C’est un long du vélo à pédales à la Formule 1. Mais c’est précisément le saut quantique que la startup Neural Concept, basée sur l’IA, et son cofondateur et PDG, Pierre Baqué, ont réalisé en seulement six ans.
En 2018, le logiciel naissant de l’entreprise a permis de mettre au point le vélo le plus aérodynamique du monde. Aujourd’hui, quatre équipes de Formule 1 sur dix utilisent une évolution de cette même technologie.
En cours de route, l’entreprise de M. Baqué a décroché des contrats avec des fournisseurs de l’aérospatiale tels qu’Airbus et Safran, ce qui lui a valu une levée de fonds de 9,1 millions de dollars dans le cadre de la série A en 2022. Aujourd’hui, Neural Concept, basée en Suisse, compte 50 employés et travaille à une levée de fonds de série B. Son logiciel aide les équipes historiques de F1, comme Williams Racing, à retrouver leur place au sommet de la première forme de sport automobile au monde.
Cependant, alors que les voitures de Formule 1 sont équipées de moteurs hybrides V6 de 1 000 chevaux, la première application pratique de la technologie de M. Baqué a été la propulsion humaine.
La puissance de la pédale
En 2018, Baqué étudiait au Laboratoire de vision par ordinateur de l’École polytechnique fédérale de Lausanne, où il travaillait sur l’application de techniques d’apprentissage automatique à des problèmes tridimensionnels.
« J’ai été mis en contact avec un homme qui dirigeait une équipe chargée de concevoir la sixième ou la septième génération de vélos, et dont l’objectif était de battre le record du monde de vitesse à vélo », a déclaré M. Baqué. Ce type s’appelait Guillaume DeFrance, et l’équipe était l’IUT d’Annecy de l’Université Savoie Mont Blanc. L’équipe cycliste avait déjà réalisé une demi-douzaine d’itérations de vélos.
« Deux jours plus tard, je suis revenu vers lui avec une forme qui ressemblait presque à celle de l’actuel détenteur du record du monde », a déclaré M. Baqué. Impressionnée, l’équipe a demandé d’autres itérations. Le résultat a été, selon Baqué, « le vélo le plus aérodynamique du monde à l’heure actuelle ».
C’est une affirmation forte, mais elle est étayée par de multiples records du monde obtenus en 2019. Nous ne parlons pas de tubes diagonaux en forme d’aile d’avion ou de jantes à fossettes pour réduire la traînée. Ce vélo est entièrement enveloppé, le cycliste transpirant dans un cocon en composite, complètement à l’abri du vent.
La technologie de base est un produit appelé Neural Concept Shape, ou NCS. Il s’agit d’un système basé sur l’apprentissage automatique qui fait des suggestions et des recommandations aérodynamiques. Il s’inscrit dans le vaste domaine de la dynamique des fluides numérique (CFD), où des ingénieurs hautement qualifiés utilisent des suites logicielles avancées pour effectuer des simulations aérodynamiques en trois dimensions.
La CFD est beaucoup plus rapide que de sculpter des modèles physiques et de les lancer dans des souffleries. Cependant, elle est également très gourmande en systèmes et dépend largement des bonnes décisions prises par les êtres humains.
À la base, le SOC aide les ingénieurs à éviter les pièges aérodynamiques potentiels tout en les poussant dans des directions qu’ils n’auraient peut-être pas envisagées. En mode « copilote », un ingénieur peut télécharger une forme 3D existante, fournissant ainsi un point de départ, par exemple.
Le SOC va alors puiser dans son réseau neuronal pour suggérer des améliorations ou des modifications, des chemins possibles dans un jeu 3D de type « choisissez votre propre aventure ». L’ingénieur humain sélectionne alors les suggestions les plus prometteuses et les soumet à des tests et à des perfectionnements supplémentaires, itérant jusqu’à la gloire aérodynamique.
Il ne s’agit pas seulement de « tromper le vent »
Le SOC n’est pas seulement utile pour la course automobile, mais aussi dans les secteurs de l’automobile et de l’aérospatiale. « Le chemin vers une large adoption dans ce type d’entreprises est lent », a déclaré M. Baqué à propos de son travail dans l’industrie aérospatiale, quelque peu conservatrice. « C’est ainsi que nous avons commencé à travailler davantage avec l’industrie automobile, où les besoins sont un peu plus brûlants et où les changements sont rapides.
Neural Concept a obtenu des contrats avec plusieurs fournisseurs mondiaux, dont Bosch et Mahle. L’aérodynamisme est de plus en plus important dans le monde de l’automobile, les constructeurs recherchant des voitures toujours plus aérodynamiques qui offrent la plus grande autonomie possible à partir d’une batterie de taille donnée.
Mais il ne s’agit pas seulement de tromper le vent. Le NCS est également utilisé pour développer des éléments tels que les plaques de refroidissement des batteries qui, si elles sont plus efficaces, peuvent maintenir la batterie à sa température optimale sans consommer trop d’énergie. « Des gains considérables peuvent être réalisés », a déclaré M. Baqué, ce qui signifie une plus grande autonomie.
Si le terrain d’essai ultime pour ces technologies est toujours la route, le laboratoire ultime est la Formule 1. Phénomène mondial du sport automobile depuis 1950, la F1 connaît actuellement une vague de popularité sans précédent.
Le pouvoir de Netflix
La série Netflix « Formula 1 : Drive to Survive » a permis à un tout nouveau public de découvrir la passion de la F1. Alors que cette série se concentre sur les politiques et les drames entre les équipes, le succès sur la piste a beaucoup plus à voir avec l’aérodynamique. C’est là que Neural Concepts intervient.
M. Baqué a commencé à regarder la Formule 1 avant même que Netflix ne soit un clin d’œil de Reed Hastings. « J’ai toujours regardé, depuis l’époque de David Coulthard et Michael Schumacher.
Aujourd’hui, des pièces développées avec l’aide des logiciels de son entreprise roulent dans ce haut lieu du sport automobile mondial. « C’est un grand, grand sentiment d’accomplissement », a déclaré M. Baqué. « Lorsque j’ai créé l’entreprise, je voyais cela comme une étape importante. Non seulement la Formule 1, mais aussi le fait d’avoir des pièces conçues à l’aide du logiciel sur la route. Et, oui, à chaque fois que cela se produit, c’est un grand, grand sentiment ».
La Formule 1 est également un sport extrêmement secret. Sur les quatre équipes avec lesquelles Neural Concept travaille, une seule a accepté d’être identifiée comme client, et même elle est restée très discrète sur l’ensemble du processus.
Williams Racing est l’une des équipes les plus riches en histoire de la Formule 1. Fondée en 1977 par la légende de la course automobile Frank Williams, son équipe a été si dominante dans les années 1990 qu’elle a remporté cinq championnats du monde des constructeurs, dont trois d’affilée de 1992 à 1994.
Mais comme dans la plupart des sports, le succès est cyclique pour les équipes de Formule 1, et Williams est actuellement en pleine phase de reconstruction. L’équipe a terminé à l’avant-dernière place lors de la saison 2022, ne remontant qu’à la septième place l’année dernière.
Le NCS est l’un des outils qui permettent à Williams de retrouver son avantage concurrentiel. « Nous utilisons cette technologie de différentes manières, dont certaines améliorent notre simulation, et d’autres méthodes sur lesquelles nous travaillons permettront d’obtenir de meilleurs résultats dès la première fois en CFD », a déclaré Hari Roberts, responsable de la technologie aérodynamique chez Williams.
Encore une fois, les simulations CFD prennent beaucoup de temps et sont coûteuses, une situation aggravée par les règlements de la Formule 1 qui limitent la capacité d’une équipe à effectuer des essais. Le temps physique passé dans la soufflerie est fortement limité, tandis que chaque équipe dispose également d’un budget limité pour le temps de calcul qu’elle peut utiliser pour développer ses voitures.
Tout outil qui peut aider une équipe à mettre en forme rapidement ses conceptions aérodynamiques est un avantage potentiel, et le NCS est en effet très rapide. M. Baqué a estimé qu’une simulation CFD complète, qui prend généralement une heure, ne prendrait que 20 secondes avec NCS.
Et comme NCS n’effectue pas de calculs basés sur la physique, mais qu’il fait des suppositions basées sur son réseau d’apprentissage aérodynamique, il est largement exempté des restrictions draconiennes de la F1. « Tout ce que nous pouvons faire pour extraire plus de connaissances et donc plus de performances de chaque CFD et de chaque essai en soufflerie nous donne un avantage concurrentiel », a déclaré M. Roberts.
Mais les équipes doivent encore payer pour cela. Selon M. Baqué, les coûts du SOC varient en fonction de la taille de l’équipe et du type d’accès, mais ils se situent généralement entre 100 000 et 1 million d’euros par an. Si l’on considère que les équipes de F1 sont également soumises à un plafond annuel de 135 millions de dollars, il s’agit là d’un engagement substantiel.
Roberts, de Williams, n’a pas voulu citer de pièces spécifiques ou d’améliorations du temps au tour grâce au logiciel NCS, mais il a déclaré que celui-ci avait affecté les performances de la voiture : « Cette technologie est utilisée dans le cadre de nos outils de développement aérodynamique de la voiture. Nous ne pouvons donc pas lui attribuer directement des temps au tour, mais nous savons qu’elle facilite notre corrélation et la vitesse à laquelle nous pouvons étudier de nouvelles conditions aérodynamiques. »
Au-delà de l’aérodynamique
La marche incessante de l’IA ne s’arrêtera pas là. Il est question d’agents artificiels sur le muret des stands qui décideraient de la stratégie de course et même de la configuration des voitures.
« Nous vivons une période fascinante, car la croissance de l’industrie de l’IA/ML est exponentielle », a déclaré M. Roberts. « Cependant, il s’agit également d’un véritable défi auquel est confrontée toute personne impliquée dans la technologie aujourd’hui. Quels nouveaux outils devons-nous consacrer à l’exploration, au développement et à l’adoption ? »
Ce n’est pas le genre d’intrigue qui captivera le téléspectateur moyen de « Drive to Survive », mais pour de nombreux fans de F1, la course derrière la course est la source ultime de drame.
Quant à Neural Concept, la société continue d’approfondir les aspects non-motorisés de l’industrie automobile, en travaillant au développement de moteurs électriques plus efficaces, en optimisant le chauffage et le refroidissement de l’habitacle, et même en se lançant dans les tests de collision.
M. Baqué a déclaré que le logiciel de l’entreprise peut aider les ingénieurs à optimiser la résistance aux chocs d’une voiture tout en éliminant le poids superflu. Mais pour l’instant, la société ne peut effectuer des simulations de collision que sur des composants individuels, et non sur des voitures entières. « C’est l’une des rares applications pour lesquelles nous avons atteint les limites de la performance », a-t-il déclaré.
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