deepSPACE不是一部未来主义电影、一款新电子游戏或经典电视剧的下一季。事实上,诺伊大学香槟分校的一名航空工程师开发的新设计软件与外太空完全无关。这款新工具可以接受您的概念和要求,并快速生成从常规到超凡脱俗的设计配置,包括3DCAD模型和性能评估。
“我们希望在工程和设计领域实现大型人工智能语言模型在文本领域所实现的梦想,”乔丹·斯马特说道。“现在,当你打开工程设计软件时,你看到的是一片空白。有了deepSPACE,你可以告诉它你的需求,它会在人类查看一两个概念所需的时间内生成100到1,000个可行的概念。它能让你更好地了解更广阔的设计空间。”
斯玛特表示,deepSPACE不仅限于物理相关的问题:“它根据历史和模拟数据进行训练,但可以使用标准成本估算工具,并获得至少该级别的成本分析反馈。”
为了展示其灵活性,Smart和他的研究伙伴EmilioBotero使用deepSPACE生成横梁、车轮和飞机以及运营物流网络的物理系统设计。他们与大型飞机和汽车公司建立了合作伙伴关系,以确保deepSPACE对研究人员和行业专业人士有用。
“我们了解到,尽管个人可能希望deepSPACE功能齐全,但公司更愿意根据自己的数据和知识构建定制模型。在后端,我们可以构建自己的模型用于研究或设计,但也可以从零数据开始使用。这是一个可教的平台,”Smart解释道。
Smart表示,deepSPACE比旧优化算法更高效。“其他人说他们花了20,000次模拟才开始参数化他们的设计空间,而我们只用大约250个样本就得到了类似的结果。因此,使用大约少100倍的数据点,您就可以真正了解设计空间中的权衡。
“当你设计一架飞机并想知道修改机翼、增加发动机或增加有效载荷会对设计产生什么影响时,这些敏感性和权衡是复杂的。传统方法需要采用数千个不同的设计点,然后才能合理地在它们之间进行插值。由于deepSPACE正在构建一个完整的生成模型,它能够在更少的数据点上更成功地进行插值。我们能够更快、更经济地做出相同水平的预测和相同的准确度。”
较低的成本使得deepSPACE在航空航天应用中特别有价值。“我们依赖模拟,因为制造飞机的成本很高。但我们正在研究如何将其应用于其他行业,”Smart补充道。
deepSPACE提供3DCAD文件是一项附加功能。Smart表示,其他图像生成程序的输出无法在其他设计软件中打开和使用,并且其所有图层和效果仍然完好无损。
“使用deepSPACE,您可以获得与人工制作的完全相同的原始文件。因此,您想要进行的任何编辑或更改都已存在并可用。它直接插入您的工作流程,就像您将工作分包给另一家公司并且这是他们的可交付成果之一一样。”
Smart表示,deepSPACE可以与训练它的人类工程师进行独特的设计对话。Smart解释说:“我们认为deepSPACE生成的一个设计很荒谬。我们说,&luo;显然哪里出了问题。它是根据一组要求设计的,但训练数据中没有这样的数据。&ruo;但当我们查看结果时,它生成的实际模拟结果看起来合理,符合要求。”
这架飞机的机翼相对较短,控制面在后部偏移,以提供平衡和稳定性。Smart表示,他们并没有利用模拟或做一些无法制造的事情,所以他们开始更仔细地观察它,并意识到他们在某个地方见过类似的东西。最终,他们发现它与一家领先的飞机制造商制造和试飞的真正飞机相似。
“我设置了训练数据、模拟和实际学习算法。我们为deepSPACE提供了一套学习集,包括三架传统管翼飞机、协和式飞机和一架翼身融合概念飞机。从那里,它开始生成自己的概念,并根据模拟和学习对其进行检查。有时它会产生一些非物理的东西,但从中它了解到边缘在哪里。
“没有人会说&luo;不要考虑这个或那个&ruo;,它能够进行自己的实验,比如集思广益,并发现一些我们意想不到的东西。我个人的偏见是把它扔掉,”Smart说。
Smart表示deepSPACE能够向他展示模拟结果以及该设计如何满足他的要求。它找到了解决问题的可行方案,正如其设计初衷一样。
“我们给它提供了一组表格化的历史数据,它从中增强了理解力,并开始探索和实验。我可以建立一个基线模型来获得结果,然后我可以把它当作一个游乐场或沙箱。我可以运行历史数据中没有的新模拟,看看这对我的知识数据库有何帮助。
“多年来,我一直觉得我们拥有令人难以置信的分析能力,但瓶颈在于我们自己。我们有模拟,但人类无法一遍又一遍地运行数千次模拟,并拒绝不好的,找到好的,并建立这种直觉。deepSPACE是第一代系统,旨在成为你口袋里的工程师。你可以设置问题,然后再回来找到一系列不同的选项。然后,你可以从那里开始,并利用你已有的能力获得更多洞察力。”
尽管这款应用的创建者是专业学术界和行业专业人士,但Smart还有其他想法:“我的目标是让中学生使用deepSPACE。他们可能不懂物理,也不具备绘制CAD图纸的所有技能,但如果他们对汽车、火车、宇宙飞船等有想法,他们可以告诉deepSPACE并运行它。然后他们可以自己进行更改,看看接下来会发生什么。”