《deepSPACE》不是一部未來電影、一款新電子遊戲或經典電視劇的下一季。事實上，伊利諾大學厄巴納-香檳分校的一名航空工程師開發的新設計軟體根本與外太空無關。這款新工具可根據您的概念和要求快速產生從傳統到超凡脫俗的設計配置，包括 3D CAD 模型和效能評估。

“我們想為工程和設計大型人工智慧語言模型對文字的作用，」喬丹·史馬特說。「現在，當你打開工程設計軟體時，你會看到一個空白的螢幕。透過 deepSPACE，您告訴它您的需求，它會產生 100 到 1,000 個概念，這些概念在人類查看一兩個概念的時間內是可行的。它可以讓您更好地了解更廣闊的設計空間。

斯瑪特表示，deepSPACE 不僅僅局限於與物理相關的問題：「它接受了歷史和物理問題的混合訓練。模擬數據但可以使用標準成本估算工具並至少獲得用於成本分析的回饋等級。

為了展示其靈活性，Smart 和他的研究合作夥伴 Emilio Botero 使用 deepSPACE 生成梁、輪子和飛機以及營運物流網路上的實體系統設計。他們與大型飛機和汽車公司建立了合作夥伴關係，以確保 deepSPACE 對研究人員和行業專業人士有用。

該研究是發表在AIAA 航空論壇和 ASCEND 2024。

「我們了解到，雖然個人可能希望 DeepSPACE 滿載，但公司更喜歡建立與自己的數據和知識相關的自訂模型。在後端，我們可以建立自己的模型用於研究或設計，但它可以也可以從零數據開始使用，這是一個可教學的平台，」Smart 解釋道。

據 Smart 稱，deepSPACE 比舊的最佳化演算法更有效率。「其他人說他們進行了 20,000 次模擬才開始對設計空間進行參數化，而我們僅用大約 250 個樣本就可以獲得類似的結果。因此，數據點減少了約 100 倍，您就可以真正了解權衡在設計空間中。

「當您設計一架飛機並想知道修改機翼、添加發動機或增加有效載荷可能對設計產生什麼影響時，這些敏感性和權衡是複雜的。傳統方法可能需要數千個不同的設計點因為DeepSPACE正在建立一個完整的生成模型，所以它能夠在更少的數據點上更成功地進行插值，我們能夠更快、更經濟地做出相同水平的預測。

較低的成本使得 deepSPACE 在航空航天應用中特別有價值。「我們依賴模擬，因為製造飛機很昂貴。但我們正在研究如何將其用於其他行業，」斯瑪特補充道。

deepSPACE 提供 3D CAD 檔案這一事實是一項附加功能。Smart 表示，其他影像產生程式的輸出無法開啟並與其他設計軟體一起使用，其所有圖層和效果仍然完好無損。

「透過deepSPACE，您可以獲得與人類製作的原始檔案完全相同的類型。因此，您想要進行的任何類型的編輯或更改都在那裡並且可用。它只是直接插入您的工作流程中，就好像您有將工作分包給另一家公司，這是他們的交付成果之一。

史瑪特表示，deepSPACE 可以與訓練它的人類工程師進行獨特的設計對話。Smart 解釋說：“我們認為 deepSPACE 生成的其中一個設計很荒謬。我們說，‘顯然有些問題。它是根據一系列要求設計的，但訓練資料中沒有這樣的設計。’”但當我們查看結果時，它產生的實際模擬結果看起來很合理並且滿足要求。

該飛機的機翼相對較短，控制面向後偏移以提供平衡和穩定性。Smart 表示，它並沒有利用模擬或做一些無法建造的事情，因此他們開始更仔細地觀察它，並意識到他們在某處看到過類似的東西。最終，他們發現它與一家領先的飛機製造商製造和飛行的實際飛機相似。

「我已經設定了訓練資料、模擬和實際學習演算法。我們為 deepSPACE 提供了三架傳統管翼飛機、協和式飛機和一個混合翼身概念的學習集。從此，它開始產生自己的概念和有時它會根據模擬和學習來檢查它們，但它會從中了解邊緣在哪裡。

“如果沒有人說‘不要考慮這個或那個’，它就能夠進行自己的實驗，比如集思廣益，並發現一些我們沒有預料到的東西。我個人的偏見會說把它扔掉，”斯瑪特說。

Smart 表示，deepSPACE 能夠向他展示模擬結果以及設計如何滿足他的要求。正如它的設計目的一樣，它找到了解決問題的可行解決方案。

「我們給了它一組列表式的歷史數據，它從中增強了理解並開始探索和實驗。我可以建立一個基線模型來獲得結果，然後我可以把它當作一個遊​​樂場或沙箱。我可以運行歷史資料中沒有的新模擬，看看它如何添加到我的知識資料庫中。

「多年來，我一直覺得我們擁有令人難以置信的分析能力，但瓶頸已經成為我們。我們有模擬，但人類無法一遍又一遍地運行數千次模擬並拒絕不好的模擬並找到好的模擬並建立這種直覺。洞察力，走得更遠。

雖然在創建時考慮到了專業學術和行業專業人士的需求，但Smart 有其他想法：「我的目標是讓中學生使用deepSPACE 的東西。他們可能不了解物理學或不具備繪製CAD 繪圖的所有技能，但如果他們有一個關於汽車、火車、太空船或其他東西的想法，他們可以告訴 DeepSPACE 並運行它，然後他們可以做出自己的改變，看看接下來會發生什麼。

更多資訊：Emilio M. Botero 等人，DeepSPACE：用於配置設計空間探索的生成人工智慧，AIAA 航空論壇和 ASCEND 2024（2024）。DOI：10.2514/6.2024-4665