Jak umělá inteligence a strojové učení ovlivní navrhování?

... a proč jsou vícerozměrné koule špičaté?



Jako inženýři čelíme rychlému technologickému rozvoji nástrojů, které máme k dispozici. Zatímco my pracujeme na inovacích našich projektů, probíhají inovovaci našich nástrojů, a to v rozsahu zcela přesahujícím naši představivost. Zahrnutím praktických metod umělé inteligence (AI) do našich pracovních postupů se již za pár let může zcela proměnit způsob, jakým pracujeme.

Řada odborníků se nástupu umělé inteligence obává kvůli možnému ohrožení jejich práce, ale zpráva University of Oxford řadí právě inženýrské a vědecké profese k průmyslovým odvětvím nejméně ohroženým nasazováním AI. Ve skutečnosti většina studií naopak poukazuje na to, že inženýři budou mít z nárůstu AI nástrojů největší prospěch.

AI a strojové učení (machine learning, ML) nahradí část těch pracovních míst, které známe dnes, ale vzhledem k tomu, že přináší nové možnosti, zároveň otevře nová průmyslová odvětví a s nimi nová pracovní místa, která ještě nejsou ani v hledáčku moderního konstruktéra. Dnešní pracovní místa s nízkou hodnotou a významem budou automatizací odstraněna. To lidem umožní trávit více času lepším rozhodováním.

Nezáleží zda už jste přijali technologie strojového učení nebo v širším smyslu umělou inteligenci - dnes již většina inženýrů uznává, že přichází změna. Bylo by přirozené začlenit umělou inteligenci do CAD, do našich pracovních postupů, do našeho projektování. To nejenže usnadní náš další růst, ale dá nám i schopnost navrhovat složitější projekty.

Zůstat na spičce našich inženýrských her není snadný úkol, zvláště když se hra inovuje s novými technologiemi. Abychom zachovali naši inženýrskou roli, musíme pochopit - i předvídat - jak strojové učení a AI změní tuto hru a přizpůsobit se dříve, než po nás zbyde veta.

Vzestup pokročilého inženýrství

Další platformou bude AI. Největší světoví myslitelé to potvrzují. Inovace ji řídí. Je čas naskočit. To vše může znít až děsivě. Jak jsme se jako inženýři posunuli v průběhu let postupného vývoje CAD z 2D do 3D a nyní do sdíleného 3D navrhování. CAD se v podstatě změnil z doplňkového nástroje inženýrů do základního pracovního nástroje. Pokud se podíváme na trend AI dostatečně zblízka, uvidíme, že se vrůstání CAD do našich každodenních pracovních postupů příliš neliší od toho, co se pravděpodobně stane v oblasti implementace AI.

Podobně jako aditivní výroba v minulosti, je i implementace AI obklopena slušným množstvím humbuku. Jako inženýři jsme přirozeně skeptičtí, když je nějaká inovace nebo technologie prohlašována za „všelék“ pro budoucnost. Ale i se vším tím humbukem kolem AI, přinášejí současné trendy praktické nástroje umělé inteligence a strojového učení přímo do náruče inženýrů a technologických leaderů.

Generativní navrhování, vylepšené simulace, senzory a velká data, optimalizace designu - všechny tyto oblasti strojírenství jsou v popředí významného vlivu AI technologií. Všechny tyto pokročilé inženýrské technologie mají schopnost ovlivnit nás jako inženýry a naši profesi jako celek, a to ve třech hlavních směrech.

• Evoluce pracovních míst - každá inovace v minulosti vytvořila nový sektor práce a výzkumu. Náš moderní model technologických a často digitálních inovací má zcela na špici právě AI. To znamená, že my jako inženýři i způsoby, jakými děláme naši práci a dokonce i oblasti, ve kterých pracujeme, se můžou změnit, protože se prostě potřeby průmyslu přizpůsobí nastupujícím nástrojům. Naše pracovní postupy se v mikro-perspektivě budou vyvíjet, protože umělá inteligence pronikne do procesu navrhování. V makro-perspektivě budou stvořena nová průmyslová odvětví, do kterých stávající inženýři budou vplouvat.
• Zlepšení schopností - AI a nástroje strojového učení přinášejí konstruktérovi drasticky nové schopnosti. Prostřednictvím nástrojů tvorby organických struktur dosahujeme takových možností úspory hmotnosti, jaké nikdy předtím nebyly možné. S generativním navrhováním můžeme zkoumat takové možnosti návrhů, jaké nikdy nepřicházely do úvahy. Protože tyto nástroje jsou pomalu implementovány do našich CAD systémů, naše inženýrské možnosti jsou rozšiřovány.
• Navrhování a správa dat - Snad nejvýznamnějším aspektem AI inovace ve strojírenství je způsob, jakým ovlivní řízení pracovních postupů. AI daleko přesahuje proces navrhování a rozšiřuje se do oblasti správy dat. V širším pohledu přicházíme k "internetu věcí" (IoT). AI nám jistě pomůže zvládnout naše návrhy a zlepšit interoperabilitu, ale také prolomí bariéry mezi odděleními - mezi jednotlivými úlohami. Prostřednictvím AI programů pro správu velkých dat budeme schopni bezproblémově integrovat výrobu a design s cloud computingem, chytrými stroji a monitorováním v reálném čase. AI může a bude přebírat velkou část dohledu nad inženýrskými postupy, což nám umožní lépe provádět naše úkoly. Můžeme pochopit tuto myšlenku jako celek, když si uvědomíme, že dnešní úkoly s nízkou hodnotou budou automatizovány, což nám umožní, abychom jako inženýři zaměřili naši energii na oblasti s vyšší hodnotou.

Umělá inteligence nám pomůže efektivně spravovat naše inženýrská data a efektivně zavádět Průmysl 4.0. Řeší problém velkých dat a pomáhá lépe zvládat další inženýrský pokrok. Pokročilé inženýrství, budoucnost tvorby věcí - to z velké části závisí na implementaci AI do strojírenství.

Jak se přizpůsobíme?

Všechen tento pokrok zní ve velkém plánu věcí skvěle, ale přizpůsobit se těmto měnícím se pracovním postupům se snáze řekne než udělá. Začátek procesu adaptace a přijetí těchto nových technologií začíná detailnějším pohledem na to, jak každá z nich přímo ovlivňuje naše životy a inženýrská pracovní místa.

• Strojové učení (ML) je dnes velkým pojmem v oblasti inovací, protože představuje největší příležitost pro další inovace. Strojové učení jistě přináší evoluci pracovních míst. Pokud mají počítače a systémy schopnost učit se v průběhu času, mohou optimalizovat a vykonávat mnoho úkolů, které dnes denně provádíme my. Strojové učení inherentně zlepšuje naše schopnosti, protože využívá počítačové učení na vlastní pěst. Nakonec strojové učení značně ovlivňuje způsob, jakým řídíme návrhy a tvorbu výrobků. Náš celý pracovní postup od definice práce až po provedení práce může být nebo je ovlivněn nástroji strojového učení. Abychom se mohli přizpůsobit, musíme přijmout změny, které již nastaly a předvídat změny, které přijdou. Konkrétně pro strojové učení se můžeme začít sžívat se změnou našich pracovních postupů, práci souběžně s počítači. To nám pomůže dostat se daleko před naši konkurenci.
• Průmysl 4.0 a růst konektivity je další výrazný trend AI, který hýbe strojírenskými profesemi. Rozvíjí naši práci tím, že eliminuje potřebu neustálého dohledu během výroby a vytváří nová odvětví pro aplikování dat. Internet věcí zlepšuje naši schopnost shromažďovat a spravovat data prostřednictvím sítě nástrojů AI a fyzických senzorů. Tyto nové nástroje, které nám umožňují shromažďovat data, vedou k významnému nárůstu znalostí, které máme k dispozici. AI a Industry 4.0 jako celek se snaží pomáhat spravovat a aplikovat tyto nové nástroje. Veškerý takovýto sběr dat a inteligentní správa prováděná automaticky prostřednictvím počítačů konečně činí řízení našich návrhů a výroby snadným úkolem. Adaptace na příští generaci průmyslu bude jistě těžká pro téměř každé inženýrské povolání, ale kroky, které dnes můžeme podniknout, jsou jasné. Zahrnutí cloudu ve strojírenství představuje nejvýznamnější dopad. Důvěrou ve velká data a cloud management našich inženýrských postupů se můžeme stát experty v klíčových technologiích, na kterých staví Průmysl 4.0.
• Generativní navrhování (GD) je poslední významnou novinkou v současné AI, která ovlivňuje inženýry. V mnoha ohledech jsme již měli v našich simulačních a CAD nástrojích k dispozici první pohled na tuto technologii. Rozvíjí cestu, jakou provádíme naše úlohy tím, že nám umožňuje simulovat a navrhovat lépe, což dvojnásobně zlepšuje naše možnosti. Vliv generativního navrhování na správu konstruování se projevuje v tom, jak začínáme proces návrhu a jak provádíme revize návrhu. Ze všech technologií, o nichž jsme hovořili, jsou generativní návrhové nástroje pro vás a mne jako inženýry možná nejreálnější. Abychom se připravili na další růst této technologie, musíme nasadit nástroje, které již existují a experimentovat s nimi. Tím budeme připravenější než ta část kontruktérů, která generativní design nikdy předtím nepoužila.

Včasné adopce a adaptace na inovace v oblasti umělé inteligence pro inženýrství vás posune do vyšších pater hry. Inovace budou pokračovat, ať už jste na palubě nebo ne, a nyní je správný okamžik do tohoto vlaku včas nastoupit.



autor článku: Trevor English
- dle Short sleeve and tie club

A mimochodem, víte proč jsou ty vícerozměrné koule špičaté?
- špičaté koule vyšších dimenzí