅いです」とバケ氏は、やや保守的な航空宇宙業界で働くことについて語った。 「このようにして、私たちは自動車業界とより協力し始めました。自動車業界ではニーズがさらに燃えており、すぐに変化するでしょう。」

Neural Concept は、Bosch や Mahle を含む複数の世界的なサプライヤーと契約を締結しました。 自動車の世界では空気力学がますます重要になっており、メーカーは、所定のサイズのバッテリーパックで可能な限り最大の航続距離を実現する、これまで以上に空気力学に優れた自動車を模索しています。

しかし、風をごまかすことがすべてではありません。 NCS は、バッテリー冷却プレートなどの開発にも使用されており、効率を高めれば、プロセスで多くのエネルギーを消費することなくバッテリーを最適な温度に保つことができます。 「大きな利益を得ることができる」とバケ氏は語った。これはさらに範囲が広がることを意味する。

これらのテクノロジーの究極の実験場は常に道路ですが、究極の実験室は F1 です。1950 年以来世界的なモータースポーツ現象である F1 は現在、前例のない人気の波を経験しています。

Netflixの力

Netflix シリーズ「Formula 1: Drive to Survive」は、F1 の興奮をまったく新しい視聴者にもたらしました。 このシリーズはチーム間の政治やドラマに焦点を当てていますが、トラックでの成功は空気力学とはるかに関係があります。 そこでニューラルコンセプトが登場します。

バケ氏は、Netflix がリード・ヘイスティングスの目にすら映る前に F1 を見始めました。 「デビッド・クルサードやミハエル・シューマッハの時代から、私はいつも見ていました。」

現在、彼の会社のソフトウェアの支援を受けて開発された部品は、この世界的なモータースポーツの頂点で稼働しています。 「とても素晴らしい達成感です」とバケ氏は語った。 「私が会社を始めたとき、これをランドマークだと考えていました。 F1 だけでなく、ソフトウェアを使用して設計されたパーツを路上で使用できるようにするためです。 そして、そう、これが起こるたびに、それは素晴らしい、素晴らしい気分になります。」

F1は極めて秘密主義のスポーツでもある。 Neural Concept が協力している 4 つのチームのうち、クライアントとして特定されることを望んでいたのは 1 つだけであり、そのチームさえもプロセス全体についてかなり口を閉ざしていました。

ウィリアムズ レーシングは、F1 で最も歴史あるチームの 1 つです。1977 年にレーシング界のレジェンドであるフランク ウィリアムズによって設立され、彼のチームは 1990 年代に非常に支配的で、1992 年から 1994 年の 3 連覇を含む 5 つのコンストラクターズ世界選手権で優勝しました。

しかし、ほとんどのスポーツと同様に、F1 チームの成功は周期的であり、現在ウィリアムズはまさに再建段階にあります。 チームは2022年シーズンを最下位で終え、昨年は7位にとどまった。

NCS は、ウィリアムズが競争力を取り戻すのに役立つツールの 1 つです。 「私たちはこのテクノロジーをさまざまな方法で使用しています。その中にはシミュレーションを改善するものもあれば、私たちが取り組んでいる他の方法は、CFDで初めてより良い結果をもたらすのに役立ちます」とウィリアムズの空力テクノロジー責任者のハリ・ロバーツ氏は述べています。

繰り返しますが、CFD シミュレーションは時間とコストがかかり、チームのテスト能力を制限する F1 の規制によって状況はさらに悪化します。 風洞実験に費やす物理的な時間は大幅に制限されており、各チームが車の開発に使用できるコンピューティング時間の予算も限られています。

チームが空力設計を迅速に形にするのに役立つツールはどれも潜在的な利点であり、NCS は実際に非常に迅速です。 Baqué 氏は、通常 1 時間かかる完全な CFD シミュレーションは、NCS を使用するとわずか 20 秒で完了すると見積もっていました。

また、NCS は実際の物理学に基づく計算を実行しているのではなく、空力学習のネットワークに基づいて AI 主導の推測を行っているため、F1 の厳しい制限からほとんど免除されています。 「CFD や風洞実験のたびにより多くの知識を引き出すことができ、より多くのパフォーマンスを得ることができれば、競争上の優位性が得られます」とロバーツ氏は述べています。

しかし、チームは依然としてその費用を支払わなければなりません。 バケ氏は、NCSの費用はチームの規模やアクセスの種類によって異なるが、通常は年間10万ユーロから100万ユーロの範囲であると述べた。 F1 チームも年間 1 億 3,500 万ドルのコスト上限の下で運営されていることを考えると、これはかなりのコミットメントです。

ウィリアムズのロバーツは、NCSソフトウェアのおかげで特定の部品やラップタイムの向上を指摘するつもりはなかったが、それが車のパフォーマンスに影響を与えていると述べた。「この技術は、車を空力的に開発するためのツールセットの一部として使用されています。 したがって、ラップタイムを直接その要因とすることはできませんが、それが相関関係と、新しい空力条件を調査する速度に役立つことはわかっています。」

空気力学を超えて

AI の絶え間ない進歩はそこで止まりません。 ピットウォールにいる人工エージェントがレース戦略や車のセットアップを決定しているという話もあります。

「AI/ML 業界の成長は飛躍的であり、今は魅力的な時期です」と Roberts 氏は言います。 「しかし、これは今日テクノロジーに携わるすべての人が直面する本当の課題でもあります。 どの新しいツールを調査、開発、導入に時間を費やしますか?」

それは平均的な「Drive to Survive」視聴者を魅了するような陰謀ではないが、多くのF1ファンにとってレースの裏側はドラマの究極の源泉だ。

Neural Conceptに関しては、同社は自動車産業の非モータースポーツ面にさらに深く進出し続けており、より効率的な電気モーターの開発、車室内の冷暖房の最適化、さらには衝突試験にも取り組んでいる。

バケ氏は、同社のソフトウェアはエンジニアが不必要な重量を取り除きながら自動車の衝突安全性を最適化するのに役立つと述べた。 しかし、現時点では同社が衝突シミュレーションを実行できるのは、自動車全体ではなく、個々のコンポーネントについてのみである。 「これは、パフォーマンスの限界に達している数少ないアプリケーションの 1 つです」と彼は言いました。

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