Emil Zainetdinov

Генеративный дизайн: реальные кейсы

Генеративный дизайн: реальные кейсы
© Autodesk

Выдумывая абсолютно новые решения, дизайнеры облегчают конструкции и делают их более эффективными. Но такие нововведения – не результат человеческого разума. Здесь причастен искусственный интеллект.

То, что вы видите на этом изображении напоминает куриный скелет, но никак не дрон. Сама конструкция не вызывает доверия, и кажется, что она слишком хрупка для того, чтобы летать.

Но мозг обманывает вас. Вы можете оспаривать этот факт сколько угодно раз, однако, эта конструкция является лучшей, среди тысяч аналогов. Мы уверены в своих словах, ведь искусственный интеллект создал их все и провел испытания для каждой из конструкций.

У этого процесса даже есть свой термин – генеративный дизайн. Если совсем коротко, то это вид дизайна, который требует участия вычислительных мощностей, создающих радикально новые проекты. Главным преимуществом генеративного дизайна является то, что машины могут создать такие конструкции, которые мы не могли себе представить.

Генеративный дизайн уже позволят создавать предметы, вошедшие в наш с вами быт, например, ремни безопасности, детали для мотоциклов и т.д. То, что создал компьютер путем проб и ошибок – не сможет реализовать ни один человек в мире. Наше узкое мышление не позволяет нам сделать это.

Компьютер умеет удивлять, – поделилась мыслями Лилли Смит из компании Autodesk, одного из главных разработчиков программного обеспечения.
© Autodesk
© Autodesk

Компьютер – не человек, он не требует прихода вдохновения, он просто делает и тем он лучше нас. Само программное обеспечение можно регулировать, задавая определенные параметры для создаваемой конструкции. Например, дизайнер может затребовать создать легкий, надежный и недорогой вариант. В свою очередь компьютер создаст десятки тысяч вариантов, из которых выберет единственный – соответствующий всем критериям.

Из создателей в наблюдателей

Изучая огромный набор параметров, компьютеры, стараются выявить те, что человек, скорее всего упустит из-за своей невнимательности при разработке. Дизайнеру лишь остается выбрать, какая из разработок компьютера является самой эффективной.

Задумка этой технологии проста – человек задает определенные параметры, машина понимает его и предлагает лучшие варианты. Однако развиваться генеративный дизайн начал только несколько лет назад. Так как ранее не существовало необходимых вычислительных мощностей и программного обеспечения, которое позволяло реализовать подобные процессы. В 2015 году компания Autodesk в партнерстве с Bandito Bros решила создать автомобиль при помощи искусственного интеллекта.

В общем, специалисты решили подключить к изготовленной на заказ внедорожной коляске сотню датчиков и пустить ее по пустыне Мохаве. Датчики собрали кучу различных данных о том, как определенные участки дороги влияли на отдельные зоны коляски. Далее эти данные были направлены в систему генеративного проектирования, где дизайнеры поставили перед системой задачу – создать конструкцию, которая не будет подвержена влиянию пустынного рельефа. Конструкция, которая получилась в итоге, была названа Hack Rod.

То, что раньше было невозможно

Эрин Брандер, сотрудница Autodesk Research в Сан-Франциско, считает, что странный вид конструкций, созданных при помощи генеративного дизайна является нечем иным, как симуляцией естественного процесса, а не ручного. Алгоритм сможет с ювелирной точностью создать конструкцию без незадействованных частей.

Генеративный дизайн в паре с 3D-печатью дает возможность создавать конструкции, которые ранее создать было невозможно.

Алгоритмы позволяют не только сократить объем затраченных материалов, но и количество деталей, что необходимо для изготовления оружия. Таким образом сокращается время сборки и уменьшается количество потенциальных точек повреждения конструкции.

Но использовать органические структуры в создании продуктов – невозможно, по крайней мере на современных устройствах. Аддитивное производство или же 3D-печать может применяться для воссоздания большей части существующих форм, но оно, к сожалению, используется не всеми отраслями. Возможный способ решения этой проблемы – использование разных дополнительных видов оборудования.

Производственные ограничения

Эта проблема также может быть решена при помощи программного обеспечения. Ежедневно дизайнеры сталкиваются с множественными выборами, которые затрачивают их время и интеллектуальные ресурсы, требующиеся для досконального изучения каждого из вариантов. Вот простой пример: дизайнер захотел увидеть, как его деталь будет смотреться из алюминия. Но для этого ему придется создать её самостоятельно.

© Alamy
© Alamy

Генеративный дизайн – технология молодая, и используется она некоторыми компаниями в качестве одноразового эксперимента. Однако в этой сфере уже намечаются свои гиганты, такие как Autodesk и Frustum, что расположены в штате Колорадо. Сейчас эти компании занимаются освоением технологического потока посредством сотрудничества с целым рядом крупнейших производителей. Frustum, что интересно, уже работает с аэрокосмическими компаниями.

Самолетостроение и генеративный дизайн

Создавая компоненты для самолета очень важно соблюдать вес судна. Незначительное, казалось бы, снижение веса может сыграть огромную роль. Такие программы уже применялись для создания облегченных компонентов, таких как теплообменники и акустические экраны. Компания Frustum обладает клиентами и в военной промышленности, но, её представители недовольны тем, что создают эти ребята.

В то же время, Autodesk тоже пытается облегчить самолет. Airbus A320 получил облегченные перегородки между кабинами, которые созданы при помощи программ Autodesk Research в сотрудничестве с The Living. Конструкции перегородки имеют пересечения под нечетными углами.

Сторонние компании также занялись изучением способности искусственного интеллекта к улучшению конструкции самолета. Специалисты из DLR изучают возможности использования ИИ в настройке боевых самолетов для выполнения конкретных задач. В то же время, инженеры из Делфтского университета в Нидерландах занимаются разработкой инструмента, который создает концепты для самолетов.

© Airbus
© Airbus

Облегченная конструкция перегородок поможет уменьшить объем выбросов газов до 465 тыс. метрических тонн.

Что еще должно стать легче?

Но более легкими становятся не только самолеты. Autodesk, например, вместе с General Motors смогли создать кронштейн для ремня безопасности, который стал на 40% легче и на 20% надежнее своего предшественника. Кстати, недавно Autodesk явила миру свою систему подвески, которая, вот сюрприз, тоже была разработана искусственным интеллектом и предназначается она для Mercedes-Benz Formula 1. Также представили рамку для мотоцикла BMW, которая тоже была создана при помощи искусственного интеллекта.

Даже NASA участвует в этом, делая легче свой аппарат для миссий на Юпитер и Сатурн. При помощи генеративного дизайна Autodesk смогла уменьшить вес ног посадочного модуля на 35%.

Почему генеративный дизайн превосходит человеческие возможности

© Autodesk, Inc.
© Autodesk, Inc.

Многие проблемы невозможно решить, использовав потенциал человеческого разума. По этой причине дизайн – отрасль, где прежде всего создаются прототипы, которые позволяют выявить сочетания деталей и конструкций. Машины используют тысячи различных способов, которые позволяют проверить эффективность решения.

Некоторые проблемы, с которыми сталкивается дизайн имеют много общего с головоломками. Например, когда Autodesk Research решились на открытие нового офиса в Торонто они вернулись к работе с The Living для того, чтобы создать рабочий макет. Большая часть офисов обладает стандартным планом этажей и конференц-залов.

Дизайн офиса в Торонто также был разработан при помощи искусственного интеллекта. Однако на этот раз учитывались пожелания людей – количество света, распределение рабочих зон и зон общения. Создатели также вписали в программу расположения групп в отношении друг к друг.

Органические формы и генеративный дизайн

Органический дизайн © Airbus
Органический дизайн © Airbus

При помощи программ дизайнеры смогли добиться максимальной оптимизации рабочего пространства, при сохранении командного взаимодействия.

Компания Van Wijnen проделывала такие же трюки (прохождение игр), но в больших масштабах. Эта фирма даже подстроила процесс строительства для использования своих генеративных инструментов проектирования.

Эти дома сделаны из сборных блоков, а значит, что их постройка и расположение вдоль улицы является еще одной задачей.

Чтобы заняться проектированием своих микрорайонов Van Wijnen вбила в свои программы огромное число критериев, улучшающих человеческую жизнь.

Спроектировать что-то с нуля достаточно сложно. Возможно, что скоро они начнут воссоздавать памятники древности.

Архитектурные решения, созданные при помощи ИИ являются наиболее конкурентоспособными для современных аттракционов и посетителей парков развлечения.

Резюме

Как может выглядеть дом, созданный искусственным интеллектом © BBC
Как может выглядеть дом, созданный искусственным интеллектом © BBC

Крупные компании хотят использовать искусственный интеллект в дизайне. Например, такие компании как New Balace и Adidas начали рассмотрение текущего списка возможностей для создания персонализированных кроссовок для пользователей. В этом может помочь и 3D-печать, которая в десятки раз ускорит этот процесс.

Суть этой технологии для массового потребителя: возможность создавать персонализированные товары. Искусственный интеллект не сможет воспроизводить объекты искусства, так как дать ему понять, что это такое – достаточно сложная задача.

Источник: BBC