A mesterséges intelligencia tervezési megoldásokat javasol
A generatív tervezés során a mesterséges intelligencia a természet algoritmusait felhasználva számos lehetséges megoldást generál egy építési feladatra. A .
Balra: A rövidített háttámla kivételével ez egy „hagyományos” szék négy egyenes, masszív lábbal. A jó darab súlya 10,3 kilogramm. Ezzel a konstrukcióval még van mit javítani a súly tekintetében. Középső: A könnyű szerkezetek a lábakon és az ülésen jelentősen gazdaságosabbá teszik az ülést: ez a modell mindössze 4,1 kilogrammot nyom. Jobb: Miért éppen egyenes, párhuzamos lábak, amikor egy másik szerkezet sokkal kisebb tömeggel képes ellenállni ugyanennek az erőnek? A 2,9 kilogramm súlyú ülésrács légsúlya ehhez képest (Kép: Autodesk).
A generatív tervezés során a mesterséges intelligencia a természet algoritmusait felhasználva számos lehetséges megoldást generál egy építési feladatra. Ez segít a tervezőknek abban, hogy új tervezési megközelítéseket találjanak - mindig még jobb megoldást keresnek.
Amióta a PC-k számára az első CAD programok több mint 30 évvel ezelőtt megjelentek a piacon, a technológia gyorsan fejlődött: a 2D-től a 3D-ig, a tiszta rajzeszköztől a digitális prototípusok eszközéig, számos más funkcióval, például szimulációval, adatkezeléssel és felhő-kapcsolattal. Egyre intelligensebb rendszerek nyitják meg az utat az intelligens gyárak felé, amelyek megszervezhetők és egyedileg konfigurálhatók.
A tervezés és a kivitelezés azonban többnyire a régi elveket követi: Az elején ott van az üres lap vagy az üres képernyő. A geometriák felépítése és kidolgozása sok ismétlődő finom munkával és számítással, valamint a kész modell számos elvetett változatával történik. A tervező mindig az optimális kialakításra törekszik, például a tömeg, a stabilitás és az anyagfogyasztás ideális egyensúlyára.
Egyre kifinomultabb szimulációs szoftverek révén a kutatási és fejlesztési részlegek jobban betekinthetnek abba, hogy a tervek hogyan viselkednek a valóságban, és megfelelnek-e a követelményeknek. És mégis: A világ dolgainak 99 százaléka rosszul van megtervezve - mondta nemrégiben Jordan Brandt, az Autodesk jövőbeli technológusa.
Miért ne tanulhatna az Anyatermészettől, aki több millió év alatt tökéletesítette a növény- és állatvilágot, hogy egy szervezet minden alkotóeleme pontosan alkalmazkodjon élőhelyéhez és egy adott funkcióhoz? A polip vagy a meszes úszószerv szerve az iskolapad remekmű a stabilitás és a súly szempontjából. A tartóváz vékony, mikroszkopikus lemezekből áll, amelyeket számos mini oszlop támaszt meg egymással szemben. És sablonként szolgál a bionika számára az épületek építésénél.
Bionika haladó felhasználók számára
Balra: A rövidített háttámla kivételével ez egy „hagyományos” szék négy egyenes, masszív lábbal. A jó darab súlya 10,3 kilogramm. Ezzel a konstrukcióval még van mit javítani a súly tekintetében.
Középső: A könnyű szerkezetek a lábakon és az ülésen sokkal gazdaságosabbá teszik az ülést: ez a modell mindössze 4,1 kilogrammot nyom.
Jobb: Miért éppen egyenes, párhuzamos lábak, amikor egy másik szerkezet sokkal kisebb tömeggel képes ellenállni ugyanennek az erőnek? A 2,9 kilogramm súlyú ülésrács légsúlya ehhez képest (Kép: Autodesk).
A Bionics már régóta vizsgálja, hogy mely elvek és anyagtulajdonságok vihetők át a természetről az emberek által tervezett struktúrákra. Repülők, lótuszhatású ablakok vagy tapadókorongok példák, amelyeket már sikeresen átvettek. De jelenleg nagyon korlátozottak vannak a nagyon összetettek, például a szabálytalan kristályalakok. Mivel a tényleges szerkezetet alig lehet megismételni a tervezés szempontjából, vagy csak nagy erőfeszítéssel. Gyakran csak olyan példányt kap, amely soha nem éri el a biológiai modell tökéletességét.
Az úgynevezett generatív tervezés vállalja ezt a kihívást. A szintetikus biológia eredményeit használja fel, amely megvizsgálja azokat az elveket, amelyeket a molekulák növekedése követ. A mesterséges intelligenciával rendelkező rendszerek a természet ezen algoritmusaival dolgoznak annak érdekében, hogy azokat a tervezési követelményekhez igazítsák.
A hibrid szuper sportautó, a Mclaren P1 új gumiabroncsai egy fa gyökérzetét utánozzák. A méhsejtszerű, szabálytalan mintázat a lehető legkevesebb anyagfogyasztással éri el a lehető legnagyobb stabilitást. A számítógép kiszámítja a méhsejtek optimális elrendezését és falvastagságát, hogy az abroncsok a szabálytalan minta ellenére tökéletes egyensúlyban legyenek. Az Autodesk a generatív tervezés eszközén dolgozik a Dreamcatcher projekttel, és két olyan technológiát játszik játékban, amelyek nagy jelentőséggel bírnak a vállalat számára: felhő és 3D nyomtatás.
A felhő és a 3D nyomtatás lehetővé teszi
A mesterséges intelligencia és a bionika önmagában nem új keletű. Biológusok, informatikusok és anyagtudósok hosszú ideje kutatják ezeket a területeket. De a felhő és a 3D nyomtatás új dinamikát hoz létre, és biztosítja, hogy a generatív tervezés koncepcióját a laboratóriumon kívül is használják. A mesterséges intelligenciával való munkát eddig csak a szuperszámítógépekkel rendelkező kutatóintézetek számára fenntartották. A tervezési változatok kiszámítása vagy a molekuláris növekedés szimulációja akkor is több napig tartott. A szinte korlátlan számítási teljesítményű felhő lehetővé teszi bármely hagyományos CAD számítógéppel rendelkező tervező számára, hogy ilyen számításokat végezzen.
Az additív gyártási folyamatok, például a 3D nyomtatás, végül lehetővé teszik a létrehozott összetett alakzatok előállítását. A képernyőn lévő finom elágazású hálós háló optimális megoldás lehet a tengely és a test közötti kapcsolatra; De az alak valóra váltása vagy nem lehetséges, vagy nagyon költséges hagyományos eljárásokkal, például fröccsöntéssel vagy marással.
Generatív tervezés: építkezés tervezők nélkül?
Egészen világos: az olyan generatív tervezésű szoftver, mint az Autodesk Dreamcatcher, semmiképpen sem fogja helyettesíteni a tervezőt. Inkább fel kell szabadítania a bosszantó alapmunkától. A szoftver segít abban, hogy megszerezze a kezdeti tervezési alapot, amelyből a modellen dolgozhat. Tehát nem kell a nulláról indulnia, geometriai alakzatokat készítenie vagy bordaszerkezeteket manuálisan formálnia. Így több ideje marad fontosabb feladatokra, például egy új tervezési ötlet követésére és kísérletezésre - és végül az innovációk ösztönzésére.
A példaértékű számítási menet az ülés különböző változatait eredményezte, amelyeket a megadott paraméterekkel kapcsolatos információkkal mutatunk be. A tervezők előre meghatározzák a számítás keretfeltételeit, például a funkcionális követelményeket, a teljesítmény kritériumait, az anyag- és költségspecifikációkat (Kép: Autodesk).
A generatív tervezés megváltoztatja a tervező munkájának megközelítését, valamint magát a tervezési folyamatot, ez utóbbi ma már a probléma meghatározásán, és nem a terven alapul. Ahelyett, hogy azon gondolkodna, milyen formában indul a tervező, először is figyelembe kell vennie azokat a paramétereket, amelyekkel a mesterséges intelligencia működhet. Tehát tisztában kell lennie azzal, hogy melyik problémát akarja megoldani a konstrukciójával. A terméknek a lehető legkönnyebbnek vagy különösen stabilnak kell lennie? Erre építve különféle konstrukciós megoldásokat kap a szoftvertől, amelyeket a következő lépésben értékelni kell.
A generált változatok közül sok nem felel meg a tervező elképzeléseinek, vagy más okokból nem valósítható meg. Az olyan tényezők, mint az esztétika vagy a funkcionalitás, olyan szempontok, amelyek értékeléséhez a tervező képzett szeme szükséges. De a Dreamcatcherhez hasonló szoftverek kimenetét nem feltétlenül kész végtermékként szánják, hanem minősített és validált munkaalapként. Az Autodesk kutatócsoportjának fejlesztői kiderítették, hogy a tervezők a létrehozott variánsokat javaslatként használják a további tervezéshez. A széknek még mindig kell lennie ülésnek és háttámlának, és kellően kényelmesnek kell lennie. De vajon négy lábának kell-e lennie, amelyek viszonylag párhuzamosak egymással?
Csakúgy, mint a 3D CAD, a 3D nyomtatás vagy a felhő, a generatív tervezés is megmozgatja és forradalmasítja a formatervezési világot. A természet, a mesterséges intelligencia és a tervező kreativitásának ötvözésével több élet lehel a termékekbe. Az Autodesk kiállítást mutat be a hannoveri vásáron, a 7. csarnokban, a C18 standon. csináld