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deepSPACE 不是一部未来主义电影、一款新电子游戏或经典电视系列的下一季。实际上，这款由伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校的航空工程师开发的新设计软件与外太空毫无关系。这个新工具可以根据您的概念和要求，迅速生成从传统到超乎想象的设计配置，包括3D CAD模型和性能评估。“我们希望在工程和设计领域实现大型AI语言模型在文本领域所做到的事情，”Jordan Smart说道。
“目前，当您打开工程设计软件时，迎接您的是一个空白屏幕。而使用deepSPACE，您可以告诉它您的要求，它会在短时间内生成100到1000个可行的概念，而人类在同样时间内只能查看一到两个。这给了您对更广泛设计空间的更好了解。”Smart表示，deepSPACE不仅限于物理相关的问题：“它接受历史数据和模拟数据的训练，但可以使用标准的成本估算工具，并在成本分析上至少达到那个反馈水平。”
为了展示其灵活性，Smart和他的研究伙伴Emilio Botero使用deepSPACE生成了梁、轮子和飞机的物理系统设计，还设计了运营物流网络。他们与大型航空和汽车公司建立了合作关系，以确保deepSPACE对研究人员和行业专业人士有用。这项研究发表在AIAA航空论坛与ASCEND 2024中。
“我们了解到，尽管个人可能希望deepSPACE自带完整功能，企业更倾向于建立与自身数据和知识相关的定制模型。在后台，我们可以构建自己的模型用于研究或设计，但它也可以在没有数据的情况下开始使用。这是一个可教的平台，”Smart解释道。据Smart所说，deepSPACE比旧的优化算法更高效。“别人说他们需要20000次模拟才能开始参数化他们的设计空间，我们只用大约250个样本就能获得类似的结果。
因此，数据点少了大约100倍，您就能真正了解设计空间中的权衡。”“当您设计一架飞机并想知道修改机翼、增加引擎或增加有效载荷对设计的影响时，这种敏感性和权衡是复杂的。传统方法在合理插值之前需要数千个不同的设计点。而由于deepSPACE构建了一个完整的生成模型，它能在较少数据点上更成功地插值。我们能够以更快和更经济的方式达到同样水平的预测和准确性。”
较低的成本使deepSPACE在航空航天应用中特别有价值。“我们依赖模拟，因为制造飞机代价高昂。然而，我们正在研究它在其他行业中的应用，”Smart补充道。deepSPACE提供3D CAD文件是一个额外功能。Smart说，其他图像生成程序的输出无法在保持所有层和效果完整的情况下与其他设计软件一起打开和使用。“使用deepSPACE，您获得的原始文件与人工制作的完全一样。
因此，任何类型的编辑或更改都可以进行。这就像您将工作外包给另一家公司，而这是他们的一项交付品一样，可以直接融入您的工作流程。”Smart表示，deepSPACE能够与训练它的人类工程师进行独特的设计对话。Smart解释说：“deepSPACE生成的一个设计，我们觉得非常荒谬。我们问道，‘显然有什么东西出了问题。它是按一组要求设计的，但训练数据中没有这种东西。
’但当我们查看结果时，实际的模拟结果看起来合理且符合要求。”所讨论的飞机有相对较短的机翼，控制面在后偏移以提供平衡和稳定性。Smart说，它并没有利用模拟或做什么无法制造的事情，所以他们开始仔细查看，发现它与某个地方见过的东西相似。最终，他们发现它类似于一家主要飞机制造商制造并飞行的一架真实飞机。“我设置了训练数据、模拟和实际学习算法。
我们给deepSPACE提供了三架常规管状机翼飞机、协和飞机和一个混合翼体概念的学习集。从那以后，它开始生成自己的概念，并与模拟进行核对和学习。有时它会生成一些非物理的东西，但从中它学会了边界。”“在没有人类说‘不要考虑这个或那个’的情况下，它能够运行自己的实验，就像头脑风暴一样，找到我们意想不到的东西。我的个人偏见会说把它丢掉，”Smart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。它找到了问题的可行解决方案，正是它的设计初衷。“我们给它提供了一组历史数据，从中它增强了理解并开始探索和实验。我可以建立一个基线模型以获得结果，然后我可以将其视为一个游乐场或沙盒。我可以运行一个新的模拟，看看它如何增加我的知识数据库。”“多年来，我感觉我们有出色的分析能力，但瓶颈在于我们自己。
我们有模拟工具，但人类无法不断运行数千次模拟，拒绝不好的，找到好的，并建立那种直觉。deepSPACE是第一代旨在像您口袋中的工程师一样的系统。您可以设置问题，然后稍后回来找到各种不同的选项。从那里，您可以以现有能力为基础更进一步。”虽然是为专业学术和行业人士设计的，但Smart有其他想法：“我的目标是让中学生使用deepSPACE。
他们可能不了解物理学，也没有所有绘制CAD图的技能，但如果他们有一个汽车、火车或飞船的想法，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。”
