A magyar gömböcről elnevezett Gomboc szoftverrel diadalmaskodott a győztes csapat a világ legelitebb vitorlásversenyén

Nincsen jövőnk tudomány nélkül, nincsen Qubit nélkületek. Támogasd a munkánkat!

Szerdán véget ért a világ egyik legrégebben zajló, mégis legfuturisztikusabb sporteseménye, a három-négy évente megrendezett vitorlázó Amerika-kupa, a vitorlássport Formula-1-es versenye. A világelső Emirates Team New Zealand (ETNZ) az izgalmas, napokon át zajló döntőben végül megvédte címét az olasz Luna Rossa Prada Pirelli ellen Auckland vizein. 

Bár a döntőben a két csapat végig fej-fej mellett haladt a víz fölött szinte szárnyaló, motor nélküli szuperhajókkal, magyar szemmel a verseny legizgalmasabb szála mégis az volt, hogy mindkét csodavitorlás a Gomboc fizikai szimulációs szoftverre támaszkodott a felkészülésben, amelyet az egyik fejlesztő, Dan Bernasconi brit mérnök, az Emirates Team technikai igazgatója és vezető dizájnere azért nevezett el a világhírű magyar találmányról, a gömböcről, mert számára az a kényes egyensúly jelképe

Domokos Gábor és Várkonyi Péter, a BME oktatóinak 2007-es találmánya, a gömböc egyedülállósága ugyanis éppen abban rejlik, hogy mindössze két egyensúlyi pontja van, és azok közül is az egyik instabil. A monostabilitás, azaz hogy a testnek egyetlen stabil állapota legyen, ezeknek a szupehajóknak a megtervezésénél is elvi cél – bár elérhetetlen, hiszen a hajók nem képesek minden helyzetből keljfeljancsiként talpra állni. Az egyensúly stabilitása azonban prioritás a jelentős oldalerőkkel birkózó, tőkesúly nélküli, hattonnás szupervitorlások tervezésénél. De még fontosabb párhuzam a gömböccel, hogy egy ilyen hajó tervezésénél és kivitelezésénél éppen annyit szabad tévedni, mint a gömböc esetén: lényegében semennyit.

A McLarentől az Emirates-ig

A gömböcrajongó Bernasconi, aki évek óta levelezik is a tárgy egyik feltalálójával, Domokos Gáborral, a Cambridge-i Egyetemen végzett, matematikai modellezésből és aerodinamikából PhD-zett. A matematika felől mozdult el a mérnök szakma felé, mert jobban kedveli a megfogható, mint az absztrakt dolgokat. Matematikai és fizikai elméleti ismereteit lassan 30 éve alkalmazza dizájnproblémák megoldására. Bernasconi a hajózás előtt a Formula-1-es McLaren csapat járműdinamikai mérnöke is volt hat éven át, ekkor vált szenvedélyévé a versenyszimulációk és az iteratív fejlesztési folyamat használata a tervezésben – ahol, ugyanúgy, mint a szupervitorlásoknál, az volt a cél, hogy a dizájn gondos kialakításával minél nagyobb sebességet és teljesítményt érjenek el.

2006-tól nyergelt át a versenyvitorlásokra, 2010-től tagja az új-zélandi csapatnak, előtte a 2003-ban és 2007-ben győztes svájci Alinghit erősítette. Bernasconi az elmúlt tizenöt évben ötször vett részt az Amerika-kupán – az elit versenyen, ami legalább annyira szól az innovációról, mint a sportteljesítményről. A mérnök  forradalmi hajódizájnjának volt köszönhető, hogy az új-zélandiak 2017-ben elnyerték a trófeát a korábbi világelső amerikai Oracle Team USA-től, és a határokat feszegető tervezés végül 2021-ben is meghozta az ETNZ sikerét. Bernasconi és csapata olyan radikális hajódizájnt alakítottak ki az AC50-esnek – majd négy évvel később az AC75-ösnek –, amit csak a szabályok megengedtek.

A győztes csapat a trófeával, jobbról a második BernasconiFotó: GILLES MARTIN-RAGET/AFP

Mivel mindig az előző Amerika-kupa győztese szabhatja a meg a következő verseny hajóinak dizájn-irányvonalát, az idei versenyben debütáló AC75-ösöknél az Emirates Team vitte a prímet. A legnagyobb változás, hogy az előző két verseny katamaránjai után idén 75 láb hosszú, egytestű hajók versenyeztek, amelyek egy-egy „szárnnyal”, azaz két uszonykarral, valamint a hajó tatjánál lévő, angolul szimplán ruddernek (vagyis kormánylapátnak), magyarul T-uszonynak nevezett platformmal támaszkodnak a vízre menet közben. Szinte hihetetlen, hogy ezek a precízen tervezett vitorlások pusztán a szél tolóerejét használva 50 csomó, azaz 92 km/h körüli sebességet is képesek elérni a vízen. A tervezés tökéletességét mutatja, hogy 2021 januárjában a Prada-kupa elődöntőjében az American Magic nevű csapat AC75-öse 22 csomós (41 km/h-s) szél mellett döntötte meg a sebességrekordot 53,31 csomóval (98,73 km/h-val) repesztve.

A Gomboc szoftver

A több tízmillió dolláros AC75-ösök szuperképességeinek kifejlesztését szolgálja a Gomboc szoftver, a világ jelenlegi legjobb versenyhajó-tervező szoftvere, amelynek segítségével a hajó digitálisan felépített mása a pontosan lemodellezett és változó környezetben, illetve időjárási körülmények között kipróbálható, ezáltal a tervezésre és a csapat kiképzésére fordított idő jelentősen lerövidül. Az alábbi demóvideó a versenykatamarán Gomboc-szimulációját mutatja be.

Egy az Aucklandi Egyetemen készült gyakornoki jelentésben Bernasconit idézték, aki a Gombocot jellemezve úgy fogalmazott, hogy az volt a kulcs a köridők előrejelzésében. A szoftver szerinte a sebesség-előrejelző programok (VPP-k), a valós idejű szimuláció és egy hajófüggelék-tervezési csomag kombinációja. A programmal különféle hajózási konfigurációkban lefuttathatók virtuális versenyek, egyik legnépszerűbb funkciójával pedig megmérhető egy hajó teljesítménye különféle alakú hordszárnyakkal, így minden hajózási körülményre kikísérletezhető a legoptimálisabb forma. Bernasconi szerint tehát a program a hagyományos VPP-k nyújtotta szolgáltatásokon túl további információkkal látja el a használót, segít jobban megérteni a hajó viselkedését, illetve hogy miként lehet azt a vitorlák mozgatásával vagy a függelékek pozíciójának megváltoztatásával befolyásolni. Ezzel nemcsak időt, hanem jelentős pénzt is lehet spórolni a hajó finomhangolásánál, mivel a különféle dizájnokat nem kell megépíteni, anélkül is ki lehet próbálni.

A Gomboc szoftver ma már kereskedelmi forgalomban van, így lehetséges, hogy az Amerika-kupában versenyző hajók közül többet, például a szerdai döntőben végül alulmaradt Luna Rossa Prada Pirelli vitorlását is ezzel építették. Sőt Robeto Lacorte vállalkozó és autóversenyző személyében már magánszemély is jelentkezett, aki parti versenyzés céljából megveszi magának és kiemeli az Amerika-kupából a két uszonykaros technológiát. Egy tervezőcsapat pedig a Gomboc szimulációs programmal csiszolja tökéletesre Lacorte mini-maxi méretű hajóját úgy, hogy az 10 csomónál gyengébb szélben is megbízhatóan vitorlázhasson.

Az ETNZ aucklandi bázisán a közönségnek ingyenes interaktív játszóházat is felépítettek, amihez az AC75 fizikáját szintén a Gomboc szimulátorral modellezték a lehető legpontosabban.

Gombot, a digitális kapitány

A Dan Bernasconiék számára négy éve előnyt jelentő technológia tehát mára elterjedt, így az új-zélandiak a mostani versenyre rátettek még egy lapáttal, és a hajó szimulált ikertestvérébe egy mesterséges intelligenciával vezérelt kapitányt is ültettek. A digitális kapitányt, az AI Botot az alapszoftver tiszteletére Gombotnak nevezték el, erről az újításól azonban egyelőre nem sokat tudni, hiszen a legújabb fejlesztéseket nem verik nagydobra, ahhoz túlságosan nagy az anyagi tét. 

Annyi biztos, hogy az Amerika-kupa előtt megépítették az ETNZ elit vitorlázóinak digitális replikáját, ami további időt és pénzt takarított meg a felkészülésben. Korábban ugyanis a hús-vér hajósoknak kellett beülniük a szimulátorba, és kipróbálni a dizájnmódosításokat, most viszont „a McKinsey-féle digitális iker lepipálja a vitorlázókat ugyanabban a szimulátorban” – ahogy Jacomo Corbo, a McKinsey-hez tartozó QuantumBlack alapítója és vezető kutatója fogalmazott. Mivel a vitorlázás környezete természetétől fogva rendkívül változékony, Corbo szerint a McKinsey-féle digitális iker az egyik legösszetettebb és legigényesebb a jelenleg elérhető megerősítő mélytanulási alkalmazások közül.

Még egy magyar szál

Az idei verseny hétnapos döntőjében, ami végig viszonylag gyenge szélben zajlott, a két csapat végig döntetlenre állt. Ha egy ilyen hajó az állandóan változó, örvénylő szélben fordulás közben kicsit is rosszul manőverezik, elveszíti a tolóerőt, visszacsattan a vízbe, és ebből a helyzetből nehezen emelkedik ki újra. Az olasz csapat egy ilyen esetnél még a pálya szélét is átlépte, ám a Luna Rossa előnyére vált, hogy ezekből a visszaesésekből gyorsabban ki tudott jönni, 16 csomós sebességnél már ki tudott emelkedni a vízből, míg az új-zélandiaknak ez 18 csomónál sikerült. Az összeszokott Emirates Team AI-kapitánnyal tesztelt hajója azonban ennek ellenére is gyorsabbnak bizonyult.

Fotó: HANDOUT/AFP

A gömböc alapelveit célzó szimulációs szoftver egyébként nem az egyetlen magyar szál az Amerika-kupa történetében. A ma 87 éves Springer György, azaz George Springer magyar-amerikai gépészmérnök a Stanford Egyetemről részt vett az America3 hajó tervezésében, amely 1992-ben San Diegónál sikeresen védte meg a trófeát. Akkor is olasz csapat volt a kihívó. 

Az akkori szponzor, Bill Koch olajvállalkozó nagyobb hangsúlyt helyezett a technológiára, mint a versenytársak. Mint mondta, a győzelem 60 százalékban a vitorlás sebességén, 25 százalékban a legénység tudásán, 15 százalékban pedig a szerencsén múlik.

Járvány, klímaváltozás, forradalmak – mindez csak három dermesztő arca annak a felbolydult világnak, ami ránk vár. Lesz még neki jó pár. Ha teheted, segítsd a munkánkat, mi megháláljuk a bizalmadat, és ebben a nagy zavarodottságban hitelesen, alaposan és közérthetően magyarázzuk el, hogy a legégetőbb kérdésekre milyen válaszokat adnak a sárgolyó legnagyobb elméi. Maradj velünk. Támogatom a Qubit szerkesztőségét!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: