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NASA如何用AI進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間：2024-03-10 09:50:33 瀏覽量：189次

NASA已開始利用人工智能開發(fā)其任務(wù)部件，創(chuàng)造出比人類設(shè)計(jì)的零部件強(qiáng)度顯著提高的同時(shí)，還能節(jié)省三分之二的重量。

研究工程師Ryan McClelland開發(fā)的"進(jìn)化結(jié)構(gòu)過程"依靠生成算法，為不同的太空探索任務(wù)創(chuàng)建金屬支架和支架，所需時(shí)間只是NASA專家設(shè)計(jì)人員所需時(shí)間的一小部分。

人類，或許每周或兩周之間會(huì)進(jìn)行一次設(shè)計(jì)的迭代，但AI每分鐘會(huì)做一次迭代。因此，我們將獲得更多的迭代周期。由于更多的迭代周期，我們也將更快地獲得更優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

到目前為止，該系統(tǒng)已用于設(shè)計(jì)從NASA的氣球懸掛EXCITE望遠(yuǎn)鏡的腳手架到紫外成像光譜儀的光譜儀。

美國國家航空航天局正在使用人工智能來設(shè)計(jì)其EXCITE望遠(yuǎn)鏡（頂部）和光譜儀（上方）的組件

與ChatGPT聊天機(jī)器人或圖像生成器DALL-E一樣，該系統(tǒng)仍然依賴于人類輸入，以準(zhǔn)確闡述零件的要求，包括它必須承載的負(fù)載以及它將面臨的力量。

這些數(shù)據(jù)被饋入生成設(shè)計(jì)軟件，該軟件能夠在幾小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生30到40個(gè)迭代版本，每個(gè)版本都會(huì)改進(jìn)上一個(gè)版本，以演變出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)。

"AI設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，然后通過有限元分析測試設(shè)計(jì)是否有效，以驗(yàn)證要求，然后還進(jìn)行制造模擬以確保它可以制造，"McClelland在播客中解釋道。

Engineer Ryan McClelland developed the generative design process

這意味著最終設(shè)計(jì)可以直接輸入數(shù)字制造過程，并基于CAD模型由標(biāo)準(zhǔn)CNC銑床加工。

從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)，這個(gè)過程可能只需要一周的時(shí)間。 McClelland估計(jì)這大約比NASA的正常流程快十倍，這需要將設(shè)計(jì)傳遞給設(shè)計(jì)人員，檢查其性能的應(yīng)力分析師和測試是否可以制造的機(jī)械師。

“進(jìn)化結(jié)構(gòu)過程所做的就是把在幾個(gè)不同人之間來回傳遞的東西（根據(jù)項(xiàng)目和人們的投入情況可能需要幾個(gè)月或幾年），并將其縮短到完全由計(jì)算機(jī)完成的東西，”他說。

所得到的零件具有 "幾乎類似于骨骼" 的有機(jī)形狀，能夠承受比人類制造的零件更高的結(jié)構(gòu)負(fù)載。

McClelland believes the system could help NASA save time and money

事實(shí)上，McClelland發(fā)現(xiàn)，由AI設(shè)計(jì)的零件應(yīng)力集中度最高可降低10倍，同時(shí)節(jié)省三分之二的重量。

"這些結(jié)構(gòu)通常表現(xiàn)得更好，"他說。"它們的性能大約是普通結(jié)構(gòu)的三倍。"

考慮到NASA每年為其各種不同任務(wù)制造數(shù)千個(gè)定制零件，McClelland預(yù)測，在設(shè)計(jì)NASA儀器和航天器的結(jié)構(gòu)部件、電子設(shè)備和其他子系統(tǒng)時(shí)，該設(shè)計(jì)過程將成為常規(guī)做法。

反過來，這將有助于減少與太空探索相關(guān)的時(shí)間和成本。

"太空站容納6或7人，但它的成本是1000億美元，"他解釋道。"我真的認(rèn)為人工智能有可能大幅降低開發(fā)這些復(fù)雜系統(tǒng)的成本，因?yàn)樗谶@方面非常出色。"

隨著人工智能的發(fā)展，現(xiàn)在的AI繪畫已經(jīng)普及且迅速的替代了常規(guī)插畫師，未來的AI設(shè)計(jì)極有可能消滅建筑、結(jié)構(gòu)機(jī)電等相關(guān)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)。隨著科學(xué)的進(jìn)步，帶來便利的同時(shí)，也充滿著機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

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