AI Generatif dalam kejuruteraan lautan: Set data proprietari yang tidak mencukupi mengehadkan aplikasi praktikalnya

Pengkomputeran moden meningkatkan dengan ketara reka bentuk dan proses pembinaan pembinaan kapal dan kejuruteraan luar pesisir, tetapi set data yang terhad menghalang penyepaduan selanjutnya.

Nama disiplin Seni Bina Tentera Laut dan Kejuruteraan Marin (NAMA) mungkin baru berusia beberapa ratus tahun, tetapi asal-usulnya boleh dikesan kembali ke tamadun purba beribu-ribu tahun dahulu, ketika manusia sudah membina kapal untuk meneroka dunia. dan menjalankan aktiviti komersial. Ramai orang, termasuk Archimedes, Bouguer dan Chapman, telah memperhalusi konsep keapungan, kestabilan dan reka bentuk kapal ke dalam kaedah dan teori saintifik.

Seni Bina Tentera Laut dan Kejuruteraan Marin ialah disiplin kejuruteraan profesional yang terlibat dalam reka bentuk, pembinaan, ujian, ukur, penyelenggaraan dan pengendalian kapal dan struktur marin. Saya lulus dari Akademi Pengawal Pantai A.S. dengan ijazah sarjana muda dalam pembinaan marin dan kejuruteraan lautan dan menerima ijazah sarjana dari University of California, Berkeley. Selama 22 tahun yang lalu saya telah bekerja sebagai pembina kapal dalam perundingan marin swasta, mereka bentuk kapal penumpang, kapal penyelidikan marin, tongkang dan kapal lain

Seni bina tentera laut adalah disiplin merangkumi semua yang meliputi reka bentuk dok terapung, Canggih 1,200- kapal pesiar kaki dan juga kapal pengangkut pesawat yang menyerupai bandar laut. Profesional yang berkaitan dengan ini juga bertanggungjawab untuk reka bentuk platform kuasa angin luar pesisir, kapal selam, kapal kontena, kapal autonomi dan hampir semua kapal yang beroperasi di bawah air atau di atas air

Arkitek tentera laut kontemporari menghabiskan kursus kolej mereka menggunakan pensel, lukisan garisan dan Kecil model untuk mempelajari pengetahuan profesional, termasuk saya sendiri. Walau bagaimanapun, proses reka bentuk kehidupan sebenar telah menggabungkan sepenuhnya aplikasi komputer termaju berdasarkan pembelajaran mesin

Lukisan garisan dalam kelas digunakan untuk menggariskan bentuk badan kapal, dengan itu menilai proses reka bentuk dan pembinaan kapal. Apabila menggunakan pensel dan garisan lukisan, anda selalunya perlu melukis dan memadam berulang kali, dan menggunakan pemeriksaan visual untuk menentukan sama ada lengkung itu cukup licin. Tetapi kini, banyak perisian boleh membantu kami melukis gambar rajah garis badan kapal dengan cepat dan menggunakan algoritma untuk mengesahkan rancangan semasa menggunakan data sejarah yang dikumpul.

Peningkatan kuasa pengkomputeran moden membolehkan jurutera menguji pembolehubah dan menilai keberkesanannya dalam beberapa saat, tugas yang mungkin mengambil masa berjam-jam atau bahkan berhari-hari sebelum ini. Sebab mengapa peningkatan kecekapan ini boleh dicapai tidak dapat dipisahkan daripada penerokaan tanpa henti manusia terhadap prinsip saintifik dan formula pengiraan sejak ratusan tahun yang lalu. Selain itu, perisian ini mengandungi piawaian keselamatan minimum dan keperluan pematuhan yang mesti dipenuhi.

Bak kata pepatah, “industri marin sentiasa lambat menerima teknologi baharu”. Walau bagaimanapun, jika kita memasuki limbungan kapal moden atau syarikat reka bentuk kejuruteraan, kita akan melihat penggunaan rutin teknologi seperti pemodelan 3D, dinamik bendalir pengiraan, analisis unsur terhingga dan pembuatan robotik. Ini menunjukkan bahawa pemahaman ini sering tidak betul. Kini, industri pembinaan kapal juga harus mempertimbangkan untuk memperkenalkan alat yang lebih maju, seperti pembelajaran mesin dan kecerdasan buatan

Kini, pembinaan kapal dan jurutera luar pesisir menggunakan pakej perisian termaju untuk meningkatkan kecekapan dan ketepatan reka bentuk dan pembangunan dengan lebih baik, dan beberapa alatan ini adalah terutamanya Sesuai untuk gabungan dengan pembelajaran mesin dan AI. Contohnya, dinamik bendalir pengiraan (CFD) terutamanya menggunakan persamaan Navier-Stokes untuk memodelkan bendalir di mana kapal bergerak.

Terima kasih kepada penambahbaikan dalam kuasa pengkomputeran moden, kami boleh menilai fenomena fizikal melalui pengiraan. Tetapi walaupun dengan komputer paling berkuasa yang tersedia, simulasi sedemikian sering memerlukan banyak masa dan pelaburan yang besar. Oleh itu, tangki tunda masih digunakan secara meluas untuk menilai dan mengukur bentuk dan prestasi badan kapal. Tetapi dengan bantuan dinamik bendalir pengiraan, kini kami juga boleh mencipta sesi tangki tunda "maya" untuk berbincang dengan AI bagaimana untuk mengoptimumkan bentuk badan kapal, dan kemudian menjalankan ujian dan pengesahan lanjut melalui senario sebenar. Dalam dunia yang ideal, anda tidak perlu melakukan ujian tangki tunda fizikal untuk mencari reka bentuk yang optimum. Pembelajaran mesin boleh mengurangkan tempoh simulasi sedemikian, menjimatkan wang pelanggan sambil mengurangkan potensi ralat.

Halangan utama semasa untuk aplikasi AI selanjutnya melangkaui algoritma pembelajaran mesin asas ialah set data proprietari yang tersedia untuk AI adalah terlalu terhad. Untuk AI berjaya, sistem AI biasanya memerlukan sejumlah besar data untuk mengekstrak dan membina respons pertanyaan yang berkesan. Tanpa set data yang berkuasa, aplikasi AI dalam pembinaan kapal dan kejuruteraan luar pesisir tidak akan berkesan. Syarikat kami telah menyedari bahawa mengumpul dan menggunakan data dunia sebenar dalam kitaran berbilang tahun telah menjadi prasyarat penting untuk mengurangkan ralat dan menambah baik reka bentuk, jadi kami telah mula mengambil langkah untuk mengatur dan menggunakan data ini secara aktif dalam reka bentuk masa hadapan

Sesetengah bidang pembinaan kapal dan disiplin kejuruteraan marin sememangnya telah mengumpul set data besar yang digunakan untuk menambah baik reka bentuk kejuruteraan, termasuk pengukuran gelombang dan semasa, rekod manuver kapal dan log prestasi peralatan marin. Walaupun terdapat sejumlah besar data yang tersedia untuk aktiviti sedemikian, ia sering diselenggarakan oleh agensi kerajaan, pengendali dan pengeluar peralatan, dan pada masa ini tiada set data global yang mudah diakses oleh semua pihak berkepentingan.

Aplikasi praktikal data reka bentuk kapal masih agak terhad atas beberapa sebab. Sebab-sebab ini termasuk reka bentuk persendirian atau yang dibiayai oleh kerajaan (data adalah untuk kegunaan pemilik sahaja), reka bentuk kapal pakar (hanya tersedia untuk jenis kapal tertentu, skop terhad) dan kekurangan pembiayaan yang diperlukan untuk mengumpul, mengesahkan dan menyampaikan data yang sebenarnya boleh digunakan

Austal, pengeluar reka bentuk kapal Australia, telah mendedahkan beberapa butiran alat DeepMorphernya. Alat ini menggunakan AI dan teknologi pembelajaran mesin untuk mengoptimumkan bentuk badan kapal dalam berita bahawa ia menggunakan pengkomputeran berprestasi tinggi untuk mengurangkan masa pelaksanaan dinamik bendalir pengiraan, sambil turut bekerja dengan set data reka bentuk badan kapal 3Dnya. Austal mempunyai perpustakaan besar bentuk badan kapal dan, selepas ujian dan pengesahan, mendapati bahawa prestasi DeepMorpher adalah susunan magnitud yang lebih tinggi daripada beberapa model sedia ada yang lain.

Jika kerahasiaan data boleh dijamin sepanjang masa dan akses data terbuka sememangnya boleh membawa faedah yang boleh diukur kepada pemilik, maka sekatan ketat semasa ke atas data proprietari harus diringankan pada masa hadapan. Selain itu, keputusan reka bentuk tertentu, seperti pelan induk yang direka bentuk untuk kes penggunaan tertentu atau keperluan pelanggan, boleh kekal milik dan tertutup kepada orang ramai.

Walau bagaimanapun, beberapa keputusan reka bentuk lain dibuat untuk memenuhi kepastian matematik atau keperluan kawal selia yang diperlukan untuk reka bentuk keseluruhan. Jika pemilik, termasuk agensi kerajaan, dapat menyedari bagaimana data dan sistem kecerdasan buatan dapat meningkatkan kecekapan kerja reka bentuk, mereka mungkin mengambil inisiatif untuk menyediakan set data

Tiada penyelesaian yang baik untuk pelbagai jenis kapal khas. Ruang aplikasi mungkin biasa antara kapal yang berbeza dalam beberapa aspek, jadi anda boleh cuba melombong data yang berkaitan. Namun begitu, proses mengesahkan data dan menyemak sama ada ia boleh dipindahkan memerlukan banyak masa dan wang, jadi perlu mencari cara untuk "membersihkan" data untuk mengawal kos dan meningkatkan skop praktikalnya

Pembinaan kapal dan kejuruteraan luar pesisir adalah tempat yang menarik Dalam bidang kejuruteraan, adalah perlu untuk mereka bentuk bentuk badan kapal, struktur dalaman, penjanaan kuasa, pengedaran, reka bentuk dalaman, susunan tempat tinggal dan kerja, ergonomik, dan lain-lain, supaya membentuk platform luar pesisir terapung yang boleh mengekalkan kehidupan dan membantu anak kapal dalam Menyelesaikan tugas di platform.

Semua ruang dan reka bentuk sistem mengambil masa yang agak lama, dan pelbagai keperluan mesti dipenuhi pada masa yang sama, dan pelbagai kemungkinan ralat reka bentuk mesti ditemui dan diselesaikan tepat pada masanya. AI boleh digunakan untuk mengurangkan ralat, memastikan pematuhan terhadap keperluan pematuhan, memenuhi pelbagai keperluan ergonomik, dan menyediakan sistem elektrik dan reka bentuk susun atur peralatan yang "hanya berfungsi".

Kapal moden hari ini mempunyai sistem elektrik dan kawalan yang luas Keseluruhan kapal dikawal oleh komputer, dan feri serba elektrik/hibrid yang baharu perlu dilengkapi dengan sistem kawalan dan pemantauan termaju. AI boleh membantu kami menemui dan menyelesaikan konflik antara sistem ini semasa fasa reka bentuk, lebih pantas daripada pakar manusia, dan diharapkan dengan lebih sedikit ralat dalam pertimbangan.

Pengangkutan air adalah kaedah utama perdagangan barangan, menyumbang kira-kira 90%. Berjuta-juta orang mengembara ke seluruh dunia dengan menaiki feri dan kapal penumpang lain setiap tahun. Industri marin mempunyai permintaan yang besar untuk bakat. Oleh kerana bilangan anak kapal yang berkelayakan terhad, banyak penerbangan yang dijadualkan terpaksa ditangguhkan atau dibatalkan. Terdapat hanya beberapa universiti di Amerika Syarikat yang menawarkan ijazah dalam seni bina tentera laut dan kejuruteraan lautan, jadi menjadi sukar untuk mempromosikan penyelidikan dan aplikasi pembelajaran mesin dan teknologi kecerdasan buatan dalam bidang ini

Dengan teknologi AI yang berkuasa, masalah sumber manusia boleh diselesaikan, tetapi ini jatuh ke dalam Kitaran tidak berkesudahan yang datang dahulu, ayam atau telur. Memandangkan projek kerajaan telah menandatangani beberapa kontrak kapal, boleh mengekalkan beberapa keterbukaan reka bentuk (selagi ia tidak menjejaskan keselamatan kapal), dan mempunyai rizab pembiayaan R&D yang banyak, nampaknya industri pembinaan kapal boleh bekerjasama dengan Pengawal Pantai A.S. atau A.S. Tentera Laut untuk meneroka bersama Prospek aplikasi teknologi AI

Angkatan Laut AS mempunyai armada kapal yang besar, jadi ia amat sesuai sebagai titik permulaan untuk penerokaan AI dan pembelajaran mesin. Task Force Hopper, yang dilancarkan pada 2021, berharap dapat mempercepatkan keupayaan AI bagi seluruh armada permukaan Tentera Laut, tetapi ia memberi tumpuan terutamanya pada tahap pertempuran. Walau bagaimanapun, dengan sokongan sejumlah besar data yang tersedia dan satu siri reka bentuk kapal, adalah dipercayai bahawa AI mungkin akan digunakan untuk reka bentuk kapal sebenar pada masa hadapan.

Atas ialah kandungan terperinci AI Generatif dalam kejuruteraan lautan: Set data proprietari yang tidak mencukupi mengehadkan aplikasi praktikalnya. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!