Motores podem evoluir segundo a seleção natural de Charles Darwin

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/09/2001

Algoritmo genético

Peter Senecal, pesquisador da Universidade de Winconsin, Estados Unidos, desenvolveu um programa de computador que utiliza as regras da seleção natural para simular mudanças em motores diesel.

O objetivo é aumentar a eficiência dos motores e reduzir o consumo de combustível.

O programa trata as bilhões de combinações entre os diversos elementos constituintes do motor e das condicionantes de seu funcionamento. O volume de dados e possibilidades existentes são gigantescas mesmo para os mais modernos computadores atuais, se se utilizasse os programas tradicionais de simulação.

Com o algoritmo genético utilizado, o tempo de cálculo caiu para apenas algumas semanas, utilizando-se um supercomputador Silicon Graphics. E as combinações resultantes possíveis caíram de cerca de 1 bilhão para apenas 200 ou 250.

A evolução dos motores

Foram analisados seis fatores que influenciam no desempenho do motor, incluindo temporização e pressão da injeção de combustível e quantidade de gás queimado reinserido no processo de compressão. A simulação foi então reproduzida experimentalmente em um motor real em laboratório.

Segundo o pesquisador, houve uma correspondência quase perfeita entre o que o modelo feito no computador previu e o que se observou de fato no motor real.

O trabalho está sendo patrocinado pela Caterpillar, um grande fabricante de motores a diesel, às voltas com a legislação americana que exige a redução pela metade da emissão de poluentes no ano de 2002. A boa notícia é que o resultado já foi alcançado em laboratório.

O inesperado, contudo, ficou por conta da economia de combustível observada, de cerca de 15%. Nos trabalhos tradicionais, os progressos observados na redução de emissão de poluentes sempre esbarraram na queda da eficiência do combustível.

Esta não é a primeira vez que algoritmos genéticos são utilizados em engenharia. Projetos de pontes e aviões já se utilizam desse tipo de simulação.

Como funciona o algoritmo genético

Veja como funciona o programa: os fatores que influenciam o funcionamento do motor são passados para o programa como se fossem "indivíduos". Quatro desses indivíduos são selecionados aleatoriamente. O quinto é o elemento base, sobre o qual se tem melhor conhecimento.

A seguir, um modelo é utilizado para extrair os melhores parâmetros desse grupo. Os indivíduos que produziram os melhores parâmetros podem então se "reproduzir", criando uma nova geração completa, inclusive com as "mutações" advindas dos melhoramentos dos indivíduos iniciais.

O processo então continua até que o programa identifique os indivíduos mais adequados, a partir dos quais não se consegue mais evolução.

Motores mutantes

O programa utilizado é extremamente versátil e poderá ser utilizado para qualquer tipo de motor. Enquanto o estudo agora apresentado se concentra em questões como injeção de combustível e nos gases reinjetados no sistema, estudos acerca das peças constituintes do motor já estão começando.

Um pistão, por exemplo, não sofreu melhorias significativas por décadas. Os engenheiros não sabem se uma geometria diferenciada, por exemplo, poderia produzir melhores resultados.

Se um fabricante quiser, por exemplo, um motor mais potente, ou então mais durável, poderá programar o algoritmo genético para obter os resultados desejados.