AeroVelo 的優化器設計出 Atlas，奪下懸宕 33 年的人力直升機獎

2013 年 6 月 13 日，Atlas——一架巨大、外觀荒謬的腳踏動力裝置——飄入半空中，締造歷史，贏得西科斯基人力直升機競賽（Sikorsky Human Powered Helicopter Competition），這項競賽 33 年來擊敗了眾多設計者。任務是：懸停於三公尺高處至少一分鐘，且不得漂出 10 公尺見方的範圍。「直到幾週前，那些真正寫下直升機專書的人都說這個問題太難——說這在物理上根本不可能，」首席結構工程師 Cameron Robertson 說。

AeroVelo 的優勢在於選對了框架。其他團隊的推理是：「我們在校園裡，那就找最大的體育館來建造和測試這架飛行器」——使體育館的尺寸成為設計限制。那個限制是人為的，所以他們移除了它，改在多倫多附近一座巨大的室內足球場測試。擺脫體育館之後，設計便倚賴純粹的尺寸：四具直徑各 10 公尺的旋翼——「Atlas 的體積等於所有其他人 力直升機的總和，」Robertson 說。這個團隊「不怕打造一台魯布·戈德堡式機械」——一架只為做一件事而造的飛行器：贏得獎項。

其餘則是系統化的建模。Robertson、首席空氣動力學家 Todd Reichert 與團隊花了數月，以數位方式建模「結構、空氣動力學、引擎熱力學、飛行員生理、運動學，所有這些不同的設計考量」，然後編寫一個優化器，以「夠好」的一組容差而非完美的保真度，對可能的設計反覆迭代。「然後你按下執行，它就設計出直升機，」Robertson 說。「在筆記型電腦上跑只要五分鐘。」

移除人為限制——在足球場測試，而不是在你手邊最大的體育館——將物理建模，並讓軟體優化器自行設計直升機

它移除了其他所有人都接受的一項人為限制：限制對手設計的是測試場地的尺寸，而非物理。

優化器將設計從直覺轉變為搜尋——五分鐘的運算產生了 33 年專家迭代所未能產生的結果。

團隊的非專業性有所幫助：自稱非專業人士的他們質疑了直升機設計者視為理所當然的假設。

奪冠需要擁抱一台不實用的機器——四具巨大旋翼，除了贏得獎項之外別無用處。

「不可能」往往意味著有人把一項人為限制偷渡進了規格：找出真正的限制，將其建模，並讓系統化搜尋——而非直覺——設計出答案。

Robertson 將此方法定調為可轉移至進展較慢的領域：「我們沒有 50 年來重新評估我們的基礎設施、應對氣候變遷，或處理其他不可能的問題。取得 2% 的改善已不再是可以接受的正確答案。」團隊主張，任何人都能藉由進入同樣的心態——質疑現狀並移除人為限制——成為更好的問題解決者。