Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) разработали систему, которая позволяет человеку участвовать в создании конструкций с помощью алгоритмов. Как сообщается на сайте MIT, такой подход уже применили для проектирования элементов сверхлёгких самолётов, антенн с высокой пропускной способностью и болидов «Формулы-1». Система действует как цифровой помощник и предлагает инженеру отдельные участки конструкции для оценки во время расчётов.
Алгоритмическое проектирование обычно требует значительных вычислительных ресурсов и времени. Пользователь видит готовый результат только после завершения расчётов, а внесение изменений нередко вынуждает запускать весь процесс заново. Кроме того, получившиеся детали могут оказаться сложными для производства или иметь конструктивные недостатки, которые не были учтены заранее.
Новая разработка основана на топологической оптимизации — методе, который поэтапно распределяет материал в заданном пространстве для достижения поставленных параметров. Машинное обучение быстро определяет участки, которые инженер, вероятнее всего, захочет изменить. После этого специалист может сделать выбранные зоны толще или тоньше, сохраняя возможность контролировать развитие конструкции.
Для обучения модели исследователи создали искусственный массив данных с предполагаемыми отзывами людей о тысячах вариантов конструкций. В этих оценках учитывались внешний вид, рабочие характеристики и удобство изготовления. По результатам экспериментов конструктивная пригодность для производства и устойчивость к линейной потере устойчивости выросли на 39%, а общее время проектирования увеличилось лишь незначительно; по сравнению с полностью алгоритмическим подходом дополнительные затраты составили около 15 секунд.
Работа опубликована в открытом доступе в журнале Communications Engineering (инженерные науки). Авторы считают, что объединение вычислительных методов с опытом инженера может повысить доверие к необычным решениям и расширить применение топологической оптимизации в промышленности, научной сфере и образовании. Сейчас пользователь может менять только толщину элементов в предложенных системой областях, однако в дальнейшем разработчики намерены добавить другие способы редактирования.