Inteligența artificială sugerează soluții de proiectare
În proiectarea generativă, inteligența artificială folosește algoritmii naturii pentru a genera o multitudine de soluții posibile pentru o sarcină de construcție. .
Stânga: Cu excepția spătarului scurtat, acesta este un scaun „tradițional” cu patru picioare drepte și solide. Piesa bună cântărește 10,3 kilograme. Cu această construcție, există încă loc de îmbunătățire în ceea ce privește greutatea. Mijloc: Structurile ușoare din picioare și scaun fac scaunul mult mai economic: acest model cântărește doar 4,1 kilograme. Dreapta: De ce picioarele drepte, paralele, atunci când o altă structură poate rezista la aceeași forță cu o masă mult mai mică? La 2,9 kilograme, grila scaunului este în greutate în comparație (Imagine: Autodesk).
În proiectarea generativă, inteligența artificială folosește algoritmii naturii pentru a genera o multitudine de soluții posibile pentru o sarcină de construcție. Acest lucru îi ajută pe designeri să găsească noi abordări de proiectare - căutând întotdeauna o soluție și mai bună.
De când primele programe CAD pentru PC-uri au venit pe piață în urmă cu peste 30 de ani, tehnologia s-a dezvoltat rapid: de la 2D la 3D, de la un instrument de desen pur la un instrument pentru prototipuri digitale cu multe alte caracteristici, cum ar fi simularea, gestionarea datelor și conexiunea în cloud. Sisteme din ce în ce mai inteligente deschid calea către fabrici inteligente care pot fi organizate și configurate individual.
Cu toate acestea, proiectarea și construcția respectă în mare parte vechile principii: La început există foaia goală sau ecranul gol. Geometriile sunt construite și elaborate cu o mulțime de lucrări repetate fine și calcule, precum și numeroase variante aruncate la modelul finit. Designerul este mereu în căutarea unui design optim, de exemplu echilibrul ideal de greutate, stabilitate și consum de material.
Software-ul de simulare din ce în ce mai sofisticat oferă departamentelor de cercetare și dezvoltare o perspectivă mai bună asupra modului în care proiectele se comportă în realitate și dacă îndeplinesc cerințele. Și totuși: 99 la sută din lucrurile din lume sunt prost concepute, a declarat recent Jordan Brandt, viitor tehnolog la Autodesk,.
De ce să nu învățăm de la Mama Natură, care a perfecționat flora și fauna de-a lungul a milioane de ani, astfel încât fiecare componentă a unui organism să fie exact adaptată habitatului său și unei funcții specifice? Scolarul unei caracatițe sau a unui organ de flotabilitate calcaroasă este o capodoperă în ceea ce privește stabilitatea și greutatea. Scheletul de susținere este format din plăci subțiri, microscopice, care sunt susținute una de cealaltă cu numeroase mini coloane. Și servește drept șablon pentru bionică atunci când construiți clădiri.
Bionics pentru utilizatorii avansați
Stânga: Cu excepția spătarului scurtat, acesta este un scaun „tradițional” cu patru picioare drepte și solide. Piesa bună cântărește 10,3 kilograme. Cu această construcție, există încă loc de îmbunătățire în ceea ce privește greutatea.
Mijloc: Structurile ușoare din picioare și scaun fac scaunul mult mai economic: acest model cântărește doar 4,1 kilograme.
Dreapta: De ce picioarele drepte, paralele, atunci când o altă structură poate rezista la aceeași forță cu o masă mult mai mică? La 2,9 kilograme, grila scaunului este în greutate în comparație (Imagine: Autodesk).
Bionica a investigat mult timp ce principii și proprietăți materiale pot fi transferate din natură în structuri proiectate de oameni. Avioanele, ferestrele cu efect de lotus sau ventuzele sunt exemple care au fost deja adoptate cu succes. Dar în acest moment există limite la ceea ce este foarte complex, cum ar fi formele cristaline neregulate. Deoarece structura propriu-zisă poate fi reprodusă cu greu în termeni de tehnologie de construcție sau doar cu un efort mare. Adesea primești doar o copie care nu atinge niciodată perfecțiunea modelului biologic.
Așa-numitul design generativ își asumă această provocare. Se folosește de rezultatele biologiei sintetice, care investighează principiile pe care le urmează creșterea moleculelor. Sistemele de inteligență artificială funcționează cu acești algoritmi naturali pentru a le transfera la cerințele de proiectare.
Noile anvelope ale Mclaren P1, o super mașină sport hibridă, imită rețeaua rădăcinilor unui copac. Un model neregulat de tip fagure realizează cea mai mare stabilitate posibilă cu un consum de material cât mai mic posibil. Un computer calculează dispunerea optimă și grosimea peretelui fagurilor, astfel încât anvelopele să fie perfect echilibrate în ciuda modelului neregulat. Autodesk lucrează la un instrument de proiectare generativă cu proiectul Dreamcatcher, aducând în joc două tehnologii de mare importanță pentru companie: cloud și imprimarea 3D.
Imprimarea în cloud și 3D o face posibilă
Inteligența artificială și bionica nu sunt nimic nou în sine. Biologii, informaticienii și oamenii de știință despre materiale cercetează aceste domenii de mult timp. Dar tipărirea cloud și 3D aduc o nouă dinamică și asigură faptul că conceptul de design generativ este utilizat și în afara laboratorului. Până în prezent, lucrul cu inteligența artificială a fost rezervat doar instituțiilor de cercetare cu supercalculatoare. Chiar și atunci, calculul variantelor de proiectare sau simularea creșterii moleculare a durat câteva zile. Norul, cu puterea sa de calcul aproape nelimitată, permite oricărui proiectant cu un computer CAD convențional să efectueze astfel de calcule.
Procesele de fabricație aditivă, cum ar fi imprimarea 3D, permit în cele din urmă să producă formele complexe care sunt create. O plasă de forme fin ramificate pe ecran poate fi soluția optimă pentru o conexiune între o axă și un corp; Dar transformarea formei în realitate fie nu este posibilă, fie este foarte costisitoare folosind procese convenționale, cum ar fi turnarea prin injecție sau frezarea.
Design generativ: construcție fără designeri?
Destul de clar: software-ul pentru design generativ precum Autodesk Dreamcatcher nu va înlocui în niciun caz proiectantul. Ar trebui mai degrabă să-l scutească de munca de bază enervantă. Software-ul îl ajută să obțină o bază inițială de proiectare, din care să poată lucra la model. Deci nu trebuie să înceapă de la zero, să creeze forme geometrice sau să formeze manual structuri de nervuri. Acest lucru îi lasă mai mult timp pentru sarcini mai importante, cum ar fi urmărirea unei noi idei de proiectare și experimentarea - și în cele din urmă conducerea inovațiilor.
O analiză exemplară a avut ca rezultat diferite variante de așezare, care sunt prezentate cu informații despre parametrii introduși. Proiectanții definesc în prealabil condițiile-cadru pentru calcul, de exemplu cerințele funcționale, criteriile de performanță, specificațiile de material și de cost (Imagine: Autodesk).
Designul generativ schimbă modul în care un designer își abordează munca, precum și procesul de proiectare în sine. Acesta din urmă se bazează acum pe definiția problemei, nu pe design. În loc să se întrebe cu ce formă începe proiectantul, el trebuie mai întâi să ia în considerare parametrii cu care ar trebui să funcționeze inteligența artificială. Deci, el trebuie să fie clar cu privire la ce problemă vrea să rezolve cu construcția sa. Produsul trebuie să fie cât mai ușor posibil sau deosebit de stabil? Bazându-se pe aceasta, el primește diverse soluții de construcție din software, care urmează să fie evaluate în etapa următoare.
Multe dintre variantele generate pot să nu corespundă ideilor proiectantului sau nu pot fi implementate din alte motive. Factori precum estetica sau funcționalitatea sunt aspecte care necesită evaluarea ochiului instruit al unui proiectant. Dar producția unui software precum Dreamcatcher nu este neapărat concepută ca un produs final finit, ci ca o bază de lucru calificată și validată. Dezvoltatorii din echipa de cercetare Autodesk au descoperit că proiectanții folosesc variantele generate ca sugestii pentru proiectarea ulterioară. Un scaun ar trebui să aibă în continuare un scaun și un spătar și să fie rezonabil de confortabil. Dar chiar trebuie să aibă patru picioare care sunt relativ paralele între ele?
La fel ca CAD 3D, imprimarea 3D sau cloud-ul, designul generativ va mișca și va revoluționa lumea designului. Combinând principiile naturii, inteligența artificială și creativitatea designerului, produsele sunt respirați mai mult. Autodesk va expune la Târgul de la Hanovra din Sala 7, Stand C18. do