L'optimiseur d'AeroVelo a conçu Atlas pour remporter le prix du giravion à propulsion humaine, 33 ans après sa création

Le 13 juin 2013, Atlas — une énorme machine à pédales à l'allure ridicule — s'est élevé dans les airs et est entré dans l'histoire en remportant le Sikorsky Human Powered Helicopter Competition, qui avait défié des dizaines de concepteurs pendant 33 ans. L'épreuve : rester en vol stationnaire à trois mètres de hauteur pendant au moins une minute sans dériver hors d'un carré de 10 mètres. « Jusqu'à il y a quelques semaines, les gens qui ont littéralement écrit le livre sur l'hélicoptère disaient que ce problème est trop difficile — que c'est en fait physiquement impossible », a déclaré l'ingénieur en chef des structures Cameron Robertson.

L'avantage d'AeroVelo a été de choisir la bonne contrainte. Les autres équipes raisonnaient ainsi : « Nous sommes sur un campus, alors trouvons le plus grand gymnase pour construire et tester cet appareil » — faisant de la taille du gymnase une contrainte de conception. Cette contrainte était artificielle, ils l'ont donc supprimée et ont testé dans un immense stade de soccer indoor près de Toronto. Libérée du gymnase, la conception reposait sur la taille pure : quatre rotors de 10 mètres de diamètre chacun — « Atlas a la taille de tous les autres hélicoptères à propulsion humaine réunis », a déclaré Robertson. L'équipe « n'avait pas peur de construire une machine de Rube Goldberg » — un appareil conçu pour faire une seule chose : remporter le prix.

Le reste était de la modélisation systématique. Robertson, l'aérodynamicien en chef Todd Reichert et l'équipe ont passé des mois à modéliser numériquement « la structure, l'aérodynamique, la thermodynamique du moteur, la physiologie du pilote, la cinématique, toutes ces différentes considérations de conception », puis ont programmé un optimiseur pour itérer sur des conceptions possibles avec un ensemble de tolérances « suffisamment bonnes » plutôt qu'une fidélité parfaite. « Ensuite, vous lancez, et il conçoit l'hélicoptère », a déclaré Robertson. « Il ne faut que cinq minutes pour l'exécuter sur un ordinateur portable. »

Supprimer les contraintes artificielles — tester dans un stade de soccer, pas dans le plus grand gymnase dont vous disposez — modéliser la physique, et laisser un optimiseur logiciel concevoir l'hélicoptère lui-même

Il a supprimé une contrainte artificielle que tous les autres avaient acceptée : la taille du lieu de test, et non la physique, plafonnait les conceptions rivales.

L'optimiseur a transformé la conception d'une intuition en une recherche — cinq minutes de calcul ont produit ce que 33 ans d'itération d'experts n'avaient pas produit.

La non-spécialisation de l'équipe a aidé : des non-spécialistes autoproclamés ont remis en question des hypothèses que les concepteurs d'hélicoptères tenaient pour acquises.

Gagner exigeait d'adopter une machine peu pratique — quatre rotors géants, inutiles pour autre chose que le prix.

« Impossible » signifie souvent que quelqu'un a glissé une contrainte artificielle dans le cahier des charges : trouver les vraies contraintes, les modéliser, et laisser une recherche systématique — et non l'intuition — concevoir la réponse.

Robertson a présenté la méthode comme transférable à des domaines à évolution plus lente : « Nous n'avons pas 50 ans pour réévaluer nos infrastructures, lutter contre le changement climatique ou traiter d'autres problèmes impossibles. Obtenir 2 % d'amélioration n'est plus acceptable comme bonne réponse. » L'équipe soutenait que quiconque peut devenir un meilleur résolveur de problèmes en adoptant le même état d'esprit — remettre en question le statu quo et supprimer les contraintes artificielles.