Оригинал: Roopinder Tara. It’s a GD Invasion: Generative Design Takes Over a Conference
Один из этих ребят должен написать статью получше, чем та, которую вы сейчас читаете. Критики GD считают, что у обезьян больше шансов написать шекспировскую пьесу или даже сонет, чем создать полезный проект
Новичкам, рассказывающим о GD, было уделено такое большое внимание, что многие старички-завсегдатаи почувствовали себя почти «вчерашним днем».
Проблемы GD
Генеративный дизайн и топологическая оптимизация зародились в прошлом веке, ими долгие годы занимались в академических лабораториях в качестве предмета исследований и тем диссертаций. Эксперименты в этой области требовали слишком большой вычислительной мощности, которая была доступна только некоторым университетам, обладавшим суперкомпьютерами. Недавнее развитие PC и GPU позволило работам по GD выйти за пределы лабораторий. Сегодня хардвер уже справляется с числом итераций, необходимых для работы GD, однако применение GD для практического проектирования всё ещё под вопросом. До сегодняшнего дня мы видели несколько экспериментов, в результате которых возникают причудливые формы, похожие на объекты искусства, или же странные волокнистые тела, как будто полученные растяжением ириски. Все эти результаты обязательно сопровождаются упоминанием достигнутой экономии веса изделия, в самых впечатляющих случаях – до 50% или больше. Как будто экономия веса объекта компенсирует странность его формы.Мы слышим обещания, что GD преодолеет неестественность получаемых форм, сделает их более регулярными, математически описываемыми и, соответственно, легче подвергаемыми машинной обработке. Однако пока большинство объектов, полученных с помощью GD, настолько нерегулярны, что представить их можно только с помощью треугольных сеток или STL-файлов. (В Autodesk Fusion 360 сделан шаг вперёд, там геометрия описывается «T-сплайнами»).
Что под капотом
Сложность объекта сильно возрастает, если его внутреннее устройство выглядит, например, как решетки или клеточные структуры. Сплошную деталь можно сделать легче, сохраняя ее внешний вид и прочность, но внутренняя структура с пустотами настолько усложняет 3D-модели, что CAD-системы перестают с ними справляться. Нерегулярную геометрию трудно хранить. Трудно воспроизводить её детали на экране. Даже небольшая часть внутренней структуры вашей бедренной кости по сложности сопоставима с самолётом.
Этот фрагмент бедренной кости человека имеет настолько нерегулярную структуру, заполняющую полость, что CAD и CAE системы не справятся с моделированием и анализом такого объекта. (Иллюстрация от ASBMR Bone Curriculum)
Решение проблемы моделирования и анализа нерегулярностей (внешних или внутренних), возможно, состоит в способности аппроксимировать внутреннюю структуру с помощью некоторых эквивалентных солидов. Это сложная задача, поскольку эквивалент, найденный для одного типа структур, для других может оказаться неподходящим. Это лежит в области исследований, известной как multiscale modeling, лидеры которой заявляют, что все трудности ими преодолены. Это не так: методы multiscaling плохо работают, когда внутреннее строение оказывается изменчивым – как это и наблюдается в природе. «Природа накопила гораздо больше опыта [, чем мы]» — сказал один из участников конференции. Впрочем, справедливости ради следует упомянуть, что один из вендоров (nTopology) утверждает, что умеет справляться с непрерывно меняющейся внутренней структурой, однако соответствующее демо во время написания этой заметки ещё не было доступно (isicad.ru: обещание nTopology предоставить демо упомянуто автором в его заметке годичной давности).