《deepSPACE》不是一部未来电影、一款新电子游戏或经典电视剧的下一季。事实上，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的一名航空航天工程师开发的新设计软件根本与外太空无关。这款新工具可根据您的概念和要求快速生成从传统到超凡脱俗的设计配置，包括 3D CAD 模型和性能评估。

“我们想为工程和设计大型人工智能语言模型对文本的作用，”乔丹·斯玛特说。“现在，当你打开工程设计软件时，你会看到一个空白的屏幕。通过 deepSPACE，您告诉它您的需求，它会生成 100 到 1,000 个概念，这些概念在人类查看一两个概念的时间内是可行的。它可以让您更好地了解更广阔的设计空间。”

斯玛特表示，deepSPACE 不仅仅局限于与物理相关的问题：“它接受了历史和物理问题的混合训练。模拟数据但可以使用标准成本估算工具并至少获得用于成本分析的反馈水平。”

为了展示其灵活性，Smart 和他的研究合作伙伴 Emilio Botero 使用 deepSPACE 生成梁、轮子和飞机以及运营物流网络上的物理系统设计。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。

该研究是发表在AIAA 航空论坛和 ASCEND 2024。

“我们了解到，虽然个人可能希望 DeepSPACE 满载，但公司更喜欢构建与自己的数据和知识相关的自定义模型。在后端，我们可以构建自己的模型用于研究或设计，但它可以也可以从零数据开始使用，这是一个可教学的平台，”Smart 解释道。

据 Smart 称，deepSPACE 比旧的优化算法更高效。“其他人说他们进行了 20,000 次模拟才开始对设计空间进行参数化，而我们仅用大约 250 个样本就可以获得类似的结果。因此，数据点减少了约 100 倍，您就可以真正了解权衡在设计空间中。

“当您设计一架飞机并想知道修改机翼、添加发动机或增加有效载荷可能对设计产生什么影响时，这些敏感性和权衡是复杂的。传统方法可能需要数千个不同的设计点因为 DeepSPACE 正在构建一个完整的生成模型，所以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。”。

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，因为制造飞机很昂贵。但我们正在研究如何将其用于其他行业，”斯玛特补充道。

deepSPACE 提供 3D CAD 文件这一事实是一项附加功能。Smart 表示，其他图像生成程序的输出无法打开并与其他设计软件一起使用，其所有图层和效果仍然完好无损。

“通过 deepSPACE，您可以获得与人类制作的原始文件完全相同的类型。因此，您想要进行的任何类型的编辑或更改都在那里并且可用。它只是直接插入您的工作流程中，就好像您有将工作分包给另一家公司，这是他们的交付成果之一。”

斯玛特表示，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 生成的其中一个设计很荒谬。我们说，‘显然有些问题。它是根据一系列要求设计的，但训练数据中没有这样的设计。’”但当我们查看结果时，它生成的实际模拟结果看起来很合理并且满足要求。”

该飞机的机翼相对较短，控制面向后偏移以提供平衡和稳定性。Smart 表示，它并没有利用模拟或做一些无法构建的事情，因此他们开始更仔细地观察它，并意识到他们在某处看到过类似的东西。最终，他们发现它与一家领先的飞机制造商制造和飞行的实际飞机相似。

“我已经设置了训练数据、模拟和实际学习算法。我们为 deepSPACE 提供了三架传统管翼飞机、协和式飞机和一个混合翼身概念的学习集。从此，它开始生成自己的概念和有时它会根据模拟和学习来检查它们，但它会从中了解边缘在哪里。

“如果没有人说‘不要考虑这个或那个’，它就能够进行自己的实验，比如集思广益，并发现一些我们没有预料到的东西。我个人的偏见会说把它扔掉，”斯玛特说。

Smart 表示，deepSPACE 能够向他展示模拟结果以及设计如何满足他的要求。正如它的设计目的一样，它找到了解决问题的可行解决方案。

“我们给了它一组列表式的历史数据，它从中增强了理解并开始探索和实验。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，看看它如何添加到我的知识数据库中。

“多年来，我一直觉得我们拥有令人难以置信的分析能力，但瓶颈已经成为我们。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模拟并找到好的模拟并构建这种直觉。 deepSPACE 是第一代系统，其设计就像您口袋里的工程师一样。您可以设置问题，然后再回来找到许多不同的选项。，并从您已有的能力中获得更多洞察力，走得更远。”

虽然在创建时考虑到了专业学术和行业专业人士的需求，但 Smart 有其他想法：“我的目标是让中学生使用 deepSPACE 的东西。他们可能不了解物理学或不具备绘制 CAD 绘图的所有技能，但如果他们有一个关于汽车、火车、宇宙飞船或其他东西的想法，他们可以告诉 DeepSPACE 并运行它，然后他们可以做出自己的改变，看看接下来会发生什么。”

更多信息：Emilio M. Botero 等人，DeepSPACE：用于配置设计空间探索的生成人工智能，AIAA 航空论坛和 ASCEND 2024（2024）。DOI：10.2514/6.2024-4665